SlideShare a Scribd company logo
1 of 56
1
ТЕХНОЛОГІЇ МІКРОБНОГО
СИНТЕЗУ ЛІКАРСЬКИХ
ЗАСОБІВ
ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2. «Технології
отримання ферментних препаратів»
Тема 4. ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ
ОДЕРЖАННЯ ФЕРМЕНТНИХ
ПРЕПАРАТІВ
Амілази. Протеази. Ліпази. Лактаза (β-
галактозидаза). Глюкозооксидаза. 6
Ферментні препарати тваринного
походження.
2
1. Амілази
Амілолітичні ферменти гідролізують крохмаль та інші
полісахариди, які складаються з амілози та
амілопектину, мономернні глюкозні одиниці яких
з’єднані α- 1,4 та α-1,6 глікозидними зв’язками.
Поділяються на екзо- і ендогідролази:
1.1. α-амілази (α-D-1,4 – глюканглюканогідролази, ЕС
3.2.1.1) належать до ендогідролаз, оскільки невпо-
рядковано гідролізують глікозидні зв’язки з утво-
ренням лінійних і розгалужених олігосахаридів як
продуктів гідролізу. Решта амілолітичних
ферментів є екзодіючими, тобто вони атакують
субстрат з нереду-куючого кінця з утворенням
моно- та олігосахаридів.
3
α-амілази поширені у бактерій, грибів, вищих
рослин та тварин. Проте, найширшого
застосування набули α-амілази, які виділяють
бактерії роду Bacillus.
1.2. α-амілази (α-D-1,4- глюканмальтогідролази,
ЕС 3.2.1.2) каталізують відщеплення α-мальтози з
нередукуючого кінця полі- і олігосахаридів до місць
α-D-1,6 розгалужень. Поширені головним чином у
вищих рослин. Основними мікробними
продуцентами α-амілази є представники роду
Clostridium.
1.3. Глюкоамілази (α-D-глюканглюкогідролази, ЕС
3.2.1.3), які також називають амілоглюкозидазами,
вибірково відщеплюють термінальні залишки α-D-
глюкози з нередукуючого кінця полі- і
олігосахаридів.
4
Фермент розщеплює залишкові α-D-1,4-глікозидні
зв’язки й атакує α-D-1,6-глікозидні зв’язки, проте з
меншою швидкістю.
До амілолітичних ферментів загалом належить 85
ферментів, які гідролізують глікозидні зв’язки як у
полісахаридах, так і в глікокон’югатах. Крім амілаз
поширеними є полюланази та ізоамілази, які
здатні розщеплювати α-D-1,6-глікозидні зв’язки.
У мікроорганізмів ці ферменти є позаклітинними
виділяються в середовище мезофільними
бактеріями родів Bacillus, Clostridium, Lactobacillus і
термофіль-ними бактеріями родів Thermococcus,
Pirococcus.
5
1.1. Застосування. Амілолітичні ферменти, які
використовують в процесах переробки крохмалю,
становлять майже 30% кількості всіх ензимів, що
використовуються для індустріальних потреб на
сучасному етапі розвитку промислових технологій:
• при виробництві цукру та алкоголю, для
утворення адгезивних речовин, обробці стічних
вод, приготування фуражу, в окремих процесах у
випіканні хліба (поліпшують якість тіста), у
виготовлені паперу і тканин (розшліхтовують
волокна), пивоварінні і виноробстві.
6
Алкалостабільні амілази знайшли застосування
при виробництві детергентів для мийних засобів і
пральних порошків, бактеріальні α-амілази
застосовують у харчовій промисловості для
отримання мальтозного сиропу, який є складовою
частиною шоколаду і харчових сумішей.
Амілази також є складовою частиною медичних
препаратів, які призначені для лікування і
профілак-тики гастроентерологічних захворювань.
7
8
Продуцентом амілолітичних ферментів може бути
також бактеріальна культура, наприклад B. subtilis.
Якщо поживне середовище містить велику
кількість азоту – цей продуцент накопичує
ферменти протеолітичного комплексу, якщо
вуглецю – ферменти амілолітичного комплексу.
Всі ці препарати є вихідним матеріалом для
отримання кристалічної глюкоамілази.
9
10
2. Протеази
Всі протеолітичні ферменти розділено на дві групи:
• КФ 3.4.11 – 15 пептидази
• КФ 3.4.21 – 24 протеїнази.
Пептидази розподіляються на підкласи в
залежності від механізму розщеплення пептидних
зв’язків.
• КФ 3.4.11 – α-аміноацилпептидгідролази –
розщеплюють перший з N-кінця пептидний зв’язок.
• КФ 3.4.12 – гідролази пептидиламинокислот або
гідролази ациламінокислот – діють на перший з С-
кінця зв’язок.
11
• КФ 3.4.13 – дипептидгідролази – гідролізують
дипептиди.
• КФ 3.4.14 – дипептидилпептид гідролази і КФ
3.4.15 – пептидилдипептид – гідролізують
дипептиди відповідно з N- і С-кінця.
Протеїнази розподілено у 4 (чотири) підкласи в
залежності від особливостей механізму каталізу,
встановленого за функціонуванням активного
центру ферменту, а також впливу рН на його
активність.
КФ 3.4.21 – серинові протеїнази – характерною
ознакою є наявність в активному центрі
амінокислот: аспарагінової, гістидину і серіну. До
цього підкласу належать відомі протеїнази
тваринного походження (хімотрипсин, трипсин,
тромбін).
12
• КФ 3.4.22 – тіолові протеїнази – мають в
активному центрі SH групу цистеїну. До цього
підкласу відносять рослинні протеїнази (папаїн,
фіцин, бромелаїн).
• КФ 3.4.23 – кислі протеїнази – мають оптимальний
рН дії менше 5. Найбільш відомі протеїнази цього
підкласу пепсин, катепсин.
• КФ 3.4.24 – протеїнази, що містять іони металів. В
основному нейтральні мікробні протеїнази та деякі
протеїнази тваринного походження.
13
2.2. Використання протеаз:
• при виробництві синтетичних миючих засобів
(найбільше);
• медичній промисловості і медицині: для
приготування живильних і діагностичних
середовищ, для виготовлення ряду лікувальних
сироваток і вакцин, для регулювання процесів
згортання крові, при лікуванні запальних процесів,
для заповнення недостачі ферментів в організмі.
Замісна ферментна терапія для лікування і
профілактики захворювань, пов'язаних з
порушення травлення.
14
2.3. Коротка фармакологічна характеристика
протеолітичних ферментних препаратів:
Ацидин-пепсин – препарат, що містить протеолитич-
ний фермент. Одержують зі слизової оболонки
шлунка свиней. Призначаються при гіпо- і
анацидних гастритах по 0,5 г 3–4 рази на добу під
час їжі.
Вобензим - комбінований препарат, що містить
високоактивні ферменти рослинного і тваринного
походження. Крім панкреатину містить папаїн,
бромелаїн (з ананаса звичайного) і рутозид (група
вітаміну Р). Характеризується протизапальною,
протинабряковою і фібринолітичною дією.
15
Дигестал – містить панкреатин, екстракт жовчі
великої рогатої худоби і геміцелюлазу. Препарат
призначається по 1–2 драже 3 рази в день під час
або після їжі.
Мезим-форте – частіше призначається для корекції
короткочасних і незначних дисфункцій
підшлункової залози. Драже мезим-форте покрито
спеціальною глазурной оболонкою, що захищає
компоненти препарату від агресивного впливу
кислого середовища шлунка.
Панкреатин – препарат підшлункової залози
великої рогатої худоби, що містить ферменти.
Добова доза панкреатину складає 5–10 г.
Панкреатин приймають по 1 драже 3–6 рази на
день перед їжею.
16
2.4. Джерела отримання протеолітичних
ферментів
Синтезуються практично всіма живими істотами. У
промислових цілях як джерело одержання
протеїназ використовуються тваринні тканини,
рослини і мікроорганізми. Тваринними тканинами
для одержання протеїназ є ферментна сировина,
яка збирається на м'ясокомбінатах, що
складається з підшлункової залози і слизової
оболонки шлунку. З рослин промисловий інтерес
представляють плоди динного дерева, листя
інжиру і відходи переробки ананасів.
17
Найбільш широким і перспективним джерелом
протеїназ є мікроорганізми. Активними
продуцентами протеїназ є бактерії, мікроскопічні
гриби й актиноміцети. Найчастіше продуцентами
є представники родів Bacillus, Aspergillus ,
Penicillium, Streptomyces.
2.5. Отримання мікробних протеїназ
У промисловості найчастіше одержують комплекс
протеолітичних ферментів, переваги якого
визначаються з урахуванням наступного
застосування ферментного препарату. Сумарна
протеолітична активність такого препарату
визначається на відповідному субстраті:
гемоглобіні, желатині, рослинному білку, еластині,
колагені і т.д..
18
Для отримання мікробних протеаз використо-
вують: поверхневий та глибинний методи
культивування. Найбільш поширений – глибинний.
Для поверхневого метода найчастіше
використовують мікроскопічні гриби А. oryzae,
A.flavus, A. terricola.
Основним компонентом середовища є зволожені до
56–65% пшеничні висівки. Звичайно рН
середовища становить рН = 5,6–6,2. Для
поліпшення умов аерації культури доцільно
вносити в середовище до 10–20% тирси,
наприклад, березової. Вологість середовища –до
62–65% .
19
Готова культура або висушується (у такому
випадку отримують препарат Пх), або надходить
на наступне очищення. Водний екстракт може бути
сконцентрований (препарат П2х), або
використаний для осадження ферментів. При
осадженні етанолом вихід препарату від вихідної
культури становить близько 5% з переходом в
осад до 70 – 73% ферменту; при осадженні
ізопропіловим спиртом вихід близько 2,2 – 2,5% з
переходом в осад до 85–90% протеїназ.
20
2.5.1. Глибинний спосіб культивування. Як
продуцентів протеолітичних ферментів при
