3.2. Продуценти як основа біотехнологічних виробництв

Основою будь-якого біотехнологічного виробництва є штам — продуцент цільового продукту, тому дуже важливо зберігати протягом тривалого часу корисні властивості штаму для здійснення основної ферментації. Вихідна структура продуцента, як правило, не відрізняється високою стабільністю при збереженні, тому будь-яке підприємство в умовах власної центральної заводської лабораторії оновлює культуру шляхом періодичних пересівань на спеціально підготовленому середовищі. У відділенні чистої культури відбувається також накопичення посівних доз виробничої культури.

Із більш як тисячі відомих у природі видів мікроорганізмів у БТ використовується відносно мало — близько ста видів, до яких належать кілька тисяч штамів. До найбільш розповсюджених у природі і широко використовуваних у БТ груп мікроорганізмів належать мікроскопічні гриби (дріжджі, цвілі), а також бактерії.

Деякі групи мікроорганізмів, що використовуються у БТ, наведені в наступній таблиці:

Приклади промислових процесів, що відбуваються за участю ферментів, їх назви і джерела наведені в ще одній таблиці:

Особливу перевагу мають ферменти, імобілізовані на носіях, що має істотні переваги: зростання стабільності, оптимізація рН для каталітичної активності, одержання більш чистих продуктів, полегшення відновлення і повторного використання, зниження інгібірування ферментів.

3.3. Процес ферментації

Ефективність біотехнологічного виробництва визначається проведенням процесу основної ферментації.

Ферментація — це сукупність послідовних операцій від внесення в заздалегідь приготовлене і нагріте до необхідної температури живильне середовище посівного матеріалу і до завершення процесу росту клітин чи біосинтезу цільового продукту.

По закінченню ферментації утворюється складна суміш, що складається з клітин продуцента, розчину неспожитих живильних компонентів і продуктів біосинтезу, що нагромадилися в середовищі. Таку суміш називають культуральною рідиною.

Процес ферментації може здійснюватися двома способами:

• поверхневого культивування, коли вирощування виробничої культури роблять у середовищі, що містить тверді частки субстрату;

• глибинного культивування, коли вирощування тієї ж культури мікроорганізмів відбувається у всьому об'ємі рідкого живильного середовища, що містить розчинений субстрат.

Більш розповсюдженим у мікробіологічній промисловості є метод глибинного культивування, тому що він дозволяє за одиницю часу в одиниці об'єму виробляти більшу кількість цільового продукту порівняно з поверхневим способом.

Більшість культур мікроорганізмів, що використовуються у сучасному виробництві, є аеробними, тобто вимагають присутності кисню в середовищі, що досягається шляхом забезпечення необхідної концентрації розчиненого кисню в рідкому живильному середовищі. Крім того, застосовуються й анаеробні процеси.

Розрізняють такі види аеробної й анаеробної ферментації: глибинна, поверхнева, періодична, безупинна, з імобілізованим продуцентом, газова й ін.

Вид і спосіб проведення основної ферментації вибирається для кожного конкретного виробництва, виходячи з природи продуцента, заданої продуктивності, властивостей кінцевого продукту та інших мотивів.