2.2. Получение спиртов.

Некоторые дрожжи и бактерии способны продуцировать этанол и бутанол, Эти продукты обычно синтезируют из нефти,

Ферментация мелассы различными видами Clostridium . может быть использована для получения не только этанола, но и ацетальдегида, уксусной кислоты, этилацетата и диэтилового эфира.

2.3. Производство вторичных метаболитов

Из всех продуктов, получаемых с помощью микробных процес­сов, наибольшее значение имеют вторичные метаболиты. Эта группа включает в основном антибиотики, токсины, алкалоиды и стимуля­торы роста растений.

Фармакологически активные соединения микробного происхожде­ния не ограничены антибиотиками. Живые и убитые микроорганизмы используются как антигены и токсинообразователи для получения антител и антитоксинов. Патогенные бактерии также производятся в больших количествах для получения вакцин. Живые клетки молоч-но-кислых бактерий и кишечной палочки используются для профи­лактики и лечения кишечных заболеваний. Вирусы используются как индукторы синтеза интерферона.

2.5. Производство ферментов

Получение ферментов с помощью микроорганизмов более выгод­но, чем из растительных и животных источников. Микробные клетки продуцируют более 2 тысяч ферментов, катализирующих биохимичес­кие реакции, связанные с ростом, дыханием и образованием про­дуктов. Многие из этих ферментов могут быть выделены и проявля­ют свою активность независимо от клетки. В мире производится около 20 ферментов в объеме 65 тыс. тонн (а существует, как предполагают, 25000 ферментов).

Ферменты для медицинских или аналитических целей должны быть высокоочищенными. Для повышения стабильности выделенных ферментов используют технику иммобилизации, т.е. связывания ферментов на поверхности нерастворимого в воде носителя, напри­мер, органических полимеров, стекла, минеральных солей, силика­тов и т. п.

2.6. Аминокислоты, органические кислоты, витамины

Производство аминокислот относится к одной из наиболее пе­редовых областей биотехнологии. Аминокислоты получают путем химического синтеза или экстракцией из белковых гидролизатов. Незаменимые аминокислоты могут получаться микробиологическим путем более эффективно, чем путем химического синтеза. За рубе­жом 60% мощностей по производству аминокислот занимают глутами-новая кислота, далее идут метионин, лизин и глицин.

С помощью микроорганизмов можно получить до 60 органических кислот. Многие из них получаются в промышленном масштабе - итаконовая, молочная, уксусная, лимонная.

Витамины синтезируют в основном химическим путем или полу­чают из естественных источников. Микроорганизмы являются также ценным источником получения никотиновой кислоты (витамин РР) и витамин В2.

3. Объекты биотехнологии

Субклеточные структуры - вирусы и плазмиды.

Микроорганизмы - бактерии, грибы и водоросли.

Растения: низшие - папоротник азолла, высшие - представите­ли семейства рясковых.

Первичные и перевиваемые культуры растительных и животных клеток и тканей.

3.1. Микроорганизмы

Микроорганизмов, синтезирующих продукты или осуществляющих реакции, полезные для человека, несколько сотен видов.

1. Полезные бактерии относятся к эубактериям. Уксуснокислые бактерии, представленные родами Gluconobacter и Acetobacter, -это грамотрицательные бактерии, превращающие этанол в уксусную кислоту, а уксусную кислоту в углекислый газ и воду: Род Bacillus относится к грамположительным бактериям,

К молочнокислым бак­териям относятся представители родов Lactobacillus, Leuconostoc и Streptococcus, которые не образуют спор, грамположительны и нечувствительны к кислороду.

2 К грибам относятся актиномицеты, дрожжи и плесени. Истин­ные актиномицеты - строгие аэробы, они грамположительны и не образуют спор. Наиболее представительный в этой группе - род Streptomyces, отдельные виды которого продуцируют широко приме­няемые антибиотики. При росте на твердых средах актиномицеты образуют очень тонкий мицелий с воздушными гифами, которые диф­ференцируются в цепочки конидиоспор.

Из 500 известных видов дрожжей первым люди научились ис­ пользовать Saccharornyces cerevisiae.

Плесени вызывают многочисленные превращения в твердых сре­дах, которые происходят перед брожением. Их наличием объясняется гидролиз рисового крахмала при производстве сакэ.

Требования к штаммам:

• способность к росту на деше­вых питательных средах, высокая скорость роста и образования целевого продукта,

• минимальное образование побочных продуктов, стабильность продуцента в отношении производственных свойств,

• безвредность продуцента и целевого продукта для человека и ок­ружающей среды.

В связи с этим все микроорганизмы, используемые в промышленности, проходят длительные испытания на безвредность для людей, животных и окружающей среды. Важным свойством проду­цента является устойчивость к инфекции, что важно для поддержа­ния стерильности, и фагоустойчивость.

3. Водоросли используются, в основном, для получения белка. Хлорелла (Chlorella) - ярко-зеленая одноклеточная водоросль, обитающая в разнообразных экологических условиях. Клетки мел­ кие, шаровидные, с колоколовидным хроматофором. Может давать до 70 грамм сухого органического вещества на 1 кв. метр водоема. В сухом веществе содержится до 40% белков, углеводы, жиры, вита­ мины В, С, К. Анабена (Anabaena) - нитчатая сине-зеленая водо­ росль.

Все сине-зеленые водоросли (или цианобактерии) обладают спо­собностью к азотфиксации, что делает их весьма перспективными продуцентами белка

Водоросли также могут служить источником углеводородов и редких химических веществ. У широко распространенной зеленой водоросли (обитающей в пресной и солонова­той воде умеренных и тропических зон) углеводороды в зависимос­ти от условий роста и разновидностей могут составлять до - 75% сухой массы. Они накапливаются внутри клеток, и водоросли, в которых их много, плавают на поверхности. После сбора водорос­лей эти углеводороды легко отделить экстракцией каким-нибудь растворителем или методом деструктивной отгонки. Таким путем может быть получено вещество, аналогичное дизельному топливу и керосину.