глибинному культивуванні в промислових умовах
використовують бактерії в основному роду Bacillus,
рідше – актиноміцети і мікроскопічні гриби.
Здатність до утворення протеолітичних ферментів
відзначається практично у всіх відомих
мікроорганізмів, оскільки роль цих ферментів у
регуляції життєвих функцій дуже велика. Для
виробництва нейтральних і лужних протеаз
використовують спороносні бактерії й
актиноміцети, для одержання кислих –
мікроскопічні гриби.
Протеолітичні ферменти в переважній більшості
випадків є екзогенними.
21
Найбільш широко в нашій країні застосовуються
штами бактерій, що відносяться до видів Bacillus
subtilis і В. mesentericus, на основі яких
випускаються препарати протосубтилін і
протомезентерин різного ступеня очищення,
призначені для різних галузей – від харчових
технологій до використання в миючих засобах і в
сільському господарстві.
2.5.2. Кристалічні препарати бактеріальних
протеїназ
Отримують очищенням КР, концентрують за
допомогою ультрафільтрації та доочищують
шляхом адсорбції на ДЕАЕ-целюлозі та КМ-
целюлозі з подальшою кристалізацією та
ліофільним висушуванням.
22
23
3. Ліпази
Ліполітичними ферментами називають
гідролази ефірів жирних кислот з довгим
ланцюгом, тобто насичені чи ненасичені
аліфатичні кислоти, що містять не менш ніж 12
атомів вуглецю.
Ліпази відіграють виключно важливу роль у обміні
ліпідів всіх живих організмів, приймаючи участь у
процесах накопичення та мобілізації жиру, який
використовується в якості енергетичного резерву
клітини; крім того, включаючись до метаболізму
внутришньоклітинних ліпідів, вони приймають
участь у функціонуванні біологічних мембран.
24
3.1. Класифікація ферментів ліполітичного
комплексу. За класифікацією, рекомендованою
Міжнародним біохімічним союзом, всі ліполітичні
ферменти відносять до класу гідролаз (клас 3),
крім того всі ліполітичні ферменти є гідролазами
ефірів, тобто належать до підкласу 1.
Ліполітичні ферменти гідролізують ефіри жирних
кислот, тобто відносяться до підкласу гідролаз
ефірів карбонових кислот (КФ 3.1.1). Фосфоліпази,
включені до групи ліполітичних ферментів,
належать до під-класу гідролаз фосфодіефірів (КФ
3.1.4), а фосфа-тидфосфогідролаза – до підкласу
фосфомоноефірів (КФ 3.1.3).
25
Гідролази ефірів гліцерину (КФ 3.1.1.3) – це власне
“ліпази”, тобто ацилгідролази вищих тригліцеридів.
Позиційна специфічність по відношенню до
первин-них ефірних зв’язків присутня, але не в усіх
випадках. Як правило ці ферменти можуть
гідролізувати також ді- та моногліцериди.
Найвідомішим представником цієї групи є
панкреатична ліпаза.
Холестерол-естераза гідролаза стиролових ефірів
(КФ 3.1.1.13), можливо ідентична
моногліцеридліпазі, але це питання ще остаточно
не вирішене.
26
Фосфоліпаза-2-фосфатид–2-ацилгідролаза (КФ
3.1.1.4), її називають ще лецитіназа або
фосфоліпаза А, належить до ліполітичних
ферментів із чіткою субстратною специфічністю;
ферменти цієї групи гідролізують ацилефірний
зв’язок в 3-фосфогліцеридах лише в положенні 2.
Субстратна специфічність ліпази включає:
– позиційну специфічність, тобто здатність
гідролізувати в тригліцеридах лише первинні, або
первинні та вторинні ефірні зв’язки;
– стерео специфічність, тобто здатність (гіпотетичну)
гідролізовати складноефірний зв’язок лише в
положенні 1 або тільки в положенні 3 тригліцериду;
27
– схильність до гідролізу складноефірних зв’язків,
утворених жирними кислотами з більш довгим або
більш коротким ланцюгом, насиченими або
ненасиченими; і в цілому залежність швидкості
реакції від структури субстрату.
Стереоспецифічність ліпази також можна
перевірити, використовуючи субстрат з відомим
стеричним розподіленням жирних кислот, котрий
отримують або повним хімічним синтезом, або
ацилуванням по третьому положенню 1,2-
дігліцериду, отриманого із фосфоліпіду за
допомогою фосфоліпази 3.
28
3.2. Застосування ферментів ліполітичного
комплексу
Мікробна ліпаза в комплексі з амілазою використо-
вуються в якості лікувального препарату, що
сприяє травленню. Такий препарат має бути
активним в широкому діапазоні рН, щоб
гідролізувати жири в шлунку та кишківнику.
Препарати, отримані із культуральної рідини
Aspergillus oryzae, є комплексами з протеазою та
амілазою, використовуються для фармацевтичної
та косметичної промисловості.
Ліпаза А. awamori була використана для знежирю-
вання та очищення гризеофульвіна, отриманого
при культивуванні P. Nigricans, що дозволило
підвищити вихід антибіотику та поліпшити його
якість.
29
Ліпаза входить до складу багатьох синтетичних
миючих засобів як активна біодомішка. Значний
інтерес можуть представити ліпази для одержання
різних жирних кислот із тригліцеридів у зв’язку з
можливістю використання жирних кислот в якості
антиканцерогенних препаратів.
При культивуванні дріжджів на середовищах з
парафінами в клітинах та в середовищі
накопичують-ся тригліцериди. Внесення в
культуральну рідину ліпази дозволить значно
підвищити вихід біомаси дріжджів за рахунок
використання ними продуктів гідролізу. Гідроліз
дешевих тваринних жирів мікроб-ними ліпазами
перед омиленням жирних кислот може бути одним
з методів отримання гліцерину.
30
3.3. Одержання ліпаз
• Ліполітичні ферменти можуть бути отримані з
тваринних тканин, насіння деяких рослин та
мікроорганізмів. Джерелом тваринної ліпази є
підшлункова залоза. Серед бактерій активні
продуценти ліпаз належать до родів Pseudomonas,
Bacillus, Acinetobacter, Propionibacterium,
Chromobacterium, Alcaligenes. Серед дріжджів
найкращими продуцентами є представники роду
Candida (C. lipolytica, C. paralipolytica, C.
cylindraceae). Бактерії, як правило, накопичують
внутрішньоклітинну ліпазу, актиноміцети, гриби та
дріжджі – переважно позаклітинну.
31
Найчастіше в поживних середовищах використо-
вують оливкову та бавовникову олію, рідше –
соняшникову, рапсову, кукурудзяну, касторову,
соєву олії. В залежності від потреб продуценту в
середови-щах використовують мінеральні,
органічні та змішані джерела азоту. Важливим
компонентом поживного середовища є соєва мука,
ліпідний комплекс якої стимулює утворення ліпаз
багатьма мікроорганізма-ми.
Отримання препаратів ліпаз і їх очищення здійс-
нюється з фільтратів культуральних рідин. Біомаса
продуценту та тверді домішки видаляють
центрифугуванням або фільтруванням.
32
Рідка фаза стабілізується додаванням солей і
концентрується ультрафільтрацією або вакуум-
вапарюванням. Отримай концентрат може бути
висушений для отримання препаратів ліпази з
індексом Г3х. Подальша очистка ферментів перед-
бачає їхнє осадження органічними розчинниками
або неорганічними солями. Для виділення ліпаз
частіше використовують висолювання сульфатом
амонію.
Для отримання високоочищених препаратів ліпази
використовуються всі методи хроматографії,
електрофорез, гель-фільтрація, ізофокусування.
33
Японська фірма «Тойокодьо» запатентувала
спосіб очищення ліпаз із використанням сорбентів
у вигляді солей вищих жирних кислот, які
формуються у вигляді гранул і мікрокапсул. Цей
метод дозволяє отримувати високоочищені
препарати з активністю до 90-95% від вихідної.
34
4. Лактаза (β-Галактозидаза)
Лактоза – дисахарид, який складається з глюкози і
галактози. Міститься в молоці і молокопродуктах
(близько 4%). Найбільш важлива медична
проблема - корекція дефіциту лактази (β-
галактозидази) в організмі людини. Відсутність чи
недостатність цього ферменту призводить до того,
що хворі практично позбавлені можливості
використовувати у своєму раціоні молоко і молочні
продукти. Використання екзогенного ферменту
лактази може вирішити цю проблему.
35
Лактаза синтезується багатьма мікроорганізмами,
але промислові продуценти цього ферменту в
основному представлені видами Kluyveromyces
fragilis, Curvolaria inaequalis, Alternaria tenuis.
Біосинтез лактази є класичним прикладом синтезу
індуцибельного ферменту. Тому основним
джерелом вуглецю для більшості продуцентів є
лактоза (молочний цукор), вміст якої в середовищі
становить від 2 до 20%. В якості джерела лактози
можна використовувати відход молочної
промисловості – молочну сироватку. В якості
джерела азоту використовують солі амонію.
36
В Росії освоєно виробництво препарату
Лактоканесцин Г20Х, який застосовують для
гідролізу лактози, що міститься у молочній
сироватці. Препарат містить грибну β-
галактозидазу з Penicilium canescens F-178. На
основі цього комерційного препарату
запропоновану технологію одержання препарату
Галактозиму для використання у лікарських
засобах.
37
5. Глюкозооксидаза
Належить до класу оксидоредуктаз. Субстратом
цього ферменту є глюкоза. Під дією ферменту
глюкоза перетворюється на глюконову кислоту.
При цьому виділяється перекис водню. На цьому
явищі засноване застосування глюкозооксидази як
