Источники азотного питания:

Азотное питание

Источники азота - элементы необоходимые для синтеза белков, нуклеиновых кислот.

Паразиты развиваются за счет органических азотосодержащих веществ.

В зависимости от того, какими источниками азота микроорганизмы пользуются их подразделяют на 2 группы:

1. Аминоавтотрофные микроорганизмы, синтезирующие белковые вещества за счет минеральных источников азота или простейших форм органического азота типа мочевины.

2. Аминогетеротрофные микроорганизмы способные синтезировать ряд аминокислот из простейших источников азота, но неспособные самостоятельно синтезировать какую-нибудь одну аминокислоту.

Аминотрофные микроорганизмы при использовании азота из ряда минеральных источников предварительно

переводят его в форму аммиака, а затем используют для синтеза аминокислот.

Часто для процессов ферментации в состав среды требуется включать источники органического азота, действующим началом которых являются аминокислоты и белки. Сырьем при этом могут быть

различные натуральные продукты растительного и животного происхождения. Рассмотрим наиболее распространенные из этих продуктов. Кукурузный экстракт — отход крахмало-паточного производства, получаюшийся путем упаривания жидкости от замачивания («настоя») кукурузных зерен («замочная жидкость») с содержанием сухих веществ не ниже 48%. В процессе замачивания происходит ферментативный гидролиз белков кукурузы, вследствие чего около половины азотсодержащих веществ экстракта представляет собой смесь аминокислот, полипептидов и белков. В золу входят фосфор, калий, магний, причем фосфор — до 5%, частично в связанном состоянии в виде фитина. Имеются также витамины группы В (биотин), ростовые вещества и биостимуляторы. Таким образом, кукурузный экстракт представляет собой хорошую смесь различных источников питания, что предопределило его использование во многих рецептурах сред. Традиционно кукурузный экстракт используется при биосинтезе пенициллина.

Соевая мука наряду с кукурузным экстрактом является прекрасным источником азотного, углеродного и фосфорного питания. В соевой муке содержится до 45% протеина и 32% углеводов, так что ее можно использовать и как источник углерода. В состав ее золы (4,5—6,5%) входит калий, кальций и магний, а также довольно много фосфора.

Мука семян хлопка- для многих антибиотиков.

Мука семян льна содержит 36% протеинов и 38% углеводов.

Арахисовая мука — 45% протеина, 5% жира и 23% углеводов.

Рыбная мука содержит до 65% белков и в некоторых случаях используется в качестве компонента сред.

Кровяная мука является чемпионом по содержанию белка — до 80%.

Мясокостная мука содержит до 50% белков.

Мясной и рыбный пептоны используются для лабораторньтх питательньтх сред. Полная аналогия супа, бульона или студня. К тому же используются довольно качественные пищевые продукты.

Источники углеродного питания:

Углерод составляет 50% сухой массы клетки. По источнику углеродного питания микроорганизмы разделяются на две группы:

Автотрофные: способны в качестве единственного источника углерода для синтеза органических веществ тела использовать углекислоту и ее соли.

Одни виды автотрофных микроорганизмов ассимилируют СО2, используя солнечную энергию - фотосинтезирующие микроорганизмы.

Другие микроорганизмы используют энергию химических реакций окисления некоторых минеральных веществ - хемосинтезирующие.

К фотосинтезирующиммикроорганизмам относятся водоросли, пигментные бактерии.

Бактериальный фотосинтез не сопровождается выделением О2, как у зеленых растений, а роль Н2О выполняет Н2S, при этом в клетках накапливается сера. Все фотосинтезирующие бактерии содержат пигменты - каротиноиды.

К хемосинтезирующим микроорганизмам относятся бактерии, окисляющие Н2 с образованием воды (водородные бактерии), аммиак в азотную кислоту (нитрифицирующие бактерии): сероводород до серной кислоты. Процесс хемосинтеза был открыт С.Н.виноградским.

