БТМ. Бтлмо211
 Скачать 55.89 Kb.
|
|
___________________ БТЛ-м-о-21-1 Технологические процессы, базирующиеся на микробном синтезе, можно представить в виде определенной последовательности стадий, причем большинство из них общие для любого микробиологического производства (рис. 1): приготовление посевного материала; приготовление и стерилизация питательных сред; ферментация; выделение целевого продукта и получение его препаративной формы. Кроме того, он включает ряд вспомогательных операций: стерилизацию оборудования и коммуникаций, приготовление и стерилизацию пеногасителей, растворов и др.  Рис. 1. Схема типового микробиологического производства В промышленных условиях питательные среды обычно готовят в отдельном цехе, обеспечивающем потребности всех основных цехов завода. Среды готовят в емкостях, снабженных механическими мешалками, добавляя в определенной последовательности растворимые (сахара, минеральные соли, кукурузный экстракт) и нерастворимые (соевая мука, кукурузная мука, мел) компоненты. При необходимости отдельные компоненты подвергают дополнительной обработке: измельчению, просеиванию, отвариванию, экстрагированию и т.д.; крахмалсодержащее сырье клейстеризуют. Для лучшего растворения компонентов среду нагревают до 70—80 °С острым паром. При приготовлении питательных сред для глубинного культивирования особое внимание уделяют их тщательной гомогенизации. Твердые частицы нерастворимых компонентов должны быть достаточно мелкими, это облегчает их потребление микроорганизмами и обеспечивает надежность стерилизации, так как крупные частицы медленнее прогреваются, резко повышается вероятность сохранения в них посторонней микрофлоры, особенно при непрерывной стерилизации. Приготовленную питательную среду передают в цех ферментации, стерилизуют в установках непрерывной стерилизации (УНС) и заполняют ею предварительно простерилизованные ферментёры. В некоторых случаях среду стерилизуют непосредственно в ферментёре (обычно при небольших объемах среды). Для засева промышленного ферментёра необходимо достаточно большое количество посевного материала (обычно 5—10% объема ферментационной среды). Его выращивают в несколько стадий. Исходную музейную культуру продуцента, поступающую с посевной станции, выращивают в пробирках на скошенных агаризованных питательных средах. Полученную культуру смывают с поверхности твердой среды стерильной водой и переносят в колбы Эрленмейера («маточные» колбы), заполненные 50—100 мл жидкой питательной среды. Засеянные колбы устанавливают на качалку и выращивают в течение 18—48 ч при поддержании температуры, оптимальной для данного продуцента. Качество полученного посевного материала контролируют путем микроскопирования. Как правило, наиболее пригодна для дальнейшего использования посевная культура, развитие которой находится в конце логарифмической фазы роста. При необходимости получения относительно больших количеств посевного материала его выращивают в 2—3 стадии. Выращенным материалом засевают посевной аппарат (иноку-лятор), загруженный предварительно простерилизованной питательной средой, где процесс роста культуры продолжается. В ходе культивирования осуществляют аэрацию и перемешивание среды, регулирование температуры, pH, пеногашение. Количество стадий выращивания посевного материала в аппаратах может быть различным и зависеть от объема основных ферментеров и расхода посевного материала. Как правило, используют инокуляторы объемами 0,10; 0,63; 2,00; 5,00 и 10,00 м3. На всех этапах выращивания контролируют качество посевного материала (в основном по морфологическим признакам) и отсутствие в нем посторонней микрофлоры. Полученный на последней стадии вегетативный посевной материал передается в ферментёр. Описанные выше подготовительные стадии микробиологического процесса рассмотрены для культур, выращиваемых в глубинных условиях. При поверхностном культивировании подготовительные операции в принципе те же, но режимы и оборудование для их проведения совершенно другие. Ответы на контрольные вопросы. Генная и клеточная инженерия являются главными современными методами биотехнологии. В основе клеточной инженерии – создание и модификация клеток. Ученые постоянно занимаются исследованиями, чтобы в результате получать новые клетки из уже существующих. Для этого в лабораториях проводятся многочисленные опыты. Чаще всего в ходе экспериментов соединяются свойства разных клеток для получения новой. Генная инженерия действует на генетическом уровне. Генные инженеры стараются найти новые комбинации генов, которых нет в природе. В целом процесс можно описать следующим образом: -из определенных клеток собирают гены для считывания некоего вещества; -далее, проводится процесс адаптации для более плавного и гармоничного внедрения гена в чужеродную клетку; -в итоге получается измененная генетически ДНК, которая запрограммирована на выработку исходных веществ. Измененные генетически растения и животные называют трансгенными. Сейчас большинство товаров, которые находятся в супермаркетах и на рынках, получают из трансгенных продуктов. Существует 5 стадий биотехнологического производства. Две начальные стадии включают подготовку сырья и биологически действующего начала. В процессах инженерной энзимологии они обычно состоят из приготовления раствора субстрата с заданными свойствами (рН, температура, концентрация) и подготовки партии ферментного препарата данного типа, ферментного или иммобилизованного. При осуществлении микробиологического синтеза необходимы стадии приготовления питательной среды и поддержания чистой культуры, которая могла бы постоянно или по мере необходимости использоваться в процессе. Поддержание чистой культуры штамма-продуцента - главная задача любого микробиологического производства, поскольку высокоактивный, не претерпевший нежелательных изменений штамм может служить гарантией получения целевого продукта с заданными свойствами. Третья стадия - стадия ферментации, на которой происходит образование целевого продукта. На этой стадии идет микробиологическое превращение компонентов питательной среды сначала в биомассу, затем, если это необходимо, в целевой метаболит. На четвертом этапе из культуральной жидкости выделяют и очищают целевые продукты. Для промышленных микробиологических процессов характерно, как правило, образование очень разбавленных растворов и суспензий, содержащих, помимо целевого, большое количество других веществ. При этом приходится разделять смеси веществ очень близкой природы, находящихся в растворе в сравнимых концентрациях, весьма лабильных, легко подвергающихся термической деструкции. Заключительная стадия биотехнологического производства - приготовление товарных форм продуктов. Общим свойством большинства продуктов микробиологического синтеза является их недостаточная стойкость к хранению, поскольку они склонны к разложению и в таком виде представляют прекрасную среду для развития посторонней микрофлоры. Это заставляет технологов принимать специальные меры для повышения сохранности препаратов промышленной биотехнологии. Кроме того, препараты для медицинских целей требуют специальных решений на стадии расфасовки и укупорки, так должны быть стерильными. Далее приводится характеристики каждой из стадий промышленного микробиологического синтеза. |