антисептичного засобу. Препарат „Мікроцид”
випускається львівським підприємством
«Львівдіалек». Діє на грампозитивні і грамнегативні
мікроорганізми. Застосовують для лікування
інфікованих ран, виразок, опіків. Крім того,
глюкозооксидаза використовується в якості
реактиву для визначення мікродоз глюкози.
38
Технологічні особливості отримання –
використовують як поверхневий, так і глибинний
спосіб культивування. До числа мікроорганізмів-
продуцентів належить гриб Penicillium vitale
Pidoplitschko et Bilaj (P. vitale) з класу Ascomycetes,
родини Aspergillaceae, роду Penicillium.
При культивуванні в залежності від співвідношення
в середовищі кількості глюкози та нітрату калію
утворюється або глюкозооксидаза, або каталаза.
При високому вмісті глюкози і низькому нітрату
калію в середовищі синтезується глюкозооксидаза.
Але при будь-якому співвідношенні нітрату калію і
глюкози синтезуються обидва ферменти.
39
Для отримання очищеного препарату
використовують сорбцію на окисі алюмінію.
Глюкозооксидаза повністю сорбується на окисі
алюмінію, на цьому і базується її видалення.
Сорбований на окисі алюмінію фермент
виймається і проводиться десорбція. Подальше
видалення здійснюється з використанням
органічних розчинників. Осаджують фермент
ацетоном при низьких температурах і
використовують центрифугування для видалення
осаду.
40
6. Ферментні препарати тваринного походження
Для виробництва ферментів тваринного
походження використовують органи та тканини
тварин, відходи м’ясопереробної промисловості:
підшлункова залоза, слизові оболонки кишечнику
свиней, сичуги крупної рогатої худоби, молочних
телят, сіменники статевозрілих тварин.
6.1. Препарати ферментів слизової оболонки
шлунка
Із слизових оболонок шлунку у промисловому
масштабі отримують такі протеолітичні ферментні
препарати: харчовий та медичний пепсин, ацидін-
пепсин, абомін, сік шлунковий натуральний та
сичужний фермент.
41
Пепсин. Перша згадка про пепсин датується 1835
роком. У кристалічному вигляді фермент було
виділено в 1930 р. Нортропом І.Х. У тваринній
тканині цей фермент знаходиться в неактивній
формі – пепсиноген. У кислому середовищі
пепсиноген за участю іонів водню звільняється від
інгібітору, разом з яким видаляється деяка
кількість амінокислотних залишків (12% по
амінному азоту від загального вмісту цього
елементу у пепсиногені) з N- кінцевої частини
молекули. Сировиною для одержання пепсину є
слизова оболонка шлунку свиней, де він міститься
як пепсиноген. При виділенні протеолітичного
ферменту основним завданням є одержання його
в активній формі.
42
Подрібнені тканини заливають водою, підкислюють
соляною кислотою до значення рН 1,9 – 2,3.
Співвідношення сировини і екстрагента 10:1.
Настоювання триває при температурі близько 40°С
24 год. Лізати зливають, відокремлюють верхній
шар жиру і об’єднують. Фермент виділяють
висолюванням, для цього до лізату (рН 1,9 – 2,3)
при перемішуванні додають 20 – 25% розчин
хлориду натрію. Пепсин за таких умов спливає на
поверхню. Його відокремлюють, сушать у вакуум-
сушильній шафі при температурі 35 – 40 °С,
подрібнюють у кульовому млині і просівають.
Стандартизують препарат за протеолітичною
активністю.
43
Пепсин медичний — білий, злегка жовтуватий
порошок, кисло-солодкий на смак, розчинний у
воді і 20% етиловому спирті; вологість 5%,
зольність 1%.
Застосовують при розладах травлення (гіпо- і
антацидний гастрит, диспепсія). Призначають
внутрішньо у виді розчину в комбінації з ацидіном
(бетаїну гідрохлорид). Зберігають у добре
закупорених банках у прохолодному (2—15 °С),
захищеному від світла місці.
44
6.2. Препарати ферментів підшлункової залози
Із підшлункової залози можна одержати багато
різноманітних ферментів - трипсин, хімотрипсин,
рибонуклеазу, дезоксирибонуклеазу,
панкреатопептидазу, колагеназу і комплексний
препарат панкреатин.
Панкреатин. Препарат містить ферменти
підшлункової залози, головним чином трипсин,
амілазу та в незначній кількості ліпазу. Сировиною
для одержання панкреатину служить підшлункова
залоза свиней та рогатої худоби.
45
У підшлунковій залозі протеолітичні ферменти
утворюються у вигляді проферментів:
трипсиногена, хімотрипсиногена. Активування
цих ферментів відбувається після гідролізу
фрагмента поліпептидного ланцюга, що маскує
активний центр протеїназ. При одержанні
панкреатину активування проферментів
підшлункової залози здійснюється в екстракті в
лужному середовищі у присутності іонів кальцію із
затравкою (панкреатин).
46
У підшлунковій залозі протеолітичні ферменти
утворюються у вигляді проферментів:
трипсиногена, хімотрипсиногена. Активування
цих ферментів відбувається після гідролізу
фрагмента поліпептид-ного ланцюга, що маскує
активний центр протеїназ. При одержанні
панкреатину активування профер-ментів
підшлункової залози здійснюється в екстракті в
лужному середовищі у присутності іонів кальцію із
затравкою (панкреатин).
47
6.2.1. Технологія отримання
Тканини підшлункової залози подрібнюють на
вовчках і заливають водою, яка підкислена
оцтовою крижаною кислотою (5 мл на 1 л води).
Настоюють у реакторі з мішалкою 4 год при
температурі 10°С. Екстракт відокремлюють
центрифугуванням з наступ-ним пресуванням
залишку. Доводять рН середовища до 8,1 потім
додають хлорид кальцію до концент-рації 0,05 М і
затравку – панкреатин. Настою-ють 24 год. при
температурі 5°С. Потім екстракт підкислюють до
значення рН 6,0 і в ізоелектричній точці осаджую-
ть. Осад відокремлюють, знежирюють ацетоном і
висушують у вакуум-сушильній шафі при
температу-рі не вище 40°С. Подрібнюють у
кульовому млині. 48
Колагеназа – протеолітичний фермент, що
здійснює в лужному середовищі гідролітичне
розщеплення білка сполучних тканин – колагену.
Одержати колагеназу в очищеному стані дуже
складно, тому що вона осаджується в комплексі з
іншими протеолітичними ферментами, зокрема з
еластазою.
Панкреатопептидаза (еластаза) – фермент, що
утворюється підшлунковою залозою і гідролізує
еластинове волокно стінок артерій. Фермент
активується трипсином.
49
Еластаза здійснює гідролітичне розщеплення
пептидного зв'язку, утвореного нейтральними
амінокислотами з аліфатичними ланцюжками
(такими, як лейцин, валін). Сприяє перетворенню
протромбіну в тромбін.
Дезоксирибонуклеаза. Препарат є ліофілізованим
білим порошком, легко розчинний у воді; значення
рН 0,1% водного розчину становить 3,5 – 5,5.
Застосовується як засіб, що спричиняє деполімери-
зацію і розрідження гною і затримує розвиток
вірусів, що містять ДНК (герпеса, аденовірусів).
Призначають у виді аерозолів для інгаляцій.
Випускають у герме-тично закупорених флаконах
по 5, 10, 25 і 50 мг.
50
Рибонуклеаза. Ліофілізований порошок білого
кольору, легко розчинний у воді. Застосовується
місцево у вигляді аерозолів для інгаляцій, внутріш-
ньоплеврально, внутрім’язево при захворюваннях,
що супроводжуються гнійно-некротичними
процесами
51
Трипсин і хімотрипсин є протеїназами, що
гідролізують пептидні зв’язки, і відрізняються за
місцем дії на поліпептидний ланцюжок.
Хімотрипсин – фермент, що міститься в підшлунко-
вій залозі в неактивному стані у вигляді
хімотрипси-ногена. Хімотрипсин кристалічний –
блискучі лусочки або порошок білого кольору,
легко розчинний у воді, значення рН 0,2% водного
розчину складає 4,5 – 6,5. Водні розчини швидко
інактивуються. Застосовують як рибонуклеазу.
52
Трипсин – протеолітичний фермент, що відіграє
важливу роль у процесі травлення. Цей фермент
знаходиться в підшлунковій залозі у виді
попередника ферменту – зимогену (трипсиногену).
Під дією ентерокінази (протеолітичний фермент,
що входить у кишковий секрет) у кислому
середовищі трипсиноген порівняно швидко
перетворюється в трипсин. Трипсин кристалічний –
пориста маса або порошок білого кольору,
легкорозчинний у воді, значення рН 0,2% водяного
розчину складає 3,0–3,5. У нейтральних і лужних
розчинах препарат швидко руйнується.
Застосовують як хімотрипсин.
53
6.3. Препарати ферментів із сіменників
Лідаза (гіалуронідаза). Для одержання лідази
подрібнені сіменники великої рогатої худоби
обробляють 0,1 н розчином оцтової кислоти в
співвідношенні 1:2 при температурі 10°С и
перемішуванні протягом 4 год. Надосадову рідину
відокремлюють і ацетоном осаджують фермент
гіалуронідазу. Осад розчиняють у воді і процес
осадження ацетоном повторюють три рази.
Звільнений від ацетону осад очищеної
гіалуронідази розчиняють у воді, фільтрують через
стерилізуючі фільтри, розливають у флакони і
висушують методом сублімації.
54
Основними показаннями до застосування лідази є
контрактури суглобів, рубці після опіків і операцій,
анкілозуючий спондилоартрит, гематоми. Розчин
вводять під шкіру. Випускають у флаконах, що
містять по 64 умовних одиниць стерильної сухої
речовини.
55
56
Далі буде!

