Enzimologiya

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI

URGANCH DAVLAT UNIVERSITETI

Kimyoviy texnologiyalar fakulteti Biotexnologiya yo’nalishi

173-guruh talabasi Qarriyeva Mahbubaning

“ENZIMOLOGIYA” fanidan

MUSTAQIL ISHI

Mavzu: Amilaza va glyukoizomeraza fermentining oziq-ovqat

maxsulotlari ishlab chiqarishdagi axamiyati.

Topshirdi: : Qarriyeva M.

Qabul qildi: Tajiyev A.

Urganch-2020

Glyukoizomeraza fermenti xossalari aniqlangandan so`ng uning oziq-ovqat sanoatida qo`llash talabi kengaydi. CHunki o`shà paytlarda shakarning narxi ancha baland bo`lib, ishlab chiqarilgan shakar insonlar iste`molidan oshmas edi. Marshal va Kooi Pseudomonas hydrophila bakteriyasidan mazkur fermentni ajratib bilan bir qatorda, boshqa bakteriyalar ham mazkur fermentni ishlab chiqara olish qobiliyati aniqlandi (Gracheva, 1978). Shuningdek fermentning effektiv produtsenti sifatida Streptomyces shtammlari ham keng o`rganildi. Bulardan tashqari
Streptomyces phaeochromogenes, Streptomyces albus, Streptomyces bikiniensis, Streptomyces cinnamonensis, Streptomyces flavovirens, Streptomyces fradiae, Streptomyces sp. Kabi shtammlardan ham ajratib olingan. Streptomyces shtammlaridan tashqari Aerobacter cloacae, A. aerogenes, Lactobacillus brevis, Escherichia intermedia, Paracolobacrum aerogenoides, Bacillus
megaterium, B. coagulans, Actinoplanes missouriens va boshqa produtsentlardan ferment ajratilgan turli fizik-kimyoviy xossalari o`rganilgan. Dastlabki paytlardagi glyukoizomerazani ajratib olish usullari ancha murakkab va iqtisodiy jixatdan qimmat turardi. Chunki glyukoizomeraza fermenti indutsibl ferment bo`lganligi uchun ajralishi uchun qimmat bo`lgan ksiloza substratini talab qiladi. Bularni bartaraf etish uchun esa Takasaki tuproqdan mikroorganizmlarni ajratib oldi va Streptomyces albus shtammini mikroorganizmlar ichidan skrining qilib oldi. Olingan produtsent muxitiga ksilan yoki ksilan tutuvchi maxsulot tashlaydi.
Streptomyces bikiniensis shtammidan xam fement ajrati olish shu tarzda amalga oshirilgan. Mazkur usul fermentni sanoat darajasida ishlab chiqarishga imkon yaratgan. Chunki ksilan tutgan maxsulotgan yangi unib chiqayotgan maysalar xam kiradi. Oddiy misol tariqasida AQSHning Villiamete (Oregon shtati) qishlog‟ida bir yilning o`zida 1 mln tonna ksilan tutuvchi maysa etishtiriladi va axlatga tashlanar edi. Mazkur maysalarning 25% ni gemitsellyuloza tashkil
qilib, uning taxminan 65% ni ksilan tashkil qiladi. Mazkur maxsulot glyukoizomerazani sanoat miqyosida ajratib olish uchun asos bo`ldi. SHu usulda Streptomyces flavogriseus shtammidan ferment ajratib olingan. Jarayon avvalida tuproqdan mikrorganizmlar ajratib olingan va Streptomyces flavogriseus shtammi skrining qilingan. Kul'tura muxitiga gemitsellyulolza, ksilan,
ksiloza va maysalarning sul'fat kislotadagi gidrolizatlari qo`shilgan.
Oziq-ovqat sanoatida ko`pincha shakar o`rniga glyukoza-fruktoza siropi qo`llaniladi. Bu jarayonda kraxmal tutgan xom ashyolarni fermentativ gidrolizi natijasida olingan glyukoza eritmasi glyukoizomeraza fermenti yordamida fruktozaga aylantiriladi. Mazkur olingan oziqovqat sanoatida qo`llaniluvchi maxsulot dunyo bozorida shirinligi va oziq sifatiga ko`ra tan
