Введение к работе
Актуальность проблемы. К началу 80-х годов уровень потребления сахара в яанеа стране значительно опережал уровень его
ПРОИЗВОДСТВ*. ВО МНОГИХ ПЩвВНХ ПРОИЗВОЛОМ*! уВеЛИЧИЛОСЬ ИСПОЛЬ'
зованне сахара как сырья оря выработке хлебо-булочннх, кондитерских изделий, безалкогольных наливов я др. Возрастающая потребность в сахара обусловила значительное повышение цен на мировой рынке*
Научные исследования в области биотехнологии выявили возможность получения гаюкоэо-фруктоэных сиропов (ГФС) из крахы&до-содержэдего. сырья путем ферментативного гидролиза крахмала Х-амилазой и глюкоамидааой о последующей частичной изомеризацией о -гллкоан в ъ -фруктозу глюЕоэонзоиеразои. ГФС является полноценным заменителем сахара и могут применяться в производстве многих шщевнх продуктов, например безалкогольних валят-ков, плодовых я овощных консервов, кондитерских изделий, молочных продуктов и др.
За рубежом разработаны к внедрены ферментативные способы получения ГФС из крахмала как заменителя тростникового и свекловичного сахара. Так, в Японии в 1981 г. выработка этого продукта достигла 450 тыо. т (в пересчете на сухо* ведество) (Но-баяся, 1982), к 198* г. в мире ежегодно производилось около 2,5 млн. т ГФС, на что потребовалось 1000 т иммобилизованной глюкоаоиаомеразы ( магоош , 1984). В СССР также к 1990 году намечается организация многотоннахвого производства ГФС.
Следует отметить, что из осуцествлявдих трансформацию крахмала 'ферментов особое значение имеет глюкозокзомерава -фермент, катализирующий- реакцию нзомеривадшг^ыд^^^нц^уктозу.
имени К.А. Тимирязева ЦНБ имени Н.И. Железное.
- 2 -1 6 крупномасштабном производстве целесообразно применять только иммобилизованную глюнозоизомеразу; что связано вак о высокой стоимостью фермента, так в с возможностью получения более чистого продукта. Использование новых, более эффективных бяока-талиэаторов, содержащих глюкозоизомеразу, должно привести к существенному удеиевленнл всего процесса производства ГФС.
В связи с этим получение высокоактивных и стабильных иммобилизованных препаратов глюкоэонвоивразы, пригодных для промышленного получения ГФС, является актуальной задачей дяя народного хозяйства налай страны, направленной на выполнение Продовольственной программы СССР.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы являлась разработка способа получения,высокоактивных и стабильных препаратов иммобилизованной глюкозоизомеразы, пригодных дяя применения в пищевой промышленности для получения ГФС.
Для осуществления поставленной цели s диссертационной работе репались следующие задачи:
выбор носителя, пригодного для иммобилизации растворимой глюкозокзомеразы, дяя чего исследовались различные неорганические и органические матрицы;
выбор метода иммобилизации глюкозоизомеразы (адсорбционный, ионный, ковалентний и координационный);
получение биокатализаторов на основе клеток atreptomyces «1Ъоег1вео1ив 28-3, обладающих глюхозоизомеразкой активностью, включением в различные гели;
сравнительное изучение активности и стабильности полученных иммобилизованных препаратов.
Научная новизна. В работе впервые была проведена иммобилизация микробных клеток продуцента глюкоэовзомеразы включением в гель тндратнрованной окиси кобальта. Показано, что такой способ
иммобилизации характеризуется высокий выходом активности и при-
водит к получению активного к стабильного гетерогенаого биоката-
диватора. \
Изучены условен проведения процесса яммобвлиаацни: подобраны оптимальные соотношения компонентов и условия осаждения гидроокиси, в результате чего удалось повисить активность и стабильность иммобилизованного препарата.
Впервые было осуществлено включение растворимой глЮЕОзеиао-нераэы в гель гидратяроваяяок окиси кобальта и иэучеви свойства полученных инмобилизоваявнх препаратов.
Синтезирован полимерный носитель на основе формальдегида я фенола и показана возможность координационной иммобилизации глскозонзомераза на этом носителе через ионы ряда металлов.
Изучены свойства гликозоизоыеразы, иммобилизованной координационный методом на ряде перспективних для промышленности полимерных носителей: сялохроме, пористой окиси алюминия, спито» поливиниловом спирте, слитых дехстрановых гелях.
Практическая ценность» В результате проведенных исследований разработан новый способ иммобилизации микробных клеток, содержащих глакозоизомеразу, позвояявднк* получать биокатализатор с активностьп до 500 ГлИЕ/г, что находится на уровне известию: зарубежнкх аналогов. Предложенный способ иммобилизации клеток включением в гель гвдратироваяной окиси кобальта приводит к существенной стабилизация фермента: время полуияактизации при 60С увеличивается с 3-5 ч (для аативных клеток) до 40-43 суток (для иммобилизованных клеток). Не менее 30% исходной активности гетерогенного биокатализатора сохраняется в течение 70 суток*
Предложенный метод отличается от.известных тем, что исходные вещества для иммобилизации дешевы и доступны, а процесс ее проведения прост и легко осуществим в промышленном масштабе.
Все это обуславливает больную практическую значимость в перспективность разработанного способа.
Годовой экономический эффект от применения предлагаемого в работе препарата иммобилизованной глюяозонвомеразн состави I 245 тис. руб.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы бнжя представлены ка 17 Всесоюзном симпозиуме во инженерной внзимологяи "Получение и применение бяокаталнааторов в народном хозяйстве в медицине* (Киев, 1983) и на Ш Всесоюзном симпозиуме "Биосинтез ферментов микрооргааквманип (Еобулетв, 1986),
По материалам диссертации опубликовано 3 работа я подана заявка на авторское свидетельство СССР, принятая ва рассмотрение во ВНИЙТПЭ. (Заявка * 4076304/13, приоритет от 4.04.86).
Структтра и обвей работы. Диссертация состоят ив введения, обвора литературы, экспериментальной частя к обсуждения результатов, заключения, описания принципиальной технологической схемы, выводов, списка литературы в приложения. Работа наложена яа 133 страницах, содержит 27 таблиц и 23 рисунка. Синеок литературы включает 226 источников, в том числе 194 зарубежных публикации.
Автор выражает глубокую благодарность старшему научному -сотруднику ИНЭОС АН СССР, к.х.н. Игорю Александровичу Яискову за постоянную помощь г работе и ценные консультации.