More Related Content

What's hot

Біотехнології: фармацевтична, промислова, харчова, природоохоронна
Біотехнології: фармацевтична, промислова, харчова, природоохороннаБіотехнології: фармацевтична, промислова, харчова, природоохоронна
Біотехнології: фармацевтична, промислова, харчова, природоохоронна
Науково-технічна бібліотека НУХТ
 

What's hot (20)

ВМС
ВМСВМС
ВМС
 
Lex tmsl 09v1
Lex tmsl 09v1Lex tmsl 09v1
Lex tmsl 09v1
 
Лекція 6. Отримання, очистка колоїдних систем
Лекція 6. Отримання, очистка колоїдних системЛекція 6. Отримання, очистка колоїдних систем
Лекція 6. Отримання, очистка колоїдних систем
 
лекція 16
лекція 16лекція 16
лекція 16
 
Лекція 5. Коагуляція
Лекція 5. КоагуляціяЛекція 5. Коагуляція
Лекція 5. Коагуляція
 
адсорбція
адсорбціяадсорбція
адсорбція
 
тема 4 безперервне культивування
тема 4 безперервне культивуваннятема 4 безперервне культивування
тема 4 безперервне культивування
 
Lex tmsl 03
Lex tmsl 03Lex tmsl 03
Lex tmsl 03
 
тема 6 технологічні принципи біотехнологічних виробництв. ферментація
тема 6 технологічні принципи біотехнологічних виробництв. ферментаціятема 6 технологічні принципи біотехнологічних виробництв. ферментація
тема 6 технологічні принципи біотехнологічних виробництв. ферментація
 
лекція 18
лекція 18лекція 18
лекція 18
 
Біотехнології: фармацевтична, промислова, харчова, природоохоронна
Біотехнології: фармацевтична, промислова, харчова, природоохороннаБіотехнології: фармацевтична, промислова, харчова, природоохоронна
Біотехнології: фармацевтична, промислова, харчова, природоохоронна
 
Жири. гідроліз жирів
Жири. гідроліз жирівЖири. гідроліз жирів
Жири. гідроліз жирів
 
тема 5 технологічні принципи біотехнологічних виробництв. стерилізація та під...
тема 5 технологічні принципи біотехнологічних виробництв. стерилізація та під...тема 5 технологічні принципи біотехнологічних виробництв. стерилізація та під...
тема 5 технологічні принципи біотехнологічних виробництв. стерилізація та під...
 
