Ферменттерді бөліп алу жəне тазалау
Қазіргі кезде лабораториялық синтез жолымен алынған бірнеше ферменттер белгілі: рибонуклеаза, цитохром-с, лизоцим т.б. Бірақ синтез жолы өте қиын жəне қымбатқа түседі, сондықтан ферменттер белоктік заттар болғандықтан, белоктарды бөліп алу əдістері ферменттер үшін де қолданылады. Ферменттерді бөліп алу үшін фермент көп кездесетін материалды таңдап алады. Таңдап алынған материалдағы ферменттер бұзылып кетпеу үшін, оны төменгі температурада (2-8˚С) ұнтақтайды. Ұнтақталған біртектес массаны центрифугаға салып өңдейді. Осы кезде фермент оның сұйық бөлігіне (центрифугатқа ) өтеді де, тұнба түзіледі. Центрифугатқа өткен фермент белок болғандықтан, келесі сатыда белокты тұнбаға түсіреді, ол үшін центрифугатқа аммоний сульфатын немесе органикалық еріткіштерді қосады. Бұл кезде ферменттермен бірге барлық белоктар тұнбаға түседі, белоктарды бір-бірінен ажырату үшін ион алмасу хроматография əдісі қолданылады.
Белоктарды бөлу əдістерінен басқа, ферменттер үшін ғана қолданылатын тəсілдер бар. Мысалы, глицеринмен экстракциялау, бұл əдісте ферменттердің табиғи (нативті) қасиеттері сақталады, бұдан басқа ацетон ұнтағы əдісі қолданылады, бұл кезде ферменттерді 2-8˚С аралығында тұндырады да, үлкен шапшаңдықпен сусыздандырады. Сонымен қатар, ферментерді адсорбциялап, соңында адсорбенттен бөліп шығару тəсілі де бар. Бұл əдісті ферменттер химиясына енгізген А. Я. Данилевский.
Қазіргі кезде ферменттерді адсорбциялау жəне тазарту əдісі кеңінен пайдаланылады. Осы əдіспен қатар ион алмасу хроматографиясы, молекулалық елеу əдісі, электрофорез жəне аффинді хроматография қолданылады.
Аффинді хроматографияда ферментативті катализ кезінде ферментпен əрекеттесетін зат немесе оның аналогі қолданылады. Мұндай хроматографиялау нəтижесінде алмастырғыш колонкада тек қажетті фермент қалады, басқалары сұйықтықпен кетеді, колонкада қалған ферментті элюциялау арқылы таза күйінде алады. Аффинді сорбция-элюция əдісін қолдану арқылы ферментті таза күйінде бөліп алады.
Ферменттерді бөлу процесінде денатурациядан сақтау қажет, ол үшін ферменттерді бөліп алу кезінде ерітіндіге оларды қорғайтын заттарды қосады. Бұл заттар — HS-топтары бар қосылыстар (цистеин, метионин т.б).
Полиакриламидті, крахмалды немесе агарлы гелде жүргізілетін электрофорез əдісімен де ферменттерді бөліп алуға болады.
Ферментті препараттарды өнеркəсіптік жолмен өндірудің түрлі жолдары бар. Көп жағдайда арнаулы қоректік ортада өсірілг ен микроағзалардан, соның ішінде зең саңырауқұлақтарынан өндіреді. Сол секілді ферменттерді алдын ала аздап өсірілген (солод) арпа, тары, соя дəндерінің сығындысынан да алады. Ал жануарлар тектес пепсин, трипсин мəйек ферменттерін малдардың қарын сөлінен немесе олардың тиісті ұлпаларын, түрлі жолдармен өңдеу арқылы алады.
Ферменттер, əсіресе, тамақ өнеркəсібінде қолдану өнімд ерінің сапасын, дəмін жəне басқа да пайдалы қасиетін жақсартады; өндірістік процестерді шапшаңдатады, сөйтіп оның экономикалық тиімділігін күшейтеді. Міне, ферменттердің осы көрс етілген артықшылықтары — оларды еліміздегі өнеркəсіптерге кеңінен енгізуге жол ашатынына ешбір күмəн келтірмейді.
Қазір ферменттерді кеңінен қолданып отырған елдер: Жапония, АҚШ, Англия, Чехословакия, Голландия жəне Германия. Мысалы, Жапонияда ферментті қолданудың қарқындап дамуы соншалық, одан түсетін табыс ұлттық бюджеттің 20%-на тең келеді екен.
Ферменттерді халық байлығы деуге болады. Ферменттерді халық шаруашылығында қолдану орасан зор экономикалық пайда келтіреді, өнімнің өзіндік құнын кемітіп, сапасын жақсарту, жұмысшылардың еңбегін жеңілдету еңбек өнімділігін арттыру т.б. тиімділігі зор.
Қолданбалы энзимологияда ферменттер иммобилизациясы ашылғаннан кейін ферменттерді қолдану мүмкіндігі өсті. Ферменттер иммобилизациясы деген термин АҚШ-та инженерлік энзимология саласында 1971 жылы өткен І конференцияда қолданылған болатын. Иммобилденген ферменттер дегеніміз – қатты таянышқа (полимерге, целлюлозаға, т.б.) бекіген ферменттер. Ондай ферменттер ерімейтін материалмен ковалентті байланысады. Мұндай бекіген ферменттердің кеңістіктегі қозғалысы шектеліп, тұрақтана түседі. Ферменттер иммобилизациясы:
— ферменттердің тұрақтылығын өсіреді;
— кез келген кезде реакция жүруін тоқтатуға мүмкіндік береді;
— биокатализаторларды бірнеше рет қайта қолдануға мүмкіндік береді;
— реакция нəтижесінде алынған өнімде фермент қоспасы жоқ, таза болады;
— процесті үздіксіз жүргізуге, фермент қасиетін керекті б ағытта өзгертуге мүмкіндік береді (рН-оптимумын, температура, талғамдылық т.б.).