olingan blib, qand lavlagi va shakarqamish shakarlari bilan raqobatlasha oladi [Golovina, 1985]. Glyukoza-fruktoza siropini ishlab chiqarish lavlagi yoki shakarqamishdan shakar olishga nisbatan kam mexnat talab qilishi, jarayon uzluksizligini ta`minlash va ikkilamchi maxsulotlar olish (jo`xori yoqi, quruq em) kabi afzalliklarga ega [Kojanova, 1987]. Lekin dastlabki maxsulot xisoblangan makkajo`xorining o`zi xam oziq xisoblangani ishlab chiqariladigan maxsulotni tan
narxini oshirib yuboradi. SHuning uchun glyukoza-fruktoza siropini ishlab chiqarishda odatda past navli paxta, yog‟och chiqindilar qo`llanilishi maqsadga muvofiqdir. Ayni paytda glyukozafruktoza siropini ishlab chiqarish AQSH da samarali yo`lga qo`yilgan. SHuningdek mazkur maxsulot Yaponiya, Kanada, Janubiy Koreya, Argentina, Ispaniya, Finlyandiya kabi mamlakatlarda xam ishlab chiqiladi [Ladur, 1987]. Glyukoza-fruktoza siropini 42 dan 55 gacha bo`lgan foizini fruktoza tashkil qiladi. Lekin yuqorida nomlari keltirilgan mamlakatlarda sirop tarkibidagi fruktoza miqdori 90% gacha etkazilgan [Mosichev, 1987]. Shuni ta`kidlab o`tish lozimki, bizning mamlakatimiz kraxmal tutgan xom-ashyolarga boy bo`lsada, glyukoza-fruktoza siropini ishlab chiqarish xaligachà samarali yo`lga qo`yilmagan. Glyukoza-fruktoza siropini ishlab chiqarish rentabelligi mmobillangan glyukoizomeraza fermentini qo`llash natijasida sezilarli darajada ortadi. Immobillash jarayoni uchun esà ferment produtsenti xujayrasi yoki nativ ferment preparati qo`llaniladi [Romanika, 1987]. Barcha mamlakatlarda qo`llaniladigan ferment (glyukoizomeraza) fermentlarning izomeraza oilasi ichki
molekulyar oksidoreduktaza kenja sinfiga mansub bo`lib, uning asl nomi - D-ksiloza ketolizomerazadir (KF 5.3.1.5). Mazkur sinfga mansub fermentlardan D-glyukozani D-fruktozaga izomerlovchi 3 ta ferment ma`lum. Ularning yuqori barqarorligi va fermentning kofaktorlari Co2+ va Mg2+ ekanligini xisobga olgan xolda, D-ksiloza ketol-izomeraza fermenti sanoatda qo`llash uchun loyiqdir.
Fermentning asosiy produtsenti bu mikroorganizmlardir. Ularni ko`pchiligini
grammanfiy bakteriyalar va streptomitsetlar tashkil qiladi. Xozirgi kunda lyukoizomeraza fermenti biosintezini effektiv amalga oshirish uchun turli mamlakatlarda ko`plab ilmiy ishlar qilinmoqda. Mikroorganizmlarning glyukoizomerazaga nisbatan maxsuldorligi ya`ni ko`p miqdorda ishlab chiqishi ularni kul'tivirlashni optimal sharoitlarini aniqlash, bosqichma-bosqich
selektsiya qilish, indutsirlangan mutagenez va gen muxandisligi usullari orqali amalga oshiriladi [Ulezo, 1987]. Glyukozoizomeraza indutsibel' ferment xisoblanib, odatda mikroorganizmning xujayra ichida to`planadi. Aksincha, fermentni xujayra ichiga va sirtiga sekretsiya qiluvchi kul'turalar
xam mavjud. Masalan Streptomyces olyvaceus 13-4 shatmmi tomonidan sekretsiyalanadigan fermentning ekzo va endo formalari indentik ekanligi aniqlangan. Shrinivazan va uning xamkasblari tomonidan aniqlangan ma`lumotlarga ko`ra, Chainia turiga mansub shtammlar
sintezlagan fermentning ekzo va endo formalari turlicha fizik-kimyoviy va enzimatik xususiyatga ega bo`lgan. Xujayraichi fement uchun uning lokalizatsiyasi muxim axamiyatga ega. Streptomyces albogriseolus 28-3 shtammida fermentni immunoperoksidaza usuli bilan tekshirish natijasi uning
