Стадії виробництва посівного матеріалу – за стандартною схемою.

Особливості біосинтезу: періодичний процес або комбінований, продуцент може бути закріпленим на носії, може бути використаний колонний тип біосинтезу, більшість культур потребують інтенсивної аерації (1-40 об’ємів повітря від об’єму поживного середовища за хв) – мінімальної аерації потребує виробництво глюконової кислоти, а максимальна – оцтова кислота. При поверхневому біосинтезі культура розміщується тонкою плівкою зверху тонкого шару поживного середовища на кюветі, при глибинному біосинтезі можливе дробне введення поживних компонентів. В залежності від загального об’єму, вихід на стадії біосинтезу лимонної кислоти~90%, оцтова~10-15%, молочна~2-5%.

СХЕМА

Особливості технології отримання амінокислот:

Отримують: L-глутамін, L-лізин, D,L-метіонін, L-аспарагін, L-гліцин. Амінокислоти взагалі отримують гідролізом білків, за допомогою хімічного синтезу (складна апаратурна схема і вкінці отримують рацемат), утворюються в ряді синтезу побічних продуктів, хіміко – мікробіологічний спосіб (попередньо синтезується хімічна сполука, яка вноситься в культуральну рідину) та мікробіологічний спосіб.

Особливості мікробіологічного способу отримання амінокислот: будь – яка клітина в нормі синтезує амінокислоти для власних потреб. Завданням біотехнолога є отримання найбільш оптимального штаму. Всі продуценти, які використовують в промисловості є ауксотроф ними мутантами – у клітин блокують синтез деяких амінокислот і перекомбіновують на синтез лише певної амінокислоти (переорієнтація клітини), при чому в поживне середовище вносяться ті амінокислоти, синтез яких блоковано. Мікробіологічним синтезом отримують лізин, триптофан, глутамінову кислоту (глутамат Na ), L-метионін, L –треонін та принципіально можливо розробити синтез ще багатьох інших. Продуценти амінокислот: всі ауксотрофні мутанти, без спорові Г⁺ бактерії родів Corynebacterium, Brevibacterium, Micrococous. Біосинтез проходить глибинним способом, періодичний процес, об’єми як правило невеликі – 50, 100 м³. Триптофан отримують комбінованим хіміко – мікробіологічним методом: 1 стадія – нарощування біомаси (безперервно), 2 стадія – біомасу переносять в інший реактор, вносять амінокислоту і відбувається синтез (якщо невеликі об’єми виробництва, то поживні компоненти для синтезу амінокислоти подаються прямо в 1 реактор). Попередником триптофану є антранілова кислота, тому вона дробно додається до поживного середовища (5% спиртовий розчин). Процес йде в асептичних умовах, аерація середовища – 1 об’єм повітря на об’єм поживного середовища за год, рН~7 (майже для всіх амінокислот). Тривалість культивування 48-72 год (загальна тривалість одержання триптофану 140-150 год), температура культивування 30-33°С.

Отримання посівного матеріалу – за традиційною схемою, причому кількість пересівів залежить від об’єму інокулятору.

Поживне середовище: відходи харчової промисловості (в більшості основою є меласа, джерела азоту – кукурузник екстракт, дріжджовий та білковий автолізат, які є джерелами вітамінів і ростових речовин, які стимулюють розвиток культури)+додатково вносять солі K, Mg, Ca. Якщо поживних компонентів не вистачає, то в середовище додатково вносять штам (Brevibacterium), який синтезує глютамінову кислоту та лізин. Хід синтезу буде визначатися вмістом в середовищі біотину: до 4 мкг/л – синтез глютамінової кислоти, 20-25 мкг/л – синтез лізину (це пов’язано з особливістю метаболізму культури – трансформації вуглеводнів).

Небезпеки синтезу амінокислот мікробіологічним методом (по відношенню до інших технологій):

1. можливість спонтанної реверсії штаму (штами, які генетично сконструйовані або отримані в результаті мутагенезу (хімічного або фізичного) можуть втратити свою особливість);

2. часто піддаються фаговій інфекції (є мутантами, а отже є ослабленими і легко інфікуються) – існує точка контролю на відсутність фагів.

СХЕМА

Особливості технології отримання ферментних препаратів:

Ферменти – каталізатори білкової природи, мають високу специфічність до субстрату, підвищують швидкість реакції. Джерело ферментів – рослинні і тваринні клітини та клітини мікроорганізмів. При отриманні ферментних препаратів мікробний синтез немає конкурентів у ефективності процесу. Відомо~1000 ферментів. Практичне використання має менша кількість. Найбільша кількість ферментів, які мають практичне значення – гідролази (протеїнази, амілази, целюлози, ліричні ферменти).

