Химические методы иммобилизации ферментов

Иммобил-я фермента-его включение в как-либо изолир. фазу,кот.отделена от фазы свободн.рас-ра,но спос. обменив-ся с находящ. в фазе мол.субстрата или эффектора.Главным отличительным признаком химических методов иммобилизации является то, что путем химического взаимодействия на структуру фермента в его молекуле создаются новые ковалентные связи, в частности между белком и носителем. Достоинства этого метода: высокая стабильность; прочное связывание; работа фермента не зависит от внешних воздействий.

Ковалентное связывание – создание конструкций из связанных химическими связями 3 элементов: Н-С-Ф или двух элементов: Н-Ф, С-Ф.

Препараты иммобилизованных ферментов, полученные с применением химических методов, обладают по крайней мере двумя важными достоинствами.

1), ковалентная связь фермента с носителем обеспечивает высокую прочность образующегося конъюгата. При широком варьировании таких условий, как рН и температура, фермент не десорбируется с носителя и не загрязняет целевых продуктов катализируемой им реакции.

2), химическая модификация ферментов способна приводить к существенным изменениям их свойств, таких как субстратная специфичность, каталитическая активность и стабильность. Основная задача экспериментатора заключается в формировании новых ковалентных связей в молекуле фермента при использовании его функциональных групп, несущественных для проявления его каталитической активности. При хим. модификации фермента его активный центр желательно защищать. Сложные и дорогие поэтому в промышленных процессах обычно используются те или иные методы физической иммобилизации

Приемы хим.(ковалентн.)им.ферм. 1.Р-ии образ-я амидн.связи -примен.р-ия ацилир-я амидн.группы. 2.Р-ии образ-я карбамид.связ. (производных мочевины). 3 Р-ии образ.вторич.аминов. -р-ии алкилиров-я и арилиров-я,восстановление азометонов.связей .4. Р-ии азосочетания(образ-е азосоединен.) 5. Р-ии тиол-дисульфид. обмена(образ.дисульфюсвязи) 6. Радикальн. р-ии(граф-сопоме- ризация)

 

27. Биотехнология получения биогаза. Биогаз — газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй — кислотообразующие, третий — метанообразующие.

Состав биогаза-50—87 % метана, 13—50 % CO2, незначительные примеси H2 и H2S. После очистки биогаза от СО2 получается биометан. Биометан — полный аналог природного газа, отличие только в происхождении.

Сырьем м.б развичные продукты(навоз, птичий помёт, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха кровь, жир, кишки, каныга, трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов

Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза биогаз с содержанием метана 60 %, из растений с 70 % метана. Максимальное количество биогаза с содержанием метана 87 % — можно получить из жира.

Процесс производства биогаза м.б. раз­делен на 3 стадии: гидролиз, окисление и образо­вание метана.

1-й этап, (гидролиз), органическое веще­ство ферментируется внешне внеклеточными фер­ментами (клетчатка, амилаза, протеаза и липаза) мик­роорганизмов. Бактерии разлагают длинные цепочки сложных углеводородов, протеины и липиды - в бо­лее короткие цепочки.

2-й этап – Сбраживание.Кислотопродуцирующие бактерии, которые при­нимают участие во втором этапе образования биога­за, расщепляют сложные органические соединения (клетчатку, белки, жиры и др.) в более простые. в сбраживаемой среде появляются первичные продукты брожения —летучие жирные кислоты, низшие спирты, водород, окись углерода, уксусная и мура­вьиная кислоты и др. эти вещества являются источником питания для метанобразующих бактерий, которые превращают органические кислоты в биогаз.

Третий этап - Образование метана.Метанопроизводящие бактерии, вовлеченные на третьем этапе, разлагают образования с низким моле­кулярным весом. Они утилизируют водород, углекислоту и уксусную кислоту. Метанообразующие бактерии очень чувствительны к изменениям окружающей среды, поэтому от условий, которые создаются для жизнедеятельности метанобразующих бактерий, зависит интенсивность газовыделения.

Принцип работы установки. Биомасса периодически подаются с помощью насосной станции или загрузчика в реактор. Реактор представляет собой подогреваемый и утепленный резервуар, оборудованный миксерами. В реакторе живут полезные бактерии, питающиеся биомассой. Продуктом жизнедеятельности бактерий является биогаз. Для поддержания жизни бактерий требуется подача корма, подогрев до 35-38 °С и периодическое перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), затем проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор). Реактор работает без доступа воздуха, герметичен и неопасен.

Применение Биогаза. используют в качестве топлива для производства: электроэнергии, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива.