Применение технологий брожения

В дальнейшем многие бактерии стали использоваться в качестве моделей в биохимических и генетических опытах. Такой излюбленной моделью для биохимиков и генетиков стала Escherichia coli, она была описана уже в 1885 году Теодором Эшерихом как Bacterium coli commune. Продукты этого брожения были определены Артуром Гарденом, а общее уравнение брожения, выведенное им из полученных величин не отличается от принятого в настоящее время. Гарден уже тогда правильно проследил, что водород образуется из муравьиной кислоты, а модификация этого типа брожения, вызываемого аэробактером, была описана Гарденом (1906) и Гарденом и Вальполем (1906).

Современная «биотехнология» - технология брожения, а также техническая и промышленная микробиология уже тысячелетия используются в домашнем хозяйстве. Пиво и вино принадлежат к старейшим продуктам домашней индустрии. Многие содержащие сахар фрукты, хлеб и злаки перерабатываются в алкогольные напитки. Homo faber (мастер) вышел из homo sapiens. Известен также spiritus vini, винный спирт, который со времени Парацельса называется арабским названием «ал ко'голь» (утонченный, изысканный, благороднейший), концентрируемый через дистилляцию. История бродящего напитка, который веселит людей, забавна, но не приводит ни к каким существенно новым представлениям. Еще в XIX столетии некоторые биологи и, наконец, Луи Пастер занимались получением пива, вина, уксусной кислоты. Необходимое для этого оборудование сначала разрабатывалось эмпирически. Преимущества чистых культур и применение стерильных способов выращивания стали известны после открытий Пастера и Коха. Решающие успехи были сделаны при получении ацетона и бутанола с использованием Clostridium acetobutylicum, после того как были сконструированы бродильные сосуды или ферментеры, которые исключали возможность заражения посторонними микроорганизмами (т.е. обеспечивали стерильность), так как культивирование микроорганизмов при нейтральном рН создает больше риска заражения, чем если брожение проводится в кислой среде. Опыты по брожению с Clostridium пошли, главным образом, на пользу производства антибиотиков.

Современное оборудование для микробиологических процессов с аэрированием берет свое начало от производства уксусной кислоты. В XIV веке в Орлеане было основано простое производство, подобное тому, которое сегодня используется при получении напитка Комбука с помощью «чайного гриба». Голландский врач и многосторонний естествоиспытатель Герман Берхаав (1668-1738) предложил использовать в этих целях опытные сосуды с жидкостью и находящейся на ее поверхности пленкой бактерий. Это устройство было существенно усовершенствовано С. Шюценбахом (1815) и в модифицированной форме используется в настоящее время

Несколько позднее была использована погруженная культура. После того как была обнаружена способность плесневых грибов (Penicillium, Aspergillus niger) образовывать лимонную кислоту, сначала производили их поверхностное культивирование, названное «Deckenverfahren». Продукты выделения грибов извлекали из питательной среды из-под мицелиальной пленки и таким способом получали пенициллин почти до 1955 года. Кульжвирование грибов в ферментерах создавало сначала большие трудности. Модификации в виде проточного способа культивирования (сегодня называется «fed batch») для повышения выхода продукта были использованы при получении хлебопекарных дрожжей. Для снижения затрат .шергии, необходимой для продувания и перемешивания, подавления ценообразования и снятия пены, ферментеры снабжались специальными приспособлениями.

Успешные опыты с колбами Клюйвера (Kluyver und Perquin, 1933) привели к новому типу ферментеров без мешалок (колоночный ферментер). Существенные усовершенствования внедрены после того, как конс труирование ферментеров стало новой самостоятельной дисциплиной.