Галузі використання – практично не обмежені (харчова – виробництво соків, вина, пивоваріння; молочна промисловість – лактаза; медична – ліричні ферменти, які мають антисептичні властивості, тромболітичні ферменти, колаген аза, фібринолітичні ферменти – регенерація шкіри після косметичних операцій, розсмоктування рубців, стимуляція синтезу різних шарів шкіри; легка промисловість – зневоложення шкіри; с/г – обробка протеїн азами кормів, які збільшують їх поживну цінність).

Ферментні препарати – продукти, які можуть містити ферменти. Кормові – залишкова концентрація – 1-5%, технічні препарати – 20-50%. В залежності від виробництва, можуть бути більш або менш очищеними.

Номенклатура ферментних препаратів: назва повинна відображати все. Перша частина назви відображає назву ферменту, а друга – штам, який синтезує його. Наприклад, протеїназа, яку синтезує B. subtilis буде мати назву – протеосубтилін. Після назви ферменту йде спосіб отримання (поверхневий – П, глибинний – Г) та ступінь очистки. Наприклад, протосубтилін Г20. Вкінці може вказуватись кількість ферменту, яка була в культуральній рідині. Ступінь очистки препарату може бути – 2, 3, 5, 10, 20, 30, 40. Причому, 2, 3 – це практично не очищені (після біосинтезу концентрування і висушування).

Характеристикою ферментного препарату є одиниця активності (це така кількість ферменту, яка каталізує очищення або трансформацію 1 мкмоля субстрату за 1 хв при стандартних умовах). Вимірюється в од/мл, а сухі препарати – од/г препарату. Питома активність ферменту – од/г білку.

Продуценти ферментних препаратів – майже всі групи мікроорганізмів (роди Penicillum, Aspergillus, Bacillus, Strept. – висока продуктивність по цільовому продукту, селективні умови вирощування), менше серед дріжджових культур.

Поживне середовище – 100% базуються на сировині невизначеного складу (відходи спиртової промисловості, соєве борошно, меласа, кукурудзяний екстракт). Складом середовища можна регулювати спрямований синтез. Індуктори – речовини, завдяки яким ініціюється синтез ферментів. Наприклад, продуценти протеаз вимагають наявності білкових речовин, для синтезу амілаз бажано вводити в середовище крохмаль.

СХЕМА

Особливості отримання антибіотиків:

Антибіотики – це фізіологічно – активні продукти життєдіяльності живих клітин, які здатні пригнічувати розвиток або руйнування різних груп мікроорганізмів, вірусів і злоякісних клітин. Відомо~3000 антибіотиків, біля 150 знайшли практичне використання.

Антибіотики класифікують за хімічною будовою, природою продуценту, місцем локалізації, спектром біологічної дії, за призначенням (медичні і немедичні).Медичні далі не поділяються (ністатин, тетрациклін, пеніцилін, стрепто- і неоміцин). Немедичні поділяють на кормові (для профілактики захворювання тварин – біоліт, хлор тетрациклін, теравіт - окситетрациклін), консерванти в харчовій промисловості (нізин), для боротьби із шкідниками с/г (стрептоміцин, тетрациклін).

Активність антибіотиків поділяють на бактеріостатичну (пригнічує) та бактеріоцидну (руйнує).

Особливості культивування: в рідке поживне середовище засівають тест – культуру і вносять антибіотик та інкубують при оптимальній температурі для тест – культури (~37°С). В подальшому відбирають проби, висівають зразки на чашки Петрі та підраховують клітини. Контролем є аналогічне середовище, але без антибіотику.

Продуцентами є всі групи мікроорганізмів (крім дріжджів): актиноміцети (p. Actinomyces), бактерії (р. Bacillus, р. Lactobacillus), гриби (р. Penicillum, р. Aspergillus).

Особливості біосинтезу: синтез деякими продуцентами токсичних речовин.

Поживне середовище: основа – компоненти невизначеного складу, продуценти є чутливими для фосфору, деякі продуценти вимагають попередника (для пеніциліну – феніл оцтова кислота).

Умови біосинтезу: глибинний, аеробні умови, періодичний процес, асептичний процес.

Посівний матеріал – за стандартною схемою.

СХЕМА (медичні і немедичні)