מתוך ויקיספר, אוסף ספרי הלימוד והמדריכים החופשי.

תוכן עניינים 1 שלבים בייצור והפקה של אנזימים בתהליכי תסיסה 2 מצע גידול 3 הפקת התוצר 3.1 שלב א 3.2 שלב ב 3.3 שלב ג 4 תהליך הפקת מיצי פירות 4.1 פקטין 4.1.1 חשיבות הפקטינאז 4.2 הקושי בייצור אנזימים ופתרונות 4.2.1 הקושי בייצור אנזימים נובע מכמה סיבות 4.2.2 הצעות לפתרונות 4.2.2.1 1. הפעלת האנזימים מתוך התא השלם 4.2.2.2 2. הפעלה מתוך התא השלם בתנאים קיצוניים 4.2.2.3 3. אנזימים מקובעים

[עריכה] שלבים בייצור והפקה של אנזימים בתהליכי תסיסה

1. הכנת המצע ותרבית המזרע - נושא : השלבים העיקרים בתהליכי תסיסה
2. עיקור המערכת - שמירה על מצע גידול סטרילי, כלמור שלא יגדלו בו מיקרואורגניזמים לא רצויים שעלולים לגרום לזיהום, לפגוע בתוצר, או לפגוע במיקרואורגניזם הרצוי.
3. ביצוע תהליך התסיסה בפרמנטור.
4. הפקת תוצר- נקרא גם שלב הקציר.
5. ניקוי, עיבוד, ואחסון התוצר.

[עריכה] מצע גידול

המצע עליו יגדל המיקרואורגניזם צריך להיות מותאם לדרישותיו של המיקרואוגניזם, ותנאי הגידול צריכים להיות אופטימליים לגידולו.

• מים- בדרך כלל מים מזוקקים.
• חמצן- החמצן תלוי במיקוראוגניזם: אם הוא אארובי (זקוק לחמצן כדי לגדול) או אנאירובי (יכול לגדול ללא נוכחות חמצן).
• מקור פחמן - מקור הפחמן משמש לאנרגיה ולבנייה של מרכיבי התא. בקנה מידה מעבדתי משתמשים בגלוקוז. מפני שגלוקוז יקר יחסית, בתעשייה משתמשים בתחליפים זולים לגלוקוז -פסולת מתעשיית המזון.
• מקור חנקן- נחוץ לבניית חלבוני התא. בדרך כלל משמשים באמוניה או במלחים שמכילים חנקן.
• מינרלים - רובם משמשים כקופקטורים ועל כן חשיבות רבה לסוג המינרלים שמוסף ולכמות שלהם (חשיבות מיוחד יש ל- +2Ca המשמש כקופקטור לחלק גדול מהאנזים ההידרוליטיים).
• פקטורי גידול - ח. אמינו ייחודיות, ויטמינים וכדומה.
• אינדיוסר (Inducer) – חומר שמעודד פעילות של אנזים אינדוקטיבי (אנזים אשר לא מיוצר באופן תמידי, והייצור שלו מותנה במערכת וויסות בתא). דוגמאות :
  • אינדיוסר לייצור עמילאז הוא עמילן.
  • אינדיוסר לייצור פרוטאז הוא חלבון.

• טמפ',ph ואוורור - כל אלה בהתאם לדרישות של האורגניזם המייצר.

מצע גידול מינימלי- מכיל את כל המרכיבים הנחוצים לגידול. מצע גידול עשיר- מצע מינימלי עם תוספות על מנת שקצב הגידול יהיה מהיר יותר.

תרבית מזרע – הבט נושא : השלבים העיקרים בתהליכי תסיסה -הכנת מצע.

משך התסיסה : מספר ימים, תלוי במיקרואורגניזם.

[עריכה] הפקת התוצר

[עריכה] שלב א

לאחר שהמיקרואורגניזם סיים לייצר את האנזים הרצוי בכמות הרצויה, מפרידים את תאי המיקרואורגניזם ממצע הגידול על ידי:

1. סרכוז (צנטרפוגה) - מתאים לשמרים / חיידקים.
2. סינון תת מיקרוני(מיקרופילטרציה) - מתאים לפטריות.

בשתי הדרכים, מתקבלים בסופו של דבר תסנין (מצע הגידול בלי המיקרואורגניזם) וביומסה (המיקרואורגניזם עצמו).

