Катализ ферментами и нерастущими бактериальными клетками, иммобилизованными на неорганических носителях

• Автор: Коваленко, Галина Артемьевна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 304 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. БИОКАТАЛИЗ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ

1.1. Биокатализ как составная часть биотехнологии

1.2. Гетерогенный биокатализ в промышленности

1.2.1. Гетерогенный катализ в пищевой промышленности

1.2.2. Гетерогенный катализ в производстве аминокислот

1.2.3. Биокатализ в фармацевтической промышленности и тонком органическом синтезе

1.2.4. Биокатализ в основном органическом синтезе и в производстве химикатов

ГЛАВА II. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

.1. Физикохимические методы исследования неорганических носителей

.2. Методы иммобилизации ферментов и бактериальных клеток

.3. Определение ферментативной активности
.3.1. Оксидоредуктазы лактатдегидрогеназа, адкогольдегидрогеназа, глюкозооксидаза, тирозиназа
.3.2. Бактериальные монооксигеназы
.3.3. Протеолитические ферменты
.3.4. Аминоацилаза I
.3.5. Глюкоамилаза, аамилаза
.3.6. Инвертаза
.4. Определение стабильности биокатализаторов
.5. Реакторы для гетерогенных биокаталитических процессов
ГЛАВА III. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ НОСИТЕЛИ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ
1.1.Носители оксидной природы оксид алюминия
Ш.2.Углеродсодержащие носители
1.2.1 .Носители с поверхностным слоем пироуглерода
1.2.2 Носители с поверхностным слоем каталитического волокнистого углерода
III.2.3. Носители с поверхностным графитоподобным слоем
Ш.З.Углеродные носители Сибунит
ГЛАВА IV. ГЕТЕРОГЕННЫЙ ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ БИОКАТАЛИЗ
V. Ферменты класса оксидоредуктаз
IV Иммобилизация лактатдегидрогеназы и алкогольдегидрогеназы .1.2. Иммобилизованная глюкозооксидаза как биокатализатор для аналитического определения глюкозы
IV.2. Газоассимилирующие бактерии селективные биокатализаторы прямого окисления низших алканов и алкенов
.2.1. Скрининг газоассимилирующих микроорганизмов, адсорбентов и
методов иммобилизации
.2.2. Гидроксилирование метана и эпоксидирование пропилена метанотрофами
IV.2.3. Эпоксидирование пропилена родококками .
ГЛАВА V. ГЕТЕРОГЕННЫЙ БИОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ ГИДРОЛИЗ
V.1идролиз белков протеолитическими ферментами
У.2.Гидролиз ацетилпроизводных аминокислот аминоацилазой I
V.3. Ферментативный гидролиз крахмала до крахмальных па ток и глюкозных сиропов
V.3.1. Сравнение каталитических свойств глюкоамилазы в растворе и в иммобилизованном состоянии
V.3.2. Иммобилизованная на неорганических носителях глюкоамилаза как гетерогенный биокатализатор гидролиза декстринов
V.3.3. Макрокинетика гетерогенного процесса ферментативного гидролиза декстринов
У.3.4.Вихревые реактора для гетерогенного биокатализа
V.3.4.1. Роторноинерционный биореактор
V.3.4.2. Вихревой погружной реактор
V.4. Инверсия сахарозы
V.4.1 Фермент дрожжевая инвертаза как активный компонент гетерогенного биокатализатора для процесса инверсии сахарозы
V.4.2. Иммобилизация дрожжевых мембран пекарских дрожжей с инвертазной активностью
V.4.3. Нерастущие клетки пекарских дрожжей как активный компонент гетерогенного биокатализатора для процесса инверсии сахарозы
ГЛАВА VI. ЗАКОНОМЕРНОСТИ АДСОРБЦИОННОЙ ИММОБИЛИЗАЦИИ И СТАБИЛИЗАЦИИ ФЕРМЕНТОВ И НЕРАСТУЩИХ БАКТЕРИАЛЬНЫХ
КЛЕТОК НА НЕОРГАНИЧЕСКИХ НОСИТЕЛЯХ
VI.1. Закономерности иммобилизации ферментов
VI. 1.1. Выбор пористой структуры носителя
VI. 1.2. Гидрофильногидрофобные свойства поверхности носителя
У1.1.3. Морфология поверхностного углеродного слоя
VI. 2. Закономерности иммобилизации нерастущих бактериальных клеток
1.2.1. Текстурные характеристики носителя
У1.2.2. Гидрофильногидрофобные свойства поверхности носителя
У1.2.3. Морфология поверхностного углеродного слоя
ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. МЕДИЦИНСКИЕ ПРЕПАРАТЫ НА ОСНОВЕ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ
1. Приготовление и исследование медицинских препаратов
1.1. Препараты для хирургии
1.2. Препараты для стоматологии
1.3. Биоспецифические сорбенты
2.Иммобилизованные протеазы для гнойной и ожоговой хирургии 1 3. Медицинские препараты для терапевтической стоматологии
3.1. Адсорбция антисептиков фурациллина, хлоргексидина и витамина Е
на углеродсодержащих энтеросорбентах
3.2.Адсорбция еаминокапроновой кислоты на углеродсодержащих энтеросорбентах
4. Биоспецифические сорбенты
ЛИТЕРАТУРА


