Fermentlar metabolizm va biokimyoviy reaksiyalarning barcha bosqichlarida muhim rol oʻynaydigan biokatalizatorlardir. Ular alohida qiziqish uyg'otadi va ko'plab sanoat miqyosidagi jarayonlarda organik katalizatorlar sifatida ishlatiladi. Ushbu maqolada mikrob fermentlari va ularning tasnifi haqida umumiy maʼlumot berilgan.
Kirish
Turli biosanoat substratlar va xom ashyolarni qayta ishlashda foydalanish uchun o'ziga xos xususiyatlarga ega fermentlarni talab qiladi. Mikrob fermentlari biologik jarayonlarda kimyoviy katalizatorlardan foydalanishga nisbatan tejamkor va ekologik jihatdan qulay tarzda reaksiyalarni amalga oshirish uchun biokatalizator vazifasini bajaradi. Ularning o'ziga xos xususiyatlari tijorat maqsadlarida va sanoat maqsadlarida qo'llaniladi. Fermentlar juda o'ziga xosdir, ular 4000 ga yaqin biokimyoviy reaktsiyalarni katalizlaydi. Nobel mukofoti laureati Emil Fisherning ta'kidlashicha, bu ferment ham, substrat ham o'ziga xos bir-birini to'ldiruvchi geometriyalarga ega bo'lganligi bilan bog'liq.bir-biriga mos.
Tanrif
Fermentlar katta biologik molekulalar bo'lib, hayotni saqlab qolish uchun zarur bo'lgan barcha muhim kimyoviy almashinuvlar uchun javobgardir. Ular oziq-ovqat hazm qilishdan DNK sintezigacha bo'lgan metabolik reaktsiyalarning tezligini va o'ziga xosligini sezilarli darajada tezlashtiradigan yuqori selektiv katalizatorlardir. Ularda sodir bo'ladigan barcha metabolik jarayonlar mikroorganizmlar hujayralarida qanday fermentlar hosil bo'lishiga bog'liq.
Tarix
1877 yilda Geydelberg universitetining fiziologiya professori Vilgelm Fridrix Kuen birinchi marta lotincha fermentum so'zidan kelib chiqqan bo'lib, "xamirturushda" degan ma'noni anglatuvchi "ferment" atamasini ishlatgan. Mikroorganizmlarning fermentlarini olish qadimgi Yunonistonda boshlangan. Ular oziq-ovqat va ichimliklarni saqlash uchun ishlatilgan.
1783-yilda mashhur italyan katolik ruhoniysi Lazzaro Spallanzani biogenez haqidagi ishida bu biomolekulaning ahamiyatini birinchi marta eslatib o'tgan.
1812-yilda Gottlib Sigismund Kirchhoff kraxmalni glyukozaga aylantirish tartibini tekshirdi. U o'z tajribasida katalizator sifatida fermentlardan foydalanishga urg'u beradi.
1833-yilda frantsuz kimyogari Anselm Payen birinchi ferment - diastazni topdi.
Oʻnlab yillar oʻtib, 1862-yilda, Lui Paster shakarning spirtga fermentatsiyasini oʻrganar ekan, u xamirturush hujayralari tarkibidagi hayot kuchi bilan katalizlangan degan xulosaga keldi.
Tabiatda topilgan biomolekulalarqadim zamonlardan beri zig'ir, charm va indigo kabi mahsulotlar ishlab chiqarishda keng qo'llanilgan. Bu jarayonlarning barchasiga mikroorganizmlar - ferment ishlab chiqaruvchilar sabab bo'lgan.
Manosi
Kimyoviy reaksiyalarni osonlashtirish uchun fermentlar kerak. Ularning mikroorganizmlar hayotidagi roli juda katta. U metabolik jarayonlar, nafas olish, ovqat hazm qilish va hayotning boshqa turlarini ta'minlashdan iborat. Fermentlar to'g'ri ishlaganda, gomeostaz saqlanadi. Mikroorganizmlardagi fermentlarning yana bir roli metabolizmni tezlashtirishdir.
Maxsus funksiyalar
Mikroorganizm fermenti xususiyatlariga quyidagilar kiradi:
- issiqlikka chidamlilik;
- termofil tabiat;
- pH diapazonini oʻzgartirishga tolerantlik;
- harorat va pH oʻzgarganda faollik barqarorligi;
- boshqa qattiq reaksiya shartlari.
Ular termofil, atsidofil yoki ishqoriy deb tasniflanadi. Termostabil ferment tizimlariga ega mikroorganizmlar uzoq davom etadigan keng ko'lamli sanoat reaktsiyalarida mikrobial ifloslanish ehtimolini kamaytiradi. Mikrobial fermentlar xom ashyoning gidrolizlanishi jarayonida massa o'tkazuvchanligini oshirishga va substratning yopishqoqligini kamaytirishga yordam beradi.
Tasnifi
Reaksiya tabiatiga koʻra faollik doirasi keng boʻlgani uchun fermentlar katalizga koʻra tasniflanadi:
- Oksidoredduktazalar. Oksidlanish reaktsiyalari bitta molekuladan elektronlarning o'tkazilishini o'z ichiga oladiboshqasiga. Biologik tizimlarda bu substratdan vodorodni olib tashlashdir.
- Transferazlar. Bu fermentlar sinfi atomlar guruhlarining bir molekuladan ikkinchisiga o'tishini katalizlaydi. Aminotransferazalar yoki transaminazalar aminokislotalardan aminokislotalarga aminokislotalarning alfa-okso kislotaga o'tishini osonlashtiradi.
- Gidrolazalar. Gidrolizni katalizlash, substratlarni suv bilan parchalash. Reaksiyalarga oqsillardagi peptid bog'lanishlar, uglevodlardagi glikozid bog'lanishlar va lipidlardagi efir bog'lari ajralishi kiradi. Odatda, kattaroq molekulalar kichikroq bo'laklarga bo'linadi.
- Liase. Birinchisini olib tashlash orqali qo'sh bog'lanishga guruhlar qo'shilishi yoki ikkinchisining hosil bo'lishini katalizlang. Masalan, pektat liazalar beta-eliminatsiya yo'li bilan glikozid bog'larini ajratadi.
- Izomerazlar. Ular bir molekulada guruhlarning bir pozitsiyadan ikkinchisiga o'tishini katalizlaydi. Substrat tuzilishini o'zgartiring, uning atomlarini qayta joylashtiring.
- Ligalar. Molekulalarni kovalent aloqalar bilan bog'lang. Ular biosintetik reaktsiyalarda ishtirok etadilar, bu erda yangi bog'lanish guruhlari hosil bo'ladi. Bunday reaktsiyalar energiyani kofaktorlar shaklida kiritishni talab qiladi.
Ilova
Fermentatsiya koʻplab oziq-ovqatlarni tayyorlashda qoʻllaniladi. Oziq-ovqat sanoatida mikrobial fermentlardan foydalanish uzoq davom etgan jarayondir. Quyidagi turlar keng qo'llaniladi:
- Amilaza. Kraxmalni suyultirish, non sifatini yaxshilash, meva sharbatlarini tiniqlashtirish.
- Glyukoamilazalar. Glyukoza va fruktoza yuqori bo'lgan pivo va siroplar ishlab chiqarish.
- Proteaz. Tenderlashgo'sht, sut koagulyatsiyasi.
- laktaza. Odamlarda laktoza intoleransini kamaytirish, prebiyotik oziqaviy qo'shimchalar.
- Lipaza. Cheddar pishloq ishlab chiqarish.
- Fosfolipazalar. Lipolizlangan sut yog'ini ishlab chiqarish.
- Esteraz. Meva sharbatida ta'm va xushbo'ylikni yaxshilash. Oziq-ovqat tolasining deesterifikatsiyasi. Qisqa zanjirli efirlarni ishlab chiqarish.
- tsellyulozalar. Hayvonlar yemi.
- Glyukoza oksidaza. Oziq-ovqatlarni saqlash muddatini yaxshilash.
- Lakkalar. Sharobdan polifenollarni olib tashlash.
- Katalazlar. Oziq-ovqatlarni saqlash. Pishloq ishlab chiqarishdan oldin sutdan vodorod periksni olib tashlash.
- Peroksidaza. Taomning ta'mi, rangi va sifatini rivojlantirish.
Proteaz
Mikrobial tizimlardan olingan proteazlar uch xil: kislotali, neytral va ishqorli. Ishqoriy serin proteazlar biosanoatda eng ko'p qo'llaniladi. Ular ekstremal fiziologik parametrlarning g'ayritabiiy sharoitlarida yuqori faollik va barqarorlikka ega. Ishqoriy proteazlar yuvish vositalarida ishlatilganda fermentativ faollikning yuqori barqarorligi xususiyatiga ega. Ular biosanoatda keng qo'llanilishini topdilar:
- kir yuvish kukunlari ishlab chiqarish;
- oziq-ovqat sanoati;
- teriga ishlov berish;
- farmatsevtika;
- molekulyar biologiya va peptid sintezi bo'yicha tadqiqotlar.