שני סוגים לתוצרים אפשריים:

1. תוצר חוץ תאי – תוצר שנמצא במצע הגידול כתוצאה מהפרשתו מחוץ לתא המיקרואורגניזם.
2. תוצר תוך תאי – תוצר שנמצא בתוך תא המיקרואורגניזם.

[עריכה] שלב ב

לקבלת תוצר תוך תאי יש לשבור את התאים בשיטות הידועות (עדיפות לשיטות פיזיקליות כאשר מיוצרים בכמויות מסחריות).

[עריכה] שלב ג

הפרדת התוצר וניקויו בשני שלבים :

• ריכוז :
  • נידוף בואקום - חימום לטמפ' שאינה פוגעת בחלבונים ואיסוף הגז שנפלט.
  • אולטראפילטרציה / אוסמוזה הפוכה- העברת התמיסה בלחץ דרך ממברנה המאפשרת מעבר מים בלבד(אסמוזה הפוכה) או מים + מלח (אולטראפילטרציה) שעדיף.
• ניקוי- לאחר הריכוז מבצעים הפרדה של האנזים מתוך התערובת. שימוש בשיטות הפרדה אותן למדנו בביוכימיה. בחירת השיטות,כמה שיטו וכו' תלויות בדרגת הניקיון הרצויה של התוצר.

את התוצר משווקים בצורת אבקה לאחר שעבר ייבוש, בכדי להגדיל את היציבות האכנסית של האנזים

[עריכה] תהליך הפקת מיצי פירות

[עריכה] פקטין

[עריכה] חשיבות הפקטינאז

1. משחרר מיץ מהפרי
2. מניעת קבלת מיץ בצמיגות גבוהה.
3. ריכוך קליפות - משמש לעיבוי משקאות קלים
4. שימוש מרבח - ניצולת בכל חלקי הפרי.

[עריכה] הקושי בייצור אנזימים ופתרונות

[עריכה] הקושי בייצור אנזימים נובע מכמה סיבות

1. התהליך ארוך מאוד ובסופו מתקבלות כמויות מוגבלות של תוצר.
2. תהליך הפרדת האנזימים מחומרים אחרים יקר מאוד,ארוך מאוד ומסורבל מאוד.
3. במקרים רבים יש קושי בהפרדת התוצרת מתערובת התסיסה.

[עריכה] הצעות לפתרונות

[עריכה] 1. הפעלת האנזימים מתוך התא השלם

יתרונות:

• אין צורך בהפרדה.
• חוסך שלבים ועל כן מהיר יותר.
• האנזים יציב ופעיל משום שנמצא בסביבתו הטבעית.
• מאפשר עבודה עם מערכת רב אנזימטיות.

חסרונות:

• התוצר עלול להיות סובסטרט לאנזימים אחרים בתא.
• חומרי לוואי רבים מאוד - מערך אנזימטית מגוון מאוד בתא.
• קושי רב בהפרדת התוצר המבוקש (אם התוצר הוא תוך תאי).
• קשה לבקר את מידת הפעילות האנזימטית.

[עריכה] 2. הפעלה מתוך התא השלם בתנאים קיצוניים

1. אם האנזים יציב מאוד- אפשר לעבוד בטמפ' גבוהה שתפגע בחלק גדול מהאנזימים האחרים אך תשאיר את האנזים המבוקש.
2. עבודה בערכי pH קיצוניים - אם זה מתאים לפעילות האנזים. פעילות זו נעשת בליזוזום שם יש ערכי Ph קיצונים ולכן חשוב לזכור כי פתרון זה מתאים לפטריות ולשמרים שהם אאוקריוטי (לחיידקיים אין ליזוזום).
3. שימוש בחומרים כימים הפועלים כמצלבים- כנסתם לתוך התא מובילה לצלוב בין מולק' חלבון שונות ובעקבות כך החלבונים המצולבים מפסיקים להיות פעילים.

יתרונות:

• אין צורך בשבירת התא בתהליכי הפרדה.
• הפעילות ספציפית יותר מאשר בפתרון 1.

חסרונות:

• עלולה להתרחש פגיעה באנזים עצמו.
• קשה לבקר את מידת הפעילות האנזימטית.
• מפתרונות 1-2 עדיין לא פתרנו את הקושי שבהפרדת התוצר.

[עריכה] 3. אנזימים מקובעים