На сегодняшний день производство глюкозофруктозных сиропов является самым многотоннажным биокаталитическим процессом, поскольку производство ГФС составляет более млн т табл. Глюкозофруктозные сиропы ГФС широко применяются в качестве подсластителей для безалкогольных и тонизирующих напитков, при консервировании овощей, ягод и фруктов, в производстве кондитерских изделий. Интересно, что в Америке соотношение потребляемых объемов обычного белого сахара и ГФС существенно изменилось в период гг. Так, сначала это соотношение составляло , через лет , и до сих пор продолжает изменяться в сторону уменьшения потребления белого сахара. В г. ГФС заменили сахар на . В этом же г. Первый промышленный гетерогенный биокаталитичсский процесс производства ГФС был внедрен в г. I в США В качестве гетерогенного биокатализатора в данном процессе использовали грубые ферментные экстракты с глюкозоизомеразной активностью, иммобилизованные на ДЕАЕцеллюлозе. Процесс изомеризации глюкозы во фруктозу проводили в колоночном реакторе высотой 5 м с неподвижным слоем. Производительность биокатализатора составила 4 т фруктозы в пересчете на сухое вещество на 1 кг иммобилизованною фермента за 0 дней работы 6. В настоящее время более компаний США, Англии, Дании, Японии производят глюкозофруктозные сиропы для нужд пшиевой промышленности. Несмотря на то, что ряд зарубежных фирм являются признанными в мире экспортерами биокатализаторов и технологий производства глюкозофруктозных сиропов, работы по совершенствованию существующих схем производства попрежнему интенсивно проводятся как в их собственных лабораториях, так и в тех странах, где промышленное производство ГФС еще не освоено. Рассмотрим коммерческие гетерогенные биокатализаторы для производства ГФС 6,, , табл. Лидирующее положение в этой области занимают фирмы V I Дания, I Нидерланды, Франция, I I i СШАГермания, Япония совместно с i, II Великобритания, I Финляндия, IV I США, V Бельгия, Япония. В России такие биокатализаторы не производятся. Один из выводов, вытекающих при рассмотрении этой таблицы, заключается в том, что в большинстве случаев активным компонентом биокатализатора является, как правило, не индивидуальный фермент глюкозоизомераза ГИ, а специальным образом обработанные нерастущие клетки микроорганизмов. Другой вывод заключается в том, что достаточно часто применяется метод поперечной сшивки и фиксации клеток и молекул фермента бифункциональным реагентом глутаровым дичьдегидом ГА табл. Таблица 6. Коммерческие гетерогенные биокатализаторы для производства ГФС. Нидерланды x I Включение клеток АспорапеБ эр. II Великобритания Ii Включение клеток АггоЬасег Бр. Следует отметить, что в производстве глюкозофруктозных сиропов используются, в основном, реакторы идеального вытеснения, представляющие собой цилиндрические колонны с неподвижным слоем биокатапизатора. Лишь в технологии компании I применяется реактор, составленный из тонких слоев биокатализатора толщиной 2,5,5 см при общей ширине реактора см, то есть можно считать, что реактор работает как дифференциальный безградиентный реактор. Производство безпактозного молока. Определенная часть населения, проживающего в Азии, не может употреблять для питания молоко изза аллергических реакций на молочный сахар лактозу. Ферментативный гидролиз лактозы до глюкозы и галактозы с помощью фермента лактазы галактозидазы позволяет придать молоку новые диетические качества, что позволяет усваивать данный продукт питания без побочных эффектов. Кроме того, гидролиз лактозы, содержащейся в молочной сыворотке до в сухом продукте, открывает возможности получения сахаристых веществ из нетрадиционного сырья отходов молочной промышленности, поскольку молочная сыворотка, производимая в большом количестве, практически не утилизируется. Объем производства безлактозного молока на сегодняшний день составляет 0 тыс. Активным компонентом гетерогенных биокатализаторов процесса гидролиза лактозы является индивидуальный фермент лактаза, выделенная из микроскопических грибов или дрожжей.