Глюкоза використовується як вихідна сировина для виробництва
глюкозофруктозних сиропів, в органічному синтезі для одержання амінокислот і вітамінів, а також у медицині.
Для одержання глюкози використовується дешева і доступна сировина – крохмаль.
Утворення глюкози з крохмалю – це двоступінчастий про цес. На першому етапі під дією α амілази з крохмалю утворю ються декстрини невеликої молекулярної маси (олігоцукристі фрагменти) і певна кількість мальтози. На другому етапі під ді єю ферменту глюкоамілази від олігоцукристих фрагментів від щеплюються кінцеві залишки глюкози. Для промислового виробництва α амілазу одержують шля хом мікробного синтезу продуцентами Bacillis subtilis, грибами Aspergillus niger і A.oryzae. Для B.subtilis сполученням методів мутагенезу і селекції з методами генетичної інженерії було от римано штам, здатний до надсинтезу α амілази, вихід якої у 200 разів перевершував вихідні форми. Доведено, що вихід цукри стих речовин збільшується при підвищенні температури процесу гідролізу крохмалю. Японські дослідники отримали термо стабільну α амілазу шляхом введення в сіннупаличку гена, який контролює синтез цього ферменту. Перспективними продуцентами глюкоамілази є гриби з ро дин Rhizopus, Endomyces, Endomycopsis, а також бактерії із ро дин Aerobacter, Clostridium.
Технологічна схема одержання глюкози:
1. Желатинізація крохмалю при нагріванні (62–72 о С).
2. Декстринізація крохмалю за допомогою бактеріальної α амілази (80–110о , рН 6,5–6,7).
3. Оцукрення декстринізованого крохмалю за участю грибної глюкоамілази (50–60о , рН 4–5).
Одержання крохмаль ної патоки різного вуглеводного складу.
4. Очищення та одержання глюкозних сиропів. Кристалі зація глюкози.
Лімітуючою ланкою у біотехнологічному процесі є третя стадія, проблема якої полягає в одержанні іммобілізованого препарату глюкоамілази, який би зберігав стабільність при па раметрах технологічного процесу. Процес одержання іммобілізованої α амілази поки що не стоїть на порядку денному, тому що низька її вартість не викли кає необхідності проведення регенерації ферменту. У 1970–1980 рр. фірма «Корнінг Глас» продемонструвала першу пілотну установку з використанням глюкоамілази, іммо білізованої шляхом ковалентного приєднання до поверхні мак ропористого кремнезему. У реакційну колону висотою близько 2 м і діаметром 15 см подається 30% розчин частково гідролізо ваного крохмалю (декстрини), який протягом 9 хвилинного контакту з іммобілізованою глюкоамілазою перетворюється на глюкозний сироп. Для порівняння: час контакту розчинної глю коамілази з декстринами для одержання глюкози – 724 хв. Протягом 80 днів роботи установки при 40 о С іммобілізована глю коамілаза практично не інактивується. Однак до сьогодні промисловий процес одержання глюкози з використанням гете рогенного біокаталізатора не реалізований.
Основними перешкодами на шляху промислового освоєння процесу створення технології крупнотоннажного виробництва глюкозних сиропів за участю іммобілізованої глюкоамілази бу ли такі обставини. По перше, недостатньо висока стабільність одержаних препаратів іммобілізованої глюкоамілази при темпе ратурі пастеризації (60–65 о С); по друге, зниження виходу глю кози на 7–10 % (90–93 %) при використанні іммобілізованого ферменту порівняно з нативним, який забезпечує конверсію крохмалю в глюкозу на рівні 98 %. Технологія може бути поста влена на комерційну основу за умови одержання стабільних препаратів з періодом інактивації тривалістю 3–4 тижні. Про мислової установки з перетворення крохмалю у глюкозу з за стосуванням іммобілізованої глюкоамілази поки що немає.
В результаті досліджень останнього десятиріччя з іммобілі зації глюкоамілази на неорганічних матеріалах розроблені біока талізатори з досить високою стабільністю іммобілізованої глю коамілази (табл. 10.1). Глюкоамілаза, іммобілізована на попередньо оброблених частинках кістки свині, зберігала прак тично повністю первинну активність протягом 700 год роботи при температурі 37о .
На носіях, поверхня яких покрита каталі тичним волокнистим вуглецем (КВВ), іммобілізована глюкоамі лаза мала найбільшу стабільність. Активність іммобілізованого ферменту зростала на порядок порівняно з його активності у розчині. Іммобілізована глюкоамілаза не втрачала каталітичної активності через 1–1,5 роки зберігання при кімнатній темпера турі. Використання макроструктурованих КВВ містких носіїв дозволило виготовити ефективні гетерогенні біокаталізатори складної геометричної форми (сотові моноліти, пористі пено матеріали), які мали високу стабільність і активність у процесі оцукрення крохмалю. При періодичному функціонуванні при 50 о С протягом 8–8,5 міс. ці біокаталізатори практично повні стю зберігали ферментативну активність.
Традиційно в біотехнологічному процесі одержання глюко зи з крохмалю використовуються проточні біореактори з розмі щенням гетерогенного біокаталізатора у вигляді нерухомого шару. Останнім часом розроблений принципово новий тип біо каталітичного реактора – роторно інерційний біореактор (РІБ) на рівні лабораторного зразка (Коваленко Г.А. та ін., 2004). Його основним функціональним елементом є контейнер з закрі пленим гетерогенним біокаталізатором, який обертається нав коло своєї осі (рис. 10.1). Частота обертів контейнера складає від 3 до 170 об./хв; загальний об’єм контейнера – 1,2 л; об’єм біокаталізатора становив 360 м3 . Температура в біореакторі під тримувалася на рівні 50–55 о С. Біокаталізатор отримували шля хом адсорбційної іммобілізації глюкоамілази на вуглецевовміс ній пенокераміці. Випробування показали, що біореактор нового типу (РІБ) в оптимальних умовах роботи (частота обертів контейнера не менше 80 об./хв, швидкість подачі субстрату не більше 0,2 л/год) в 1,5–2 рази ефективніший за продуктивністю, ніж традиційний реактор з нерухомим шаром. Активність біокаталі затора в 3–3,5 рази вища, ніж у традиційному реакторі.
Альтернатива Iмпорту Cиропів З Високим Рівнем Глюкози
Матерiал Пiдготував: Гладырь Р.Г.
За редакцією доктора біологічних наук, академіка УААН
В.Г. ГЕРАСИМЕНКА
Комментариев нет:
Отправить комментарий