Дослідження оптимальних умов синтезу глюкозоокидази Penicillium janthinellum

Abstract

У магістерській кваліфікаційній роботі на тему «Дослідження оптимальних умов синтезу глюкозооксидази Penicillium janthinellum» розглянуто широкий спектр теоретичних і практичних аспектів, пов'язаних із отриманням глюкозооксидази — важливого ферменту, що має широке застосування у біотехнологічних, медичних та харчових галузях. У роботі здійснено ґрунтовний аналіз наукових джерел, що стосуються біохімічних властивостей глюкозооксидази, її ролі в метаболічних процесах та промислових застосувань. Розглянуто ключові напрями досліджень у сфері оптимізації синтезу ферменту, що є необхідним для його ефективного використання в різних галузях. Глюкозооксидаза є унікальним ферментом, який каталізує окислення д-глюкози до глюконової кислоти з утворенням перекису водню, що обумовлює її високу біохімічну активність. У роботі акцентується увага на значущості цього ферменту для створення біосенсорів, кондитерських виробів, медичних препаратів, а також у виробництві екологічно чистих матеріалів. Теоретична частина роботи містить аналіз молекулярної структури глюкозооксидази, її фізико-хімічних властивостей, стабільності за різних умов та механізмів впливу зовнішніх факторів на її активність. Особливу увагу приділено опису процесу ферментації, що лежить в основі виробництва глюкозооксидази. У роботі наведено експериментальні дані щодо визначення оптимальних технологічних параметрів, таких як температура, рН середовища, концентрація субстрату та тривалість процесу. Встановлено, що використання грибів Penicillium janthinellum як продуцентів забезпечує високий вихід ферменту за рахунок їхніх природних особливостей метаболізму. У практичній частині дослідження проведено детальний аналіз виробничого процесу синтезу глюкозооксидази, включаючи підготовку сировини, культивування мікроорганізмів, очищення отриманого ферменту та його подальшу стабілізацію. Розроблено рекомендації щодо підвищення ефективності кожного етапу виробництва та впровадження сучасних технологій, що дозволяють мінімізувати витрати енергії та ресурсів. Також у роботі представлено розрахунок основних економічних показників виробництва глюкозооксидази, таких як собівартість продукту, продуктивність виробничої лінії, витрати на енергоносії та використані матеріали. Проаналізовано перспективи використання отриманих результатів для масштабного промислового виробництва та подальшого впровадження продукту в ринкові умови. Таким чином, магістерська робота є комплексним дослідженням, яке поєднує в собі теоретичний аналіз, експериментальні дослідження та практичні рекомендації, спрямовані на вдосконалення технології отримання глюкозооксидази з використанням Penicillium janthinellum.The master's qualification work on the topic "Study of optimal conditions for the synthesis of glucose oxidase Penicillium janthinellum" considers a wide range of theoretical and practical aspects related to the production of glucose oxidase - an important enzyme that has wide application in the biotechnological, medical and food industries. The work provides a thorough analysis of scientific sources related to the biochemical properties of glucose oxidase, its role in metabolic processes and industrial applications. The key areas of research in the field of optimizing the synthesis of the enzyme, which is necessary for its effective use in various industries, are considered. Glucose oxidase is a unique enzyme that catalyzes the oxidation of d-glucose to gluconic acid with the formation of hydrogen peroxide, which determines its high biochemical activity. The work focuses on the significance of this enzyme for the creation of biosensors, confectionery, medical products, as well as in the production of environmentally friendly materials. The theoretical part of the work contains an analysis of the molecular structure of glucose oxidase, its physicochemical properties, stability under various conditions and mechanisms of influence of external factors on its activity. Particular attention is paid to the description of the fermentation process underlying the production of glucose oxidase. The work provides experimental data on determining the optimal technological parameters, such as temperature, pH of the medium, substrate concentration and process duration. It was established that the use of Penicillium janthinellum fungi as producers provides a high yield of the enzyme due to their natural metabolic characteristics. In the practical part of the study, a detailed analysis of the production process of glucose oxidase synthesis was carried out, including the preparation of raw materials, cultivation of microorganisms, purification of the resulting enzyme and its further stabilization. Recommendations were developed to improve the efficiency of each stage of production and the implementation of modern technologies that allow minimizing energy and resource consumption. The work also presents the calculation of the main economic indicators of glucose oxidase production, such as the cost of the product, production line productivity, energy costs and materials used. The prospects for using the obtained results for large-scale industrial production and further introduction of the product into market conditions are analyzed. Thus, the master's thesis is a comprehensive study that combines theoretical analysis, experimental research and practical recommendations aimed at improving the technology for obtaining glucose oxidase using Penicillium janthinellum.