10. Технология приготовление жидких и сыпучих питательных сред в биотехнологических производствах.

Понятие жидкой и сыпучей питательной среды. Этапы (стадии) приготовления сред. Примеры применения жидких и сыпучих питательных сред.

11. Классификация процессов ферментации.

Стадия ферментации – центральная среди этапов промышленного производства. Под ферментацией понимают всю совокупность последовательных операций от внесения в заранее приготовленную и термостатированную среду инокулята до завершения процессов роста, биосинтеза или биотрансформации. Классифицируют: по целевому продукту (биомасса, метаболит, утилизация); по основной фазе ферментации (твердофазная, глубинная, газофазная); по отношению к кислороду (аэробная, анаэробная); по отношению к свету (фототрофная, хемотрофная); по степени защищенности от посторонней микрофлоры (асептическая, условно асептическая, неасептическая); по числу видов м/о (монокультуры и смешанные культуры); по способу организации (периодический, непрерывный, полунепрерывный, с доливами…).

12. Кинетика развития биомассы клеток в условиях глубинной периодической ферментации.

При периодическом культивировании микроорганизмы проходят ряд характерных стадий (фаз) развития, закономерно сменяющих одна другую в определенной последовательности. Характер этих стадий зависит от физиологического состояния клеток и различных факторов среды.

1) лаг-фаза, или фаза задержанного роста, при которой клетки растут медленно и адаптируются к новой среде обитания в объеме ферментора; 2) экспоненциальная фаза, характеризующаяся интенсивным делением клеток и

сбалансированностью роста всей популяции; 3) фаза замедленного роста, связанная с исчерпанием питательных субстратов и накоплением токсических продуктов метаболизма; 4) стационарная фаза, при которой прирост новых клеток количественно равняется числу погибающих; 5) фаза отмирания, характеризующаяся прогрессирующей гибелью клеток.

Основные кинетические характеристики отражают скорость протекания процессов синтеза биомассы и продуктов метаболизма и потребления субстрата.

13. Цикл работы ферментатора при глубинном периодическом культивировании продуцента и основные характеристики процесса.

Периодическое культивирование включает: а) стерилизацию сред и всего оборудования; б) загрузку биореактора питательной средой; в) внесение посевного материала (клеток или спор); г) выращивание культуры (это может совпадать во времени с последующим этапом или предшествовать ему); д) синтез целевого продукта; е) отделение и очистку готового продукта. Все этапы представлены во временном аспекте; после окончания последнего этапа производится мойка биореактора и подготовка его к новому циклу.

Основные характеристики процесса: концентрация биомассы, концентрация субстрата, концентрация целевого продукта, общая и удельная скорость биосинтеза продукта.

14. Непрерывная ферментация: достоинства и недостатки, сферы применения, работа ферментатора в непрерывном режиме, характеристики процесса.

В непрерывных процессах культивирования клетки постоянно поддерживаются в экспоненциальной фазе роста. С этой целью в биореактор непрерывно подается свежая питательная среда и обеспечивается отток из него культуральной жидкости, содержащей клетки и продукты их жизнедеятельности. Основным принципом непрерывных процессов является точное соблюдение равновесия между приростом биомассы вследствие деления клеток и их убылью в результате разбавления содержимого свежей средой. Различают хемостатный и турбидостатный режимы непрерывного культивирования. Основные характеристики процесса: скорость протока среды (скорость разбавления). Бирюков 13+ и 10 -.

+	-
Экспоненциальная фаза роста	Более высокие требования к качеству сырья
Возможность оптимизации ПС	Большая опасность инфицирования
Большая производительность	Несовпадение роста биомассы и синтеза метаболитов
Больший выход	Меньшая производительность
Облегчение автоматизации и механизации
Постоянное качество продукта	Колебание качества продукта