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:

Продуценти	Продукт
	Дріжджі
Saccharomyces sp.	Етанол, гліцерин
Kluyveromyces sp.	Етанол, гліцерин
Candida lipolytika	Лимонна кислота, пировиноградна кислота
Мікроміценти (цвільові фиби)
Aspergillus niger	Лимонна кислота, щавлева кислота
Aspergillus terwus awamori	Ферментні препарати (пектиназа)
Aspergillus awamovi	Ферментні препарати (амілаза)
	Бактерії
Escherichia coli	Амінокислота (треонін), гормон (інсулін)
Bacillius subtilis	Антибіотики, інсектициди, інсулін
Corinebacterium glutaminum	Амінокислоти (лізин, тирозин, валін)	ін.
Brevibacterium sp.	Амінокислоти (лізин, тирозин, валін)	ін.
Micrococcus sp.	Амінокислоти (лізин, тирозин, валін)	ін.
Clostridium sp.	Ацетон, бутанол
Xanthomonas campestris	Полісахариди
Zymomonas mobilis	Етанол, сорбіт, оцтова кислота
Lactobacillus	Етанол, сорбіт, оцтова кислота, молочна кислота

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

Назва ферменту і його джерело	Процес, здійснюваний за участю ферментів
Амілази з бактерій і грибів Ліпази Пектинази з грибів Інвертаза Глюкозоізомераза Дезокс ирибонуклеот идаза, рибонуклеотидаза Глюкозооксидаза і каталаза Уреаза з дріжджів	Гідроліз крохмалю до декстринів, мальтози, оцукрювання крохмального матеріалу для спиртового шумування Виробництво олії і гліцерину Освітлення вина і фруктових соків Одержання із цукрози глюкози і фруктози Ізомеризація глюкози у фруктозу Гідроліз ДНК, одержання дезоксирибо- нуклеотидів, рибонуклеотидів Видалення кисню для антисептики харчових продуктів Руйнування сечової кислоти

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.