Lex tmsl 06
Lex tmsl 06Lex tmsl 06
Lex tmsl 06
 
Lex tmsl 16v1
Lex tmsl 16v1Lex tmsl 16v1
Lex tmsl 16v1
 
Карбонові кислоти
Карбонові кислотиКарбонові кислоти
Карбонові кислоти
 
лекція 12
лекція 12лекція 12
лекція 12
 
тема 3 переодичне культивування
тема 3 переодичне культивуваннятема 3 переодичне культивування
тема 3 переодичне культивування
 
лабораторна робота №1 (частина 1)
лабораторна робота №1 (частина 1)лабораторна робота №1 (частина 1)
лабораторна робота №1 (частина 1)
 
поверхневі явища
поверхневі явищаповерхневі явища
поверхневі явища
 

Similar to Lex tmsl 12v1

лекція ферменти
лекція ферментилекція ферменти
лекція ферменти
cit-cit
 
лекція 7
лекція 7лекція 7
лекція 7
cit-cit
 
лекція 2
лекція 2лекція 2
лекція 2
cit-cit
 
тзппр лекція 4
тзппр лекція 4тзппр лекція 4
тзппр лекція 4
galushko29
 
лекція. білки – біологічні полімери.
лекція. білки – біологічні полімери.лекція. білки – біологічні полімери.
лекція. білки – біологічні полімери.
Julia-1976
 

Similar to Lex tmsl 12v1 (20)

Lex tmsl 10v1
Lex tmsl 10v1Lex tmsl 10v1
Lex tmsl 10v1
 
лекція ферменти
лекція ферментилекція ферменти
лекція ферменти
 
лекция ферменти
лекция ферментилекция ферменти
лекция ферменти
 
тема 3.органічні речовини
тема 3.органічні речовинитема 3.органічні речовини
тема 3.органічні речовини
 
реферат на тему вітаміни
реферат на тему вітаміни реферат на тему вітаміни
реферат на тему вітаміни
 
Патологія ліпідного обміну. Ожиріння. Lipids metabolism disorders.Obesity
Патологія ліпідного обміну. Ожиріння. Lipids metabolism disorders.ObesityПатологія ліпідного обміну. Ожиріння. Lipids metabolism disorders.Obesity
Патологія ліпідного обміну. Ожиріння. Lipids metabolism disorders.Obesity
 
біохімія крові частина 2
біохімія крові частина 2біохімія крові частина 2
біохімія крові частина 2
 
лекція 7
лекція 7лекція 7
лекція 7
 
лекція 2
лекція 2лекція 2
лекція 2
 
Хімія та їжа
Хімія та їжа Хімія та їжа
Хімія та їжа
 
Лекція 7
Лекція 7Лекція 7
Лекція 7
 
Himia ta ija
Himia ta ijaHimia ta ija
Himia ta ija
 
тзппр лекція 4
тзппр лекція 4тзппр лекція 4
тзппр лекція 4
 
лекція. білки – біологічні полімери.
лекція. білки – біологічні полімери.лекція. білки – біологічні полімери.
лекція. білки – біологічні полімери.
 
Амінокислоти
АмінокислотиАмінокислоти
Амінокислоти
 
Амінокислоти 9 клас
Амінокислоти 9 класАмінокислоти 9 клас
Амінокислоти 9 клас
 
Педіатрія.Частина 2.
Педіатрія.Частина 2.Педіатрія.Частина 2.
Педіатрія.Частина 2.
 
320802.pptx
320802.pptx320802.pptx
320802.pptx
 
Молекулярна фізіологія печінки
Молекулярна фізіологія печінкиМолекулярна фізіологія печінки
Молекулярна фізіологія печінки
 
Water soluble vitamins (overview)
Water soluble vitamins (overview)Water soluble vitamins (overview)
Water soluble vitamins (overview)
 

More from Yuri Penchuk (12)

