ביוטכנולוגיה/אנזימים

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.

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.

הפקת התוצר

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.

שלב ב

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

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

אנזימים כחלק מהתוצר - בעיה?

האנזים הוא חלבון ולכן, גופנו יודע לעכל אותו. מצד שני, רוב האנזימים מיוצרים במיקרואורגניזמים והם מוסיפים לאוכל שלנו בדרגת ניקיון בנונית (כלומר, הם מכילים גם מרכיבים שמקורם בחיידק), דבר העלול להזיק. מכאן, שיש חשיבות והקפדה יתרה בתעשית המזין בהוספת אנזימים. אף, בחלק מתהליכי היצור מספקים את הפעילות האנזימטית על ידי חימום או הוספת חומצה.

דוגמא-תהליך הפקת מיצי פירות

תהליך הפקת מיצי פירות

פקטין

פרק זה לוקה בחסר. אתם מוזמנים לתרום לוויקיספר ולהשלים אותו. ראו פירוט בדף השיחה.

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.