Ученые Пермского Политеха нашли эффективный способ извлечения ферментов, синтезированных дрожжами

Липазные препараты — это ферменты, которые применяют в различных сферах промышленности, в частности для моющих средств, например, стиральных порошков и таблеток для посудомоечных машин. Основная технологическая проблема производства таких препаратов — поиск оптимального метода их концентрирования и очистки, поскольку зачастую исходная жидкость, в которой выращиваются микроорганизмы, обладает низкой ферментативной активностью (когда ферментов меньше, чем нужно) и содержит большое количество примесей. Первое приводит к недостаточно высокому качеству продукта — моющие средства будут плохо смывать жировые пятна, а примеси существенно сокращают сроки хранения. Ученые Пермского Политеха подобрали наиболее эффективный метод концентрации ферментов, который позволит избежать всех этих проблем.

Статья опубликована в журнале «Химия. Урбанистика» №1 за 2024 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Культуральная жидкость — это питательная среда, в которой дрожжи растут и производят ферменты. Она содержит различные компоненты, включая питательные вещества. В эту жидкость добавляют концентрирующие агенты, их задача — повысить концентрацию ферментов, чтобы в конечном продукте их стало больше, а внутрь не попали лишние примеси. По окончании выращивания компоненты разделяют, получается дрожжевая биомасса и жидкая фаза с ферментами. Последние необходимо очищать для улучшения качества и безопасности продукта, а также повышения сроков хранения.

Ученые Пермского Политеха определили концентрирующий агент, который способен увеличить ферментную активность более чем в 2 раза. Эксперимент проводили при культивировании дрожжей Y. Lipolytica — одних из наиболее широко изученных «производителей» липазных ферментов.

Культуру выращивали в колбах в течение трех суток с концентрацией глицерина 1,5 масс. % при постоянном перемешивании. Полученную жидкость освободили от клеток микроорганизмов и примесей путем фильтрования. Затем в качестве концентрирующих агентов протестировали три раствора: сульфата аммония, этанол и изопропанол.

— На основе экспериментальных данных мы можем сделать вывод, что наименьшая эффективность наблюдалась при использовании изопропанола. Изначальные показатели липазной активности (0,1 мкмоль) увеличились только в 1,5 раза (0,15 мкмоль). Добавление этанола позволило достичь показателя 0,18 мкмоль. Наилучший результат показал метод высаливания с помощью насыщенного раствора сульфата аммония. Концентрирование раствора в два раза таким образом привело к росту липазной активности в 2,8, что позволяет рекомендовать этот способ, как наиболее подходящий для получения ферментных препаратов, — комментирует Ирина Пермякова, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат технических наук .

Результаты исследования ученых ПНИПУ позволят получить препараты, обладающие более высокой ферментативной активностью на единицу массы и приемлемой стабильностью. Это значительно увеличивает активность ферментов в составе моющих средств, стиральных порошков и др. Также результаты исследования пригодятся в отраслях хлебопечения, сыроварения, текстильной и кожевенной промышленности, производстве косметических средств, медицине и фармацевтике.