Toshkent kimyo-texnologiya instituti «vinochilik texnologiyasi va sanoat uzumchiligi» fakulteti «enologiya» kafedrasi

Immobilizatsiya qilingan fermentlar.
Bundan 25-30 yil ilgari immobilizatsiya qilingan fermentlarni ishlatilishi ferment sanoatini tubdan uzgartirib yuboradi, ayniksa ferment preparatlarini ishlab chiqarish baxosini kamaytirib, ularni ajratib olish va tozalash bilan bog‘lik bo‘lgan muammolar xal bo‘ladi deb bashorat qilingan edi. Immobilizatsiya qilingan fermentlar xar xil soxalarda, xususan tibbiyotda, farmatsevtikada, kimyoviy va oziq-ovqat sanoatlarida analitik maqsadlar uchun, ferment elektrodlari sifatida shakar, aminokislotalar va boshqa moddalarni miqdorini aniqlashda ishlatilib kelinmokda. Bundan tashqari, immobillashgan fermentlardan foydalanish imkoniyatlari, radioimmun va fermentativ immunosorbent analiz kabi yangi yunalishlarni ochilishiga olib keldi. Ammo, immobilizatsiya qilingan fermentlardan amaliyotda foydalanish, bashorat qilinganidek keng va ravshan bo‘la olgani yo‘q.
Immobillangan fermentlarni tayyorlash usullari ko‘plab adabiyotlarda keltirilgan, shu maqsadda maxsus kitoblar chop etilgan. Immobillangan fermentlarni uzlarini analoglari oldidagi ustivor tomonlarini qo‘yida keltirilgan:
Birinchidan, immobillangan fermentlar reaksiya muxitidan oson ajratib olinadi va qayta ishlatilsa bo‘ladi;
Ikkinchidan, immobillangan xolatdagi fermentlar o‘zlarini analoglariga qaraganda ekstremal sharoitlarida (yuqori xarorat, rN kursatkichi va x.k.) chidamlirok va uzoqrok vakt davomida faolliklarini saqlab koladilar;
Uchinchidan, immobillashgan fermentlar tuxtovsiz texnologiyalar yaratish imkoniyatini yaratadi;
Turtinchidan, immobilizatsiya usullari orkali multiferment kompozitsiya tayyorlash mumkin, bu esa uz navbatida xar xil jarayonlarni ketma-ket amalga oshirish imkoniyatini yaratadi.
Immobilizatsiya qilingan fermentlar kamchiliklardan xam xoli emas. Baъzan immobilizatsiya, fermentativ tizimni solishtirma faolligini kamayib ketishiga olib keladi. Bu esa xar xil sabablarga kura sodir bo‘ladi. Masalan, fermentlarni tashuvchi bilan kovalent bog‘lanishi, faol markazga yaqin turgan aminokislotalarni kamrab olishi mumkin. Fermentlar tashuvchiga bog‘lab quyilganligi sababli, immobillangan fermentlar xarakatsiz yoki suvda erimaydigan substratlarga taъsir kursata olmaydi. (sellyuloza, ksilol, lignin va boshqalar)
Immobillangan fermentni yana bir kamchiligi, immobillash usulini qimmatligidir. SHunday qilib, immobillangan fermentlardan
foydalanishda kator masalalarni, xususan iktisodiy va amaliy masalalarni xal qilishga to‘g‘ri keladi.
Immobillangan fermentlarni olish texnologiyasi kuyidagi strategiya asosida echiladi:
-ion almashuv smolalarga, tashuvchini va fermentlar tarkibidagi aminokislotalarni karama-karshi zaryadi xisobidan adsorbsiya qilish. Bu immobilizatsiya qilishni eng oddiy usuli bo‘lib, tashuvchi bilan ferment eritmasini, maъlum rN da aralashtirish orkali bajariladi. Bu usulni kamchiligi muxitni ion kuchini uzgartirganda, fermentni tashuvchidan engil desorbsiya bo‘lishi bilan bog‘liq.
-ilmiy adabiyotlarda 50 dan ortik fermentlarni adsorbsiya usuli bilan xar xil ion almashuvchi smolalarga immobilizatsiya qilinganligi chop etilgan bo‘lsada, shulardan atigi bir nechtasi amaliyotda ishlatilgan xolos;
-fermentlarni xujayra ichiga fiksatsiya qilish usuli glyukozoizomeraza fermentini sanoatda ishlatilishini asosini tashqil qiladi. Streptomitsetlarni (produtsentlar) 60-80°S gacha 3-5 dakika davomida kizdirilganda, ularning xujayralarida kichiq molekulalar bemalol utadigan muъtadil teshikchalar paydo bo‘ladi. Mana shu xujayralar bilan reaktorlar tuldiriladi va undan glyukoza eritmasi utkaziladi. Okibatda glyukoza-fruktoza sharbati xosil bo‘ladi.
SHakar sanoatida shuningdek qiyin xazm bo‘luvchi raffinozani saxaroza va galaktozagacha parchalab beruvchi ferment L-galaktozidazani xam immobillangan shaklidan keng foydalanib kelinmokda.
-kovalent bog‘lanish orkali immobillash usuli eng keng tarkalgan usullardan xisoblanadi. Tashuvchi sifatida organik xamda noorganik, ko‘prok silikatli (g‘ovakli shisha) moddalardan foydalaniladi. Fermentni tashuvchi bilan "tikuvchi" modda sifatida xilma-xil kimyoviy birikmalardan, xususan glutaraldegid, gossipol, karbodiamid singari bifunksional moddalardan foydalaniladi. Bu usul bilan olingan immobillangan fermentlar mustaxkamligi bilan boshqa preparatlardan farqlanib turadi. Bu usulni asosiy kamchiligi bog‘langan fermentlarni solishtirma faolligini pastligi xisoblanadi. Misol tarikasida kuyidagilarni keltirish mumkin: govak shishalarda kovalent bog‘lar orkali immobilizatsiya qilingan glyukoamilaza fermentini reaktorlarda tuxtovsiz ishlatilganda, ularni yarim inaktivatsiya davri 1,5 yilga to‘g‘ri kelgan. (AQSH ni Ayova shtatidagi biotexnologiya laboratoriyasi axboroti);
-fermentni sintetik polimerlar strukturasiga kiritish usuli, immobilizatsiyani eng oddiy va samarali usullaridan biri xisoblanadi. Bu maqsad uchun ko‘prok, poliakrilamid va jelatina gellaridan foydalaniladi. Bu usulni asosiy kamchiligi yuqori molekulali substratlarga taъsir etganda sodir bo‘ladigan diffuzion muammolar xisoblanadi. Mana shu usul bilan juda katta mikyosda ishlatiladigan glyukozoizomeraza, aminoatsilaza, galaktozidaza fermentlarini immobillangan shakllari olingan.
Biotexnologiyada fermentlarni texnologik jarayonlar sharoitiga moslashtirish buyicha xar xil ilmiy va amaliy izlanishlar doimiy ravishda olib borilmokda.
Immobillangan fermentlarni taъsir samaradorligini oshirish maqsadida, ferment reaktorlarini kuyidagi tiplari ishlab chiqilgan: oqib va aralashtirib turadigan reaktor, davriy ishlaydigan reaktor, xarakatsiz kavatli reaktor, suzib yuruvchi kavatga ega bo‘lgan reaktor, qayta aylantirib turuvchi uskuna bilan jixozlangan reaktor.