Гетеротрофные микроорганизмы в качестве источника углерода используют органические соединения. К ним относятся бактерии, грибы, дрожжи.

Большинство гетеротрофных микроорганизмов живет за счет использования органических веществ различных субстратов животного и растительного происхождений - сапрофиты.

Некоторые гетеротрофы являются паразитами. Они способны развиваться в теле других организмов питаясь органическими веществами, входящих в состав этих оргаизмов.

Углеводы — наиболее часто используемые в процессах ферментации вещества. К ним относятся приведенные ниже соединения. Глюкоза влажность — до 9%, зола — до 0,07%, в том числе железо — не более 0,004%.

Сахароза влажность — до 0,15%, зола — до 0,03%.

Лактоза С12Н22011 (получается из молочной сыворотки); лактоза — 92%, влажность — до 3%, зола — до 2%, белок — около 3%, молочная кислота — до 1%. Крахмал В зависимости от сорта зола 0,35—1,2%. Гидрол — отход крахмало-паточного производства. Представляет собой густой темный сироп с запахом. Содержит до 50% углеводов, в основном глюкозу, а также органические кислоты. Часть сахаров не сбраживается. Зольность — до 6%. Меласса — отход производства сахара (уларенная маточная жидкость после отделения кристаллов сахара). Имеет темно-коричневый цвет, плотность 1,35—1,4 г/мл. Содержит 40—55% сахарозьт, 0,5—2% инвертного сахара. Имеется 1,1—1,5% азота, причем третья часть его — в форме бетаина, который микроорганизмам не используется. Содержит также аминокислоты и витамины группы В (биотин — до 80 мг/т). В золе много калия, магния, кальция, железа, но мало фосфора. Меласса — продукт сезонный. При хранении могут быть потери сахаров в результате деятельности микроорганизмов. Кукурузная мука содержит 67—70% крахмала, 10% других углеводов, около 12% белков. Влажность — до 15%, зола — до 0,9%. В золе есть много фосфора, калия, магния. Пшеничные отруби — отход мукомольного производства, используются в твердофазной ферментации. Содержат 16—20% крахмала, 10—12% белков, 10% клетчатки, 3—4% жиров. Молочная сыворотка (творожная, подсырная). Содержит до 4— 4,7% лактозы, 0,5—1,0% белков, 0,2—0,3% жиров, органические кислоты. Недостаток — нестабильность при хранении, которого в значительной степени лишены сухая и сгущенная сыворотки. Свекловичный жом — отход сахарного производства, содержит пектины и целлюлозу — до 22% и до 65% «безэкстрактивных веществ», белки — до 9%. Гидролизаты древесины. Сама древесина является не очень «вкусным» сырьем для микроорганизмов, но после предварительной обработки — высокотемпературного кислотного гидролиза — превращается в гидролизаты. Целлюлоза и пентозаны гидролизуются до глюкозы и других сахаров. Содержание сахаров зависит от породы древесины и технологии гидролиза и составляет 4—8%. Кроме древесины можно использовать для тех же целей различные целлюлозосодержащие сельскохозяйственные отходы (солому, кукурузные кочерыжки, стебли хлопчатника и т.п.). Сульфитные щелока — отход целлюлозно-бумажного производства, продукт гидролиза лигнина и гемицеллюлозьт, содержит сбраживаемые сахара (до 3,5%). Гидролизаты торфа — получают после кислотного гидролиза торфа, который содержит полисахариды до 50% от их содержания в древесине. Упаренный гидролизат имеет 25—30% редуцирующих веществ, а также азот и фосфор в доступной для микроорганизмов форме. Сок растений (коричневый сок) — до 2% сахаров. Отходы спиртового производства (картофельная или зерновая барда — содержат от 2,0 до 2,9% редуцирующих веществ). Картофельный сок — содержит до 1% углеводов (крахмала).