ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-МОДЕЛЬНИЙ АНАЛІЗ УМОВ ІММОБІЛІЗАЦІЇ ФЕРМЕНТНИХ ПРПАРАТІВ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ КОРМОВИХ ДОБАВОК
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2025.01.030Ключові слова:
іммобілізація ферментів, базальтовий туф, Протосубтилін, кормові добавки, протеолітична активність, амілази, аквакультураАнотація
Одним із перспективних напрямів розвитку кормовиробництва є розробка функціональних кормових добавок на основі гідролітичних ферментних препаратів, які підвищують ефективність засвоєння нутрієнтів та збільшують продуктивність. Водночас в аквакультурі через імовірність швидкого вимивання добавок із корму у воду постає потреба забезпечення більшої стабільності та пролонгованої дії таких препаратів. У статті наведено результати експериментально-модельного аналізу ефективності іммобілізації ферментного препарату Протосубтилін на природному неорганічному носії – базальтовому туфі – з метою створення функціональних кормових добавок у технологіях вирощування риби. Для іммобілізації використано метод адсорбції ферментного розчину на подрібненому базальтовому туфі родовища «Полицьке-2», що характеризується високою пористістю, механічною міцністю та адсорбційною здатністю. Проаналізовано вплив типу іммобілізації (статичної чи динамічної), тривалості експозиції та температурного чинника на кількість ферментного препарату, адсорбованого на носії, а також на збереження його протеолітичної та амілолітичної активностей. Показано, що динамічні умови іммобілізації (перемішування) не сприяють підвищенню ефективності процесу й навіть знижують її при тривалій експозиції (3 години), що ймовірно пов’язано з порушенням стабільного зв’язування ферментів на поверхні носія. У статичних умовах встановлено збільшення кількості адсорбованого ферментного препарату при підвищенні температури з +20 °C до +30 °C, проте водночас зафіксовано значне зниження ферментативної активності, особливо протеолітичної, що обмежує доцільність використання вищих температур. Оптимальним варіантом іммобілізації визначено статичну адсорбцію протягом 1–3 годин при температурі +20 °C, що забезпечує найкраще поєднання достатньої кількості іммобілізованого препарату та збереження його каталітичних активностей. Отримані результати підтверджують перспективність використання базальтового туфу як ефективного, доступного та екологічно безпечного носія для створення ферментних функціональних кормових добавок, що сприятиме розвитку сучасних технологій у галузі кормовиробництва та аквакультури.
Посилання
1. Basso, A., & Serban, S. (2019). Industrial applications of immobilized enzymes: A review. Molecular Catalysis, 479, 110607. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2019.110607
2. Datta, S., Christena, L. R., & Rajaram, Y. R. S. (2013). Enzyme immobilization: An overview on techniques and support materials. Biotech, 3(1), 1–9. https://doi.org/10.1007/s13205-012-0071-7
3. Hao, X., Liu, P., & Chu, X. (2024). Recent advances in the strategies of simultaneous enzyme immobilization accompanied by nanocarrier synthesis. Applied Sciences, 14(9), 3702. https://doi.org/10.3390/app14093702
4. Jesionowski, T., Zdarta, J., & Krajewska, B. Enzyme immobilization by adsorption: a review. Adsorption , 2014, т. 20, № 5, с. 801–821. https://doi.org/10.1007/s10450-014-9623-y
5. Liang, Q., Yuan, M., Xu, L., & Lio, E. (2022). Application of Enzymes as a Feed Additive in Aquaculture. Marine Life Science & Technology, 4, 208-221, https://doi.org/10.1007/s42995-022-00128-z
6. Robescu, M. S., & Bavaro, T. (2025). A comprehensive guide to enzyme immobilization: All you need to know. Molecules, 30(4), 939. https://doi.org/10.3390/molecules30040939
7. Sureshkumar, S., Song, J., Sampath, V., & Kim, I. (2023). Exogenous Enzymes as Zootechnical Additives in Monogastric Animal Feed: A Review. Agriculture, 13(12), 2195. https://doi.org/10.3390/agriculture13122195
8. Trach, Y., Tytkowska-Owerko, M., Reczek, L., & Michel, M. (2021). Comparison the Adsorption Capacity of Ukrainian Tuff and Basalt with Zeolite–Manganese Removal from Water Solution. Journal of Ecological Engineering, 22(3), 161–168. https://doi.org/10.12911/22998993/132605
9. Velázquez De Lucio, B. S., Hernández Domínguez, E. M., Villa García, M., Díaz Godínez, G., Mandujano Gonzalez, V., Mendoza Mendoza, B., & Álvarez Cervantes, J. (2021). Exogenous Enzymes as Zootechnical Additives in Animal Feed: A Review. Catalysts,11(7),851. https://doi.org/10.3390/catal11070851
10. Yandri, Y., Ropingi, H., Suhartati, T., Hendri, J., Irawan, B., & Hadi, S. (2022). The Effect of Zeolite/Chitosan Hybrid Matrix for Thermal-stabilization Enhancement on the Immobilization of Aspergillus fumigatus α-Amylase. Emerging Science Journal, 6(3), 505–518. https://doi.org/10.28991/ESJ-2022-06-03-06
11. Zdarta, J., Meyer, A. S., Jesionowski, T., & Pinelo, M. (2018). A general overview of support materials for enzyme immobilization: Characteristics, properties, practical utility. Catalysts, 8(2), 1–27. https://doi.org/10.3390/catal8020092