Amilaza
Bu kraxmalning shakarga parchalanishini katalizlovchi mikroorganizmlarning fermenti. U edi1833 yilda Anselm Peyen tomonidan kashf etilgan va ajratilgan. Barcha amilazalar glikozid gidrolazalardir. Ular sanoatda keng qo'llaniladi va fermentlar bozorining deyarli 25% ni tashkil qiladi. Quyidagi kabi sohalarda ishlatiladi:
- ovqat;
- nonvoyxona;
- qog'oz va to'qimachilik;
- tatlandırıcılar va meva sharbatlari;
- glyukoza va fruktoza siroplari;
- yuvish vositalari;
- kraxmaldan yoqilgʻi etanol;
- spirtli ichimliklar;
- hazm qilish uchun yordam;
- quruq tozalashda dog 'olib tashlash.
Klinik, tibbiy va analitik kimyoda ham qoʻllaniladi.
Ksilanaz
Gemitsellyuloza tsellyuloza, lignin va pektin bilan birga qishloq xo'jaligi qoldiqlarining asosiy tarkibiy qismlaridan biridir. Ksilan uning asosiy komponentidir. Ksilanazaning ahamiyati pentoza ishlab chiqarish, meva sharbatlarini tozalash, hazm qilishni yaxshilash va lignoselülozli qishloq xo'jaligi chiqindilarini yoqilg'i va kimyoviy moddalarga biokonvertatsiya qilish uchun biotexnologik qo'llanilishi tufayli sezilarli darajada oshdi. U oziq-ovqat, toʻqimachilik va sellyuloza-qogʻoz sanoati, qishloq xoʻjaligi chiqindilarini utilizatsiya qilish, etanol ishlab chiqarish va chorva ozuqasi sohalarida qoʻllanilishini topdi.
Laccase
Liginolitik fermentlar lignoselülozli qishloq xo'jaligi qoldiqlarini gidrolizlashda, ayniqsa ligninning murakkab va nasossiz tarkibiy qismini parchalashda foydalidir. Ular tabiatan juda ko'p qirrali va bir qator sanoat jarayonlarida qo'llanilishi mumkin. Lignolitik ferment tizimi tsellyuloza biodekoloratsiyasida va vino va meva sharbatini barqarorlashtirish, jinsi kir yuvish, kosmetika va biosensorlar kabi boshqa sohalarda qo'llaniladi.
Lipaza
Bu mikroorganizmlarning fermenti boʻlib, yogʻlarning parchalanishi va gidrolizlanishini katalizlaydi. Lipazalar esterazlarning kichik sinfidir. Ular yog'larni hazm qilish, tashish va qayta ishlashda muhim rol o'ynaydi. Lipazalarning ko'pchiligi yog'li substratning glitserin suyagida, ayniqsa ingichka ichakda ma'lum bir holatda ishtirok etadi. Ulardan ba'zilari yuqumli kasallik paytida ajralib chiqadigan patogen organizmlar tomonidan ifodalanadi. Lipazalar biotexnologik jihatdan qimmatli fermentlarning asosiy guruhi hisoblanadi, asosan ularning qoʻllaniladigan xossalarining koʻp qirraliligi va ommaviy ishlab chiqarish qulayligi tufayli.
Lipase ilovasi
Ushbu fermentlar turli xil biologik jarayonlarda ishtirok etadi, ular dietada triglitseridlarning muntazam almashinuvidan signalizatsiya va hujayra yallig'lanishigacha. Ba'zi lipaz faolliklari hujayra ichidagi ma'lum bo'linmalar bilan cheklangan, boshqalari esa hujayradan tashqari bo'shliqlarda ishlaydi:
- Oshqozon osti bezi lipazlari hujayradan tashqari bo'shliqlarga chiqariladi, ular oziq-ovqat lipidlarini butun tanaga tashiladigan oddiyroq shakllarga aylantirish uchun xizmat qiladi.
- Atrof-muhitdan ozuqa moddalarining soʻrilishini osonlashtiring.
- Lipaza faolligining ortishi oʻrnini egallaydibiodizelni qayta ishlashda an'anaviy katalizatorlar.
- Pishirish, kir yuvish vositalari, biokatalizatorlar kabi ilovalarda ishlatiladi.
- Toʻqimachilik sanoatida matoning singdiruvchanligini va boʻyashda tekisligini oshirish uchun ishlatiladi.
- Qisqa zanjirli yog 'kislotalari va spirtlarning efirlarini sintez qilish orqali ovqat ta'mini o'zgartirish.
- Lipazalarning mavjudligi yoki yuqori darajalari ma'lum bir infektsiya yoki kasallikni ko'rsatishi mumkin va diagnostika vositasi sifatida ishlatilishi mumkin.
- Bakteritsid ta'sirga ega. Xatarli o'smalarni davolashda foydalanish mumkin.
- Kosmetika va farmatsevtika mahsulotlarida (terini parvarish qilish vositalari, soch jingalaklari) katta tijorat qiymatiga ega.