презентация1
презентация1презентация1
презентация1
 
лекция 7
лекция 7лекция 7
лекция 7
 
Лекція 6
Лекція 6Лекція 6
Лекція 6
 
презентация5
презентация5презентация5
презентация5
 
презентация4
презентация4презентация4
презентация4
 
презентация3
презентация3презентация3
презентация3
 
презентация2
презентация2презентация2
презентация2
 
презентация1
презентация1презентация1
презентация1
 
Lex tmsl 15v1
Lex tmsl 15v1Lex tmsl 15v1
Lex tmsl 15v1
 
Lex tmsl 14v1
Lex tmsl 14v1Lex tmsl 14v1
Lex tmsl 14v1
 
Lex tmsl 11v1
Lex tmsl 11v1Lex tmsl 11v1
Lex tmsl 11v1
 
Lex tmsl 08v1
Lex tmsl 08v1Lex tmsl 08v1
Lex tmsl 08v1
 

Lex tmsl 12v1

  • 2. ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2. «Технології отримання ферментних препаратів» Тема 4. ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ОДЕРЖАННЯ ФЕРМЕНТНИХ ПРЕПАРАТІВ Амілази. Протеази. Ліпази. Лактаза (β- галактозидаза). Глюкозооксидаза. 6 Ферментні препарати тваринного походження. 2
  • 3. 1. Амілази Амілолітичні ферменти гідролізують крохмаль та інші полісахариди, які складаються з амілози та амілопектину, мономернні глюкозні одиниці яких з’єднані α- 1,4 та α-1,6 глікозидними зв’язками. Поділяються на екзо- і ендогідролази: 1.1. α-амілази (α-D-1,4 – глюканглюканогідролази, ЕС 3.2.1.1) належать до ендогідролаз, оскільки невпо- рядковано гідролізують глікозидні зв’язки з утво- ренням лінійних і розгалужених олігосахаридів як продуктів гідролізу. Решта амілолітичних ферментів є екзодіючими, тобто вони атакують субстрат з нереду-куючого кінця з утворенням моно- та олігосахаридів. 3
  • 4. α-амілази поширені у бактерій, грибів, вищих рослин та тварин. Проте, найширшого застосування набули α-амілази, які виділяють бактерії роду Bacillus. 1.2. α-амілази (α-D-1,4- глюканмальтогідролази, ЕС 3.2.1.2) каталізують відщеплення α-мальтози з нередукуючого кінця полі- і олігосахаридів до місць α-D-1,6 розгалужень. Поширені головним чином у вищих рослин. Основними мікробними продуцентами α-амілази є представники роду Clostridium. 1.3. Глюкоамілази (α-D-глюканглюкогідролази, ЕС 3.2.1.3), які також називають амілоглюкозидазами, вибірково відщеплюють термінальні залишки α-D- глюкози з нередукуючого кінця полі- і олігосахаридів. 4
  • 5. Фермент розщеплює залишкові α-D-1,4-глікозидні зв’язки й атакує α-D-1,6-глікозидні зв’язки, проте з меншою швидкістю. До амілолітичних ферментів загалом належить 85 ферментів, які гідролізують глікозидні зв’язки як у полісахаридах, так і в глікокон’югатах. Крім амілаз поширеними є полюланази та ізоамілази, які здатні розщеплювати α-D-1,6-глікозидні зв’язки. У мікроорганізмів ці ферменти є позаклітинними виділяються в середовище мезофільними бактеріями родів Bacillus, Clostridium, Lactobacillus і термофіль-ними бактеріями родів Thermococcus, Pirococcus. 5
  • 6. 1.1. Застосування. Амілолітичні ферменти, які використовують в процесах переробки крохмалю, становлять майже 30% кількості всіх ензимів, що використовуються для індустріальних потреб на сучасному етапі розвитку промислових технологій: • при виробництві цукру та алкоголю, для утворення адгезивних речовин, обробці стічних вод, приготування фуражу, в окремих процесах у випіканні хліба (поліпшують якість тіста), у виготовлені паперу і тканин (розшліхтовують волокна), пивоварінні і виноробстві. 6
  • 7. Алкалостабільні амілази знайшли застосування при виробництві детергентів для мийних засобів і пральних порошків, бактеріальні α-амілази застосовують у харчовій промисловості для отримання мальтозного сиропу, який є складовою частиною шоколаду і харчових сумішей. Амілази також є складовою частиною медичних препаратів, які призначені для лікування і профілак-тики гастроентерологічних захворювань. 7
  • 8. 8
  • 9. Продуцентом амілолітичних ферментів може бути також бактеріальна культура, наприклад B. subtilis. Якщо поживне середовище містить велику кількість азоту – цей продуцент накопичує ферменти протеолітичного комплексу, якщо вуглецю – ферменти амілолітичного комплексу. Всі ці препарати є вихідним матеріалом для отримання кристалічної глюкоамілази. 9
  • 10. 10
  • 11. 2. Протеази Всі протеолітичні ферменти розділено на дві групи: • КФ 3.4.11 – 15 пептидази • КФ 3.4.21 – 24 протеїнази. Пептидази розподіляються на підкласи в залежності від механізму розщеплення пептидних зв’язків. • КФ 3.4.11 – α-аміноацилпептидгідролази – розщеплюють перший з N-кінця пептидний зв’язок. • КФ 3.4.12 – гідролази пептидиламинокислот або гідролази ациламінокислот – діють на перший з С- кінця зв’язок. 11
  • 12. • КФ 3.4.13 – дипептидгідролази – гідролізують дипептиди. • КФ 3.4.14 – дипептидилпептид гідролази і КФ 3.4.15 – пептидилдипептид – гідролізують дипептиди відповідно з N- і С-кінця. Протеїнази розподілено у 4 (чотири) підкласи в залежності від особливостей механізму каталізу, встановленого за функціонуванням активного центру ферменту, а також впливу рН на його активність. КФ 3.4.21 – серинові протеїнази – характерною ознакою є наявність в активному центрі амінокислот: аспарагінової, гістидину і серіну. До цього підкласу належать відомі протеїнази тваринного походження (хімотрипсин, трипсин, тромбін). 12
  • 13. • КФ 3.4.22 – тіолові протеїнази – мають в активному центрі SH групу цистеїну. До цього підкласу відносять рослинні протеїнази (папаїн, фіцин, бромелаїн). • КФ 3.4.23 – кислі протеїнази – мають оптимальний рН дії менше 5. Найбільш відомі протеїнази цього підкласу пепсин, катепсин. • КФ 3.4.24 – протеїнази, що містять іони металів. В основному нейтральні мікробні протеїнази та деякі протеїнази тваринного походження. 13
  • 14. 2.2. Використання протеаз: • при виробництві синтетичних миючих засобів (найбільше); • медичній промисловості і медицині: для приготування живильних і діагностичних середовищ, для виготовлення ряду лікувальних сироваток і вакцин, для регулювання процесів згортання крові, при лікуванні запальних процесів, для заповнення недостачі ферментів в організмі. Замісна ферментна терапія для лікування і профілактики захворювань, пов'язаних з порушення травлення. 14
  • 15. 2.3. Коротка фармакологічна характеристика протеолітичних ферментних препаратів: Ацидин-пепсин – препарат, що містить протеолитич- ний фермент. Одержують зі слизової оболонки шлунка свиней. Призначаються при гіпо- і анацидних гастритах по 0,5 г 3–4 рази на добу під час їжі. Вобензим - комбінований препарат, що містить високоактивні ферменти рослинного і тваринного походження. Крім панкреатину містить папаїн, бромелаїн (з ананаса звичайного) і рутозид (група вітаміну Р). Характеризується протизапальною, протинабряковою і фібринолітичною дією. 15
  • 16. Дигестал – містить панкреатин, екстракт жовчі великої рогатої худоби і геміцелюлазу. Препарат призначається по 1–2 драже 3 рази в день під час або після їжі. Мезим-форте – частіше призначається для корекції короткочасних і незначних дисфункцій підшлункової залози. Драже мезим-форте покрито спеціальною глазурной оболонкою, що захищає компоненти препарату від агресивного впливу кислого середовища шлунка. Панкреатин – препарат підшлункової залози великої рогатої худоби, що містить ферменти. Добова доза панкреатину складає 5–10 г. Панкреатин приймають по 1 драже 3–6 рази на день перед їжею. 16
  • 17. 2.4. Джерела отримання протеолітичних ферментів Синтезуються практично всіма живими істотами. У промислових цілях як джерело одержання протеїназ використовуються тваринні тканини, рослини і мікроорганізми. Тваринними тканинами для одержання протеїназ є ферментна сировина, яка збирається на м'ясокомбінатах, що складається з підшлункової залози і слизової оболонки шлунку. З рослин промисловий інтерес представляють плоди динного дерева, листя інжиру і відходи переробки ананасів. 17
  • 18. Найбільш широким і перспективним джерелом протеїназ є мікроорганізми. Активними продуцентами протеїназ є бактерії, мікроскопічні гриби й актиноміцети. Найчастіше продуцентами є представники родів Bacillus, Aspergillus , Penicillium, Streptomyces. 2.5. Отримання мікробних протеїназ У промисловості найчастіше одержують комплекс протеолітичних ферментів, переваги якого визначаються з урахуванням наступного застосування ферментного препарату. Сумарна протеолітична активність такого препарату визначається на відповідному субстраті: гемоглобіні, желатині, рослинному білку, еластині, колагені і т.д.. 18
  • 19. Для отримання мікробних протеаз використо- вують: поверхневий та глибинний методи культивування. Найбільш поширений – глибинний. Для поверхневого метода найчастіше використовують мікроскопічні гриби А. oryzae, A.flavus, A. terricola. Основним компонентом середовища є зволожені до 56–65% пшеничні висівки. Звичайно рН середовища становить рН = 5,6–6,2. Для поліпшення умов аерації культури доцільно вносити в середовище до 10–20% тирси, наприклад, березової. Вологість середовища –до 62–65% . 19