xujayra devorlari bilan bog‟langanligini ko`rsatadi. Odatda xujayra devorida va periplazmatik bo`shliqda tashqi muxitdan qabul qilinadigan metabolizmda ishtirok etadigan substratlarni parchalaydigan fermentlar joylashgan. Bundan shuni xulosa qilish mumkinki, glyukoizomeraza permeaza va kinazalar bilan bir qatorda D-glyukozo-6-fosfat i D-ksiloza-5-fosfat kabi metabolizmda ishtirok etuvchi uglevodlar izomerizatsiyasida ishtirok etadi. Fermentni ajratib olishda kul'turaga ul'tratovush bilan ta`sir qilish, biomassani turli detergentlar (toluol, lizotsim, streptolitin) bilan ishlov berish samarali natija beradi. Shuningdek,
mikroorganizmlardan ajratib olingan immobillangan litik fermentlar yordamida
glyukoizomerazani ajratib olish katta qiziqish uyg'otadi. Olingan ferment ozalanadi va immobillanib sanoatga taqdim etiladi.
Fermentni dastlabki tozalash jarayonida issiqlik yoki kislota bilan ishlov berish, organik erituvchilar, ammoniy sul'fat va Mg2+ yoki Mn2+ bilan ishlov berish keng qo`llaniladi. Ko`pincha glyukoizomerazani tozalashda yuqoridagi bosqichlar kombinatsiyasi qo`llaniladi. Glyukoizomerazani odatiy bo`lmagan usulini Djonson va uning xamkasblari tomonidan taklif etilgan. Ular (K+, Na+, NH4+, Mg2+, Mn2+, yoki Co2+ tuzlarini xlorid, sul'fat, nitrat, sirka, limon
va malein kislotadagi) 0,1-0,5 M eritmasi bilan ishlov berilgan polisul'fonli ul'trafil'tratsion membranani ishlab chiqishgan. Tuz eritmalari qo`shilmagan xolda glyukoizomeraza eritmasi membranadan o`tmagan. Qisman tozalangan ferment produtsentlari ko`p bo`lishigà qaramay, xozirga qadar fermentning gomogen xolda ajratilishi mumkin bo`lgan 20 dan ortiq produtsenti bor. qisman
tozalangan fermentni gomogen tarzda tozalash uchun uni dastlab ion almashinuv
xromatografiyasi va keyinchalik gel'-xromatografiya usuli yordamida tozalanadi. Treptomyces albogriseolus produtsentidan fermentni immunoaffin xromatografiyasi usulida tozalash glyukoizomerazani gomogen xolga keltirgan va ferment faolligi 71% ni tashkil qilgan. Tozalangan ferment asosida glyukoziomerazani ta`sir mexanizmi va uning fizik-kimyoviy xossalari o`rganiladi.
Ko`pgina termostabil fermentlar kabi glyukoizomerazada xam arginin, glitsin qoldiqlari va aspiralni xosil qiluvchi alanin, leytsin, glutamin kislota va aspargin uchraydi. SHuningdek, juda kam miqdorda tsistein, serin va lizin qoldiqlari ham uchraydi. Tsisteinning juda kam miqdorda uchrashi yoki umuman bo`lmasligi termostabil xujayraichi fermentlarining asosiy xususiyatlaridan biridir.
Glyukoizomeraza gurux spetsifikligiga ega fermentdir. Ferment samarali darajada asosan 2 ta substratga ta`sir etadi. Bular: D-glyukoza va D-ksilozadir, nisbatan past spetsifiklikni esa Driboza, D-arabinoza, D-alloza, D-ramnoza va L-arabinozaga substratlariga namoyon qiladi. Ferment shuningdek yuqorè spetsifiklikni D-ksiloza ko`rsatsa, bu spetsifiklik deyarli fermentni D-glyukozaga ko`rsatadigan spetsifikligi bilan tengdir. Xozirda glyukoizomerazani sanoat miqyosida immobillangan preparat sifatida sotuvchi 8 ta xorijiy firmalar mavjud. Ularning 5 tasi preparatlarni immobillangan xujayra sifatida va qolgan 3 tasi esa preparatni qisman tozalangan biokatalizatorlar sifatida chiqaradi. Dunyoga mashxur keng tarqalgan preparatlar Novo Industry, Gist Brocades, Miles Kali Chemi firmasining maxsulotlaridir. Eng qiziqi glyukoizomerazani glyukoamilaza, glyukozidaza va boshqa fermentlar bilan birga immobillash fruktozani olishning yangi yo`nalishini ochib, kraxmal tutgan yoki boshqa glyukanlardan fruktoza olish imkoniyatini yaratadi.