Биотрансформация — это биохимическая модификация одного химического соединения или смеси химических соединений. Биотрансформацию можно проводить с целыми клетками, их лизатами или очищенными ферментами [1]. Все чаще биотрансформация осуществляется с помощью очищенных ферментов. От биотрансформации зависят основные отрасли промышленности и технологии спасения жизни [2].
Преимущества и недостатки
Методы биотрансформации часто привлекательны по сравнению с традиционным производством химических веществ, поскольку могут обладать высокой селективностью, что ограничивает производство нежелательных побочных продуктов. Как правило, многие методы биотрансформации являются «зелеными», работая при умеренных температурах и давлении в водных растворах. Катализаторы, т. е. ферменты, поддаются усовершенствованию путем генетических манипуляций.
Биотехнология обычно ограничена объемом субстрата. Например, нефтехимические продукты часто не поддаются биотрансформации, особенно в масштабах, необходимых в некоторых областях применений, например в топливе. Биотрансформации могут быть медленными и часто несовместимы с высокими температурами, которые используются в традиционном химическом синтезе для увеличения скорости. Ферменты обычно стабильны только при температуре <100 °С, а обычно гораздо ниже. Ферменты, как и другие катализаторы, ядовиты. В некоторых случаях производительность или возможность вторичной переработки может быть улучшена за счет использования иммобилизованных ферментов.
История
Виноделие и пивоварение являются примерами биотрансформаций, практикуемых с древних времен. Уксус долгое время производился путем брожения, включающего окисление этанола до уксусной кислоты. При производстве сыра традиционно используются микробы для преобразования исходных молочных продуктов. Йогурт производится с помощью закваски термически обработанного молока микроорганизмами, такими как Streptococcus thermophilus и Lactobacillus bulgaricus.
Современность
Фармацевтическая промышленность
Бета-лактамные антибиотики, например пенициллин и цефалоспорин, производятся путем биотрансформации в промышленной отрасли, стоимость которой оценивается в несколько миллиардов долларов. Производство идет в емкостях объемом до 60 000 галлонов. В качестве источников C, S, N используются сахара, метионин и соли аммония. Для производства пенициллина используется генетически модифицированный Penicillium chrysogenum [3].
Некоторые стероиды гидроксилируются in vitro для получения лекарств.
Сахара
Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы образуется путем биотрансформации кукурузного крахмала, который превращается в смесь глюкозы и фруктозы. Глюкоамилаза — один из ферментов, используемых в этом процессе [4].
Циклодекстрины образуются под действием ферментов трансфераз.
Аминокислоты
Иногда аминокислоты получают промышленным способом с помощью трансаминаз. В других случаях аминокислоты получают путем биотрансформации пептидов с помощью пептидаз.
Акриламид
Для получения акриламида, ценного для промышленности мономера, используются ферменты нитрилгидратазы, а также акрилонитрил и вода в качестве субстратов.
Биотопливо
Многие виды топлива и горюче-смазочных материалов производятся с помощью процессов, включающих биотрансформацию, начиная с природных предшественников, таких как жиры, целлюлоза и сахара.
Смотрите также
Примечания
- ↑ "Biotransformation". 2014. doi:10.1351/goldbook.B00667. Архивировано из оригинала 14 февраля 2022. Дата обращения: 14 февраля 2022.
{{cite journal}}: Cite journal требует|journal=(справка) - ↑ Industrial biotransformations / Liese ; Seelbach ; Wandrey. — 2. — Weinheim : Wiley-VCH, 2006. — ISBN 9783527310012. — doi:10.1002/3527608184.
- ↑ Elander, R. P. (2003). "Industrial production of β-lactam antibiotics". Applied Microbiology and Biotechnology. 61 (5—6): 385—392. doi:10.1007/s00253-003-1274-y. PMID 12679848.
- ↑ Hobbs, Larry. 21. Sweeteners from Starch: Production, Properties and Uses // Starch: chemistry and technology / BeMiller ; Whistler. — 3rd. — London : Academic Press/Elsevier, 2009. — P. 797–832. — ISBN 978-0-12-746275-2. — doi:10.1016/B978-0-12-746275-2.00021-5.
Ссылки
Эта страница в последний раз была отредактирована 2 марта 2024 в 06:04.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.