  • 20. Готова культура або висушується (у такому випадку отримують препарат Пх), або надходить на наступне очищення. Водний екстракт може бути сконцентрований (препарат П2х), або використаний для осадження ферментів. При осадженні етанолом вихід препарату від вихідної культури становить близько 5% з переходом в осад до 70 – 73% ферменту; при осадженні ізопропіловим спиртом вихід близько 2,2 – 2,5% з переходом в осад до 85–90% протеїназ. 20
  • 21. 2.5.1. Глибинний спосіб культивування. Як продуцентів протеолітичних ферментів при глибинному культивуванні в промислових умовах використовують бактерії в основному роду Bacillus, рідше – актиноміцети і мікроскопічні гриби. Здатність до утворення протеолітичних ферментів відзначається практично у всіх відомих мікроорганізмів, оскільки роль цих ферментів у регуляції життєвих функцій дуже велика. Для виробництва нейтральних і лужних протеаз використовують спороносні бактерії й актиноміцети, для одержання кислих – мікроскопічні гриби. Протеолітичні ферменти в переважній більшості випадків є екзогенними. 21
  • 22. Найбільш широко в нашій країні застосовуються штами бактерій, що відносяться до видів Bacillus subtilis і В. mesentericus, на основі яких випускаються препарати протосубтилін і протомезентерин різного ступеня очищення, призначені для різних галузей – від харчових технологій до використання в миючих засобах і в сільському господарстві. 2.5.2. Кристалічні препарати бактеріальних протеїназ Отримують очищенням КР, концентрують за допомогою ультрафільтрації та доочищують шляхом адсорбції на ДЕАЕ-целюлозі та КМ- целюлозі з подальшою кристалізацією та ліофільним висушуванням. 22
  • 23. 23
  • 24. 3. Ліпази Ліполітичними ферментами називають гідролази ефірів жирних кислот з довгим ланцюгом, тобто насичені чи ненасичені аліфатичні кислоти, що містять не менш ніж 12 атомів вуглецю. Ліпази відіграють виключно важливу роль у обміні ліпідів всіх живих організмів, приймаючи участь у процесах накопичення та мобілізації жиру, який використовується в якості енергетичного резерву клітини; крім того, включаючись до метаболізму внутришньоклітинних ліпідів, вони приймають участь у функціонуванні біологічних мембран. 24
  • 25. 3.1. Класифікація ферментів ліполітичного комплексу. За класифікацією, рекомендованою Міжнародним біохімічним союзом, всі ліполітичні ферменти відносять до класу гідролаз (клас 3), крім того всі ліполітичні ферменти є гідролазами ефірів, тобто належать до підкласу 1. Ліполітичні ферменти гідролізують ефіри жирних кислот, тобто відносяться до підкласу гідролаз ефірів карбонових кислот (КФ 3.1.1). Фосфоліпази, включені до групи ліполітичних ферментів, належать до під-класу гідролаз фосфодіефірів (КФ 3.1.4), а фосфа-тидфосфогідролаза – до підкласу фосфомоноефірів (КФ 3.1.3). 25
  • 26. Гідролази ефірів гліцерину (КФ 3.1.1.3) – це власне “ліпази”, тобто ацилгідролази вищих тригліцеридів. Позиційна специфічність по відношенню до первин-них ефірних зв’язків присутня, але не в усіх випадках. Як правило ці ферменти можуть гідролізувати також ді- та моногліцериди. Найвідомішим представником цієї групи є панкреатична ліпаза. Холестерол-естераза гідролаза стиролових ефірів (КФ 3.1.1.13), можливо ідентична моногліцеридліпазі, але це питання ще остаточно не вирішене. 26
  • 27. Фосфоліпаза-2-фосфатид–2-ацилгідролаза (КФ 3.1.1.4), її називають ще лецитіназа або фосфоліпаза А, належить до ліполітичних ферментів із чіткою субстратною специфічністю; ферменти цієї групи гідролізують ацилефірний зв’язок в 3-фосфогліцеридах лише в положенні 2. Субстратна специфічність ліпази включає: – позиційну специфічність, тобто здатність гідролізувати в тригліцеридах лише первинні, або первинні та вторинні ефірні зв’язки; – стерео специфічність, тобто здатність (гіпотетичну) гідролізовати складноефірний зв’язок лише в положенні 1 або тільки в положенні 3 тригліцериду; 27
  • 28. – схильність до гідролізу складноефірних зв’язків, утворених жирними кислотами з більш довгим або більш коротким ланцюгом, насиченими або ненасиченими; і в цілому залежність швидкості реакції від структури субстрату. Стереоспецифічність ліпази також можна перевірити, використовуючи субстрат з відомим стеричним розподіленням жирних кислот, котрий отримують або повним хімічним синтезом, або ацилуванням по третьому положенню 1,2- дігліцериду, отриманого із фосфоліпіду за допомогою фосфоліпази 3. 28
  • 29. 3.2. Застосування ферментів ліполітичного комплексу Мікробна ліпаза в комплексі з амілазою використо- вуються в якості лікувального препарату, що сприяє травленню. Такий препарат має бути активним в широкому діапазоні рН, щоб гідролізувати жири в шлунку та кишківнику. Препарати, отримані із культуральної рідини Aspergillus oryzae, є комплексами з протеазою та амілазою, використовуються для фармацевтичної та косметичної промисловості. Ліпаза А. awamori була використана для знежирю- вання та очищення гризеофульвіна, отриманого при культивуванні P. Nigricans, що дозволило підвищити вихід антибіотику та поліпшити його якість. 29
  • 30. Ліпаза входить до складу багатьох синтетичних миючих засобів як активна біодомішка. Значний інтерес можуть представити ліпази для одержання різних жирних кислот із тригліцеридів у зв’язку з можливістю використання жирних кислот в якості антиканцерогенних препаратів. При культивуванні дріжджів на середовищах з парафінами в клітинах та в середовищі накопичують-ся тригліцериди. Внесення в культуральну рідину ліпази дозволить значно підвищити вихід біомаси дріжджів за рахунок використання ними продуктів гідролізу. Гідроліз дешевих тваринних жирів мікроб-ними ліпазами перед омиленням жирних кислот може бути одним з методів отримання гліцерину. 30
  • 31. 3.3. Одержання ліпаз • Ліполітичні ферменти можуть бути отримані з тваринних тканин, насіння деяких рослин та мікроорганізмів. Джерелом тваринної ліпази є підшлункова залоза. Серед бактерій активні продуценти ліпаз належать до родів Pseudomonas, Bacillus, Acinetobacter, Propionibacterium, Chromobacterium, Alcaligenes. Серед дріжджів найкращими продуцентами є представники роду Candida (C. lipolytica, C. paralipolytica, C. cylindraceae). Бактерії, як правило, накопичують внутрішньоклітинну ліпазу, актиноміцети, гриби та дріжджі – переважно позаклітинну. 31
  • 32. Найчастіше в поживних середовищах використо- вують оливкову та бавовникову олію, рідше – соняшникову, рапсову, кукурудзяну, касторову, соєву олії. В залежності від потреб продуценту в середови-щах використовують мінеральні, органічні та змішані джерела азоту. Важливим компонентом поживного середовища є соєва мука, ліпідний комплекс якої стимулює утворення ліпаз багатьма мікроорганізма-ми. Отримання препаратів ліпаз і їх очищення здійс- нюється з фільтратів культуральних рідин. Біомаса продуценту та тверді домішки видаляють центрифугуванням або фільтруванням. 32
  • 33. Рідка фаза стабілізується додаванням солей і концентрується ультрафільтрацією або вакуум- вапарюванням. Отримай концентрат може бути висушений для отримання препаратів ліпази з індексом Г3х. Подальша очистка ферментів перед- бачає їхнє осадження органічними розчинниками або неорганічними солями. Для виділення ліпаз частіше використовують висолювання сульфатом амонію. Для отримання високоочищених препаратів ліпази використовуються всі методи хроматографії, електрофорез, гель-фільтрація, ізофокусування. 33
  • 34. Японська фірма «Тойокодьо» запатентувала спосіб очищення ліпаз із використанням сорбентів у вигляді солей вищих жирних кислот, які формуються у вигляді гранул і мікрокапсул. Цей метод дозволяє отримувати високоочищені препарати з активністю до 90-95% від вихідної. 34
  • 35. 4. Лактаза (β-Галактозидаза) Лактоза – дисахарид, який складається з глюкози і галактози. Міститься в молоці і молокопродуктах (близько 4%). Найбільш важлива медична проблема - корекція дефіциту лактази (β- галактозидази) в організмі людини. Відсутність чи недостатність цього ферменту призводить до того, що хворі практично позбавлені можливості використовувати у своєму раціоні молоко і молочні продукти. Використання екзогенного ферменту лактази може вирішити цю проблему. 35
  • 36. Лактаза синтезується багатьма мікроорганізмами, але промислові продуценти цього ферменту в основному представлені видами Kluyveromyces fragilis, Curvolaria inaequalis, Alternaria tenuis. Біосинтез лактази є класичним прикладом синтезу індуцибельного ферменту. Тому основним джерелом вуглецю для більшості продуцентів є лактоза (молочний цукор), вміст якої в середовищі становить від 2 до 20%. В якості джерела лактози можна використовувати відход молочної промисловості – молочну сироватку. В якості джерела азоту використовують солі амонію. 36
  • 37. В Росії освоєно виробництво препарату Лактоканесцин Г20Х, який застосовують для гідролізу лактози, що міститься у молочній сироватці. Препарат містить грибну β- галактозидазу з Penicilium canescens F-178. На основі цього комерційного препарату запропоновану технологію одержання препарату Галактозиму для використання у лікарських засобах. 37
  • 38. 5. Глюкозооксидаза Належить до класу оксидоредуктаз. Субстратом цього ферменту є глюкоза. Під дією ферменту глюкоза перетворюється на глюконову кислоту. При цьому виділяється перекис водню. На цьому явищі засноване застосування глюкозооксидази як антисептичного засобу. Препарат „Мікроцид” випускається львівським підприємством «Львівдіалек». Діє на грампозитивні і грамнегативні мікроорганізми. Застосовують для лікування інфікованих ран, виразок, опіків. Крім того, глюкозооксидаза використовується в якості реактиву для визначення мікродоз глюкози. 38
  • 39. Технологічні особливості отримання – використовують як поверхневий, так і глибинний спосіб культивування. До числа мікроорганізмів- продуцентів належить гриб Penicillium vitale Pidoplitschko et Bilaj (P. vitale) з класу Ascomycetes, родини Aspergillaceae, роду Penicillium. При культивуванні в залежності від співвідношення в середовищі кількості глюкози та нітрату калію утворюється або глюкозооксидаза, або каталаза. При високому вмісті глюкози і низькому нітрату калію в середовищі синтезується глюкозооксидаза. Але при будь-якому співвідношенні нітрату калію і глюкози синтезуються обидва ферменти. 39
  • 40. Для отримання очищеного препарату використовують сорбцію на окисі алюмінію. Глюкозооксидаза повністю сорбується на окисі алюмінію, на цьому і базується її видалення. Сорбований на окисі алюмінію фермент виймається і проводиться десорбція. Подальше видалення здійснюється з використанням органічних розчинників. Осаджують фермент ацетоном при низьких температурах і використовують центрифугування для видалення осаду. 40
  • 41. 6. Ферментні препарати тваринного походження Для виробництва ферментів тваринного походження використовують органи та тканини тварин, відходи м’ясопереробної промисловості: підшлункова залоза, слизові оболонки кишечнику свиней, сичуги крупної рогатої худоби, молочних телят, сіменники статевозрілих тварин. 6.1. Препарати ферментів слизової оболонки шлунка Із слизових оболонок шлунку у промисловому масштабі отримують такі протеолітичні ферментні препарати: харчовий та медичний пепсин, ацидін- пепсин, абомін, сік шлунковий натуральний та сичужний фермент. 41
  • 42. Пепсин. Перша згадка про пепсин датується 1835 роком. У кристалічному вигляді фермент було виділено в 1930 р. Нортропом І.Х. У тваринній тканині цей фермент знаходиться в неактивній формі – пепсиноген. У кислому середовищі пепсиноген за участю іонів водню звільняється від інгібітору, разом з яким видаляється деяка кількість амінокислотних залишків (12% по амінному азоту від загального вмісту цього елементу у пепсиногені) з N- кінцевої частини молекули. Сировиною для одержання пепсину є слизова оболонка шлунку свиней, де він міститься як пепсиноген. При виділенні протеолітичного ферменту основним завданням є одержання його в активній формі. 42
  • 43. Подрібнені тканини заливають водою, підкислюють соляною кислотою до значення рН 1,9 – 2,3. Співвідношення сировини і екстрагента 10:1. Настоювання триває при температурі близько 40°С 24 год. Лізати зливають, відокремлюють верхній шар жиру і об’єднують. Фермент виділяють висолюванням, для цього до лізату (рН 1,9 – 2,3) при перемішуванні додають 20 – 25% розчин хлориду натрію. Пепсин за таких умов спливає на поверхню. Його відокремлюють, сушать у вакуум- сушильній шафі при температурі 35 – 40 °С, подрібнюють у кульовому млині і просівають. Стандартизують препарат за протеолітичною активністю. 43
  • 44. Пепсин медичний — білий, злегка жовтуватий порошок, кисло-солодкий на смак, розчинний у воді і 20% етиловому спирті; вологість 5%, зольність 1%. Застосовують при розладах травлення (гіпо- і антацидний гастрит, диспепсія). Призначають внутрішньо у виді розчину в комбінації з ацидіном (бетаїну гідрохлорид). Зберігають у добре закупорених банках у прохолодному (2—15 °С), захищеному від світла місці. 44
  • 45. 6.2. Препарати ферментів підшлункової залози Із підшлункової залози можна одержати багато різноманітних ферментів - трипсин, хімотрипсин, рибонуклеазу, дезоксирибонуклеазу, панкреатопептидазу, колагеназу і комплексний препарат панкреатин. Панкреатин. Препарат містить ферменти підшлункової залози, головним чином трипсин, амілазу та в незначній кількості ліпазу. Сировиною для одержання панкреатину служить підшлункова залоза свиней та рогатої худоби. 45
  • 46. У підшлунковій залозі протеолітичні ферменти утворюються у вигляді проферментів: трипсиногена, хімотрипсиногена. Активування цих ферментів відбувається після гідролізу фрагмента поліпептидного ланцюга, що маскує активний центр протеїназ. При одержанні панкреатину активування проферментів підшлункової залози здійснюється в екстракті в лужному середовищі у присутності іонів кальцію із затравкою (панкреатин). 46
  • 47. У підшлунковій залозі протеолітичні ферменти утворюються у вигляді проферментів: трипсиногена, хімотрипсиногена. Активування цих ферментів відбувається після гідролізу фрагмента поліпептид-ного ланцюга, що маскує активний центр протеїназ. При одержанні панкреатину активування профер-ментів підшлункової залози здійснюється в екстракті в лужному середовищі у присутності іонів кальцію із затравкою (панкреатин). 47
  • 48. 6.2.1. Технологія отримання Тканини підшлункової залози подрібнюють на вовчках і заливають водою, яка підкислена оцтовою крижаною кислотою (5 мл на 1 л води). Настоюють у реакторі з мішалкою 4 год при температурі 10°С. Екстракт відокремлюють центрифугуванням з наступ-ним пресуванням залишку. Доводять рН середовища до 8,1 потім додають хлорид кальцію до концент-рації 0,05 М і затравку – панкреатин. Настою-ють 24 год. при температурі 5°С. Потім екстракт підкислюють до значення рН 6,0 і в ізоелектричній точці осаджую- ть. Осад відокремлюють, знежирюють ацетоном і висушують у вакуум-сушильній шафі при температу-рі не вище 40°С. Подрібнюють у кульовому млині. 48
  • 49. Колагеназа – протеолітичний фермент, що здійснює в лужному середовищі гідролітичне розщеплення білка сполучних тканин – колагену. Одержати колагеназу в очищеному стані дуже складно, тому що вона осаджується в комплексі з іншими протеолітичними ферментами, зокрема з еластазою. Панкреатопептидаза (еластаза) – фермент, що утворюється підшлунковою залозою і гідролізує еластинове волокно стінок артерій. Фермент активується трипсином. 49
  • 50. Еластаза здійснює гідролітичне розщеплення пептидного зв'язку, утвореного нейтральними амінокислотами з аліфатичними ланцюжками (такими, як лейцин, валін). Сприяє перетворенню протромбіну в тромбін. Дезоксирибонуклеаза. Препарат є ліофілізованим білим порошком, легко розчинний у воді; значення рН 0,1% водного розчину становить 3,5 – 5,5. Застосовується як засіб, що спричиняє деполімери- зацію і розрідження гною і затримує розвиток вірусів, що містять ДНК (герпеса, аденовірусів). Призначають у виді аерозолів для інгаляцій. Випускають у герме-тично закупорених флаконах по 5, 10, 25 і 50 мг. 50
  • 51. Рибонуклеаза. Ліофілізований порошок білого кольору, легко розчинний у воді. Застосовується місцево у вигляді аерозолів для інгаляцій, внутріш- ньоплеврально, внутрім’язево при захворюваннях, що супроводжуються гнійно-некротичними процесами 51
  • 52. Трипсин і хімотрипсин є протеїназами, що гідролізують пептидні зв’язки, і відрізняються за місцем дії на поліпептидний ланцюжок. Хімотрипсин – фермент, що міститься в підшлунко- вій залозі в неактивному стані у вигляді хімотрипси-ногена. Хімотрипсин кристалічний – блискучі лусочки або порошок білого кольору, легко розчинний у воді, значення рН 0,2% водного розчину складає 4,5 – 6,5. Водні розчини швидко інактивуються. Застосовують як рибонуклеазу. 52
  • 53. Трипсин – протеолітичний фермент, що відіграє важливу роль у процесі травлення. Цей фермент знаходиться в підшлунковій залозі у виді попередника ферменту – зимогену (трипсиногену). Під дією ентерокінази (протеолітичний фермент, що входить у кишковий секрет) у кислому середовищі трипсиноген порівняно швидко перетворюється в трипсин. Трипсин кристалічний – пориста маса або порошок білого кольору, легкорозчинний у воді, значення рН 0,2% водяного розчину складає 3,0–3,5. У нейтральних і лужних розчинах препарат швидко руйнується. Застосовують як хімотрипсин. 53
  • 54. 6.3. Препарати ферментів із сіменників Лідаза (гіалуронідаза). Для одержання лідази подрібнені сіменники великої рогатої худоби обробляють 0,1 н розчином оцтової кислоти в співвідношенні 1:2 при температурі 10°С и перемішуванні протягом 4 год. Надосадову рідину відокремлюють і ацетоном осаджують фермент гіалуронідазу. Осад розчиняють у воді і процес осадження ацетоном повторюють три рази. Звільнений від ацетону осад очищеної гіалуронідази розчиняють у воді, фільтрують через стерилізуючі фільтри, розливають у флакони і висушують методом сублімації. 54
  • 55. Основними показаннями до застосування лідази є контрактури суглобів, рубці після опіків і операцій, анкілозуючий спондилоартрит, гематоми. Розчин вводять під шкіру. Випускають у флаконах, що містять по 64 умовних одиниць стерильної сухої речовини. 55