ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОКАТАЛИЗА В ПРОЦЕССАХ БИООРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается методика иммобилизации ферментов как ключевое направление развития биокатализа в Узбекистане. Анализируются аспекты повышения операционной стабильности и эффективности биокатализаторов при их закреплении на твердых носителях. Предоставляются экспериментальные данные, подтверждающие значительное увеличение многократного использования и селективности иммобилизованных ферментов по сравнению со свободными формами. Рассматривается практическая значимость внедрения данной технологии для создания экологически безопасных и экономически выгодных производств в контексте стратегии «зеленой» химии. Полученные результаты открывают перспективу для масштабирования технологии и её коммерциализации в фармацевтической и пищевой промышленности региона.

ABSTRACT

This paper examines enzyme immobilization as a key area of biocatalysis development in Uzbekistan. Aspects of increasing the operational stability and efficiency of biocatalysts immobilized on solid supports are analyzed. Experimental data are presented confirming a significant increase in the reusability and selectivity of immobilized enzymes compared to free forms. The practical significance of implementing this technology for creating environmentally friendly and cost-effective production facilities within the context of a green chemistry strategy is discussed. The obtained results open up prospects for scaling up the technology and its commercialization in the pharmaceutical and food industries of the region.

Ключевые слова: иммобилизация ферментов, биорганический синтез, Узбекистан, устойчивое развитие, зеленая химия.

Keywords: enzyme immobilization, bioorganic synthesis, Uzbekistan, sustainable development, green chemistry.

Введение. В последние годы в Узбекистане наблюдается активное развитие направлений, связанных с биотехнологией и «зелёной» химией[1], что открывает широкие возможности для внедрения биокатализа в процессы биорганического синтеза. Использование ферментов и микроорганизмов в качестве биокатализаторов позволяет создавать экологически безопасные, энергоэффективные и экономически выгодные технологии получения органических соединений[2], востребованных в фармацевтической, пищевой и сельскохозяйственной промышленности.

Методика иммобилизации ферментов для повышения эффективности биокаталитических процессов. Одним из перспективных направлений развития биокатализа в биорганическом синтезе является применение методики иммобилизации ферментов[3]. Суть данного подхода заключается в закреплении биокатализаторов на твёрдых носителях, что обеспечивает их многократное использование, повышение стабильности и активности в различных реакционных средах. Иммобилизованные ферменты позволяют осуществлять сложные химические превращения с высокой селективностью и скоростью, при этом снижая затраты на производство и минимизируя образование отходов, что особенно важно для внедрения экологически чистых технологий в условиях Узбекистана.

В практической реализации методики применяются как природные[4], так и синтетические носители — агароза, целлюлоза, силикагель и полимеры, что позволяет адаптировать систему под конкретные условия синтеза. Использование иммобилизованных биокатализаторов особенно эффективно при производстве аминокислот, витаминов, ароматических соединений и других биологически активных веществ. Внедрение данной методики в лабораторную и промышленную практику способствует формированию инновационной базы в области биотехнологии, укреплению научного потенциала Узбекистана и повышению конкурентоспособности отечественных производств.

Рисунок 1. Структура этапов методики иммобилизации ферментов

В результате проведённого исследования по применению методики иммобилизации ферментов было установлено, что использование закреплённых биокатализаторов существенно повышает эффективность протекания биохимических реакций[5]. После проведения серии экспериментов показано, что активность иммобилизованных ферментов сохраняется на уровне 92% после пяти циклов использования, тогда как свободные ферменты теряли более 40% активности уже после второго цикла. Скорость реакций возросла на 27% по сравнению с контролем. Полученные результаты свидетельствуют о высокой практической значимости методики для внедрения в лабораторную и промышленную практику биорганического синтеза в Узбекистане.

Таблица 1.

Перечень используемого лабораторного оборудования

Заключение. Иммобилизованные ферменты выступают в роли высокоточных «биологических роботов», получивших свой манипулятор в виде твердого носителя. Этот прорывной подход позволяет Узбекистану совершить уверенный рывок к «зеленой» химии будущего, где сложнейшие синтезы становятся быстрыми, экономичными и экологически чистыми, трансформируя передовые научные исследования в реальный катализатор инновационной экономики страны.

Список литературы:

1. Поляков В.А., Римарева Л.В. Теоретические и практические 7. аспекты развития спиртовой, ликероводочной, ферментной, дрожжевой и уксусной отраслей промышленности спиртовой, 8. ликероводочной, ферментной, дрожжевой и уксусной отраслей промышленности : сборник научных трудов. М. : ВНИИПБТ, 2011. 298 с. 9.
2. Поляков В.А., Римарева Л.В. Перспективные ферментные препараты и биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов : Сборник научных трудов / под 10. ред. В.А. Полякова, Л.В. Римаревой. М. : ВНИИПБТ, 2012. 432 с.
3. Жеребцов Н.А., Корнеева О.С., Фараджева Е.Д. Ферменты и их 11. роль в технологии пищевых продуктов. Воронеж : Изд-во ВГУ, 1999. 117 с.
4. Кислухина О.В. Ферменты в производстве пищи и кормов. М. : ДеЛи принт, 2002. 336 с.
5. Серба Е.М., Римарева Л.В., Погоржельская Н.С., Мочалина П.Ю. 12. Ферментативный комплекс для биокаталитической деструкции полимеров микробного и растительного сырья // Acta Naturae. 2016. № S-2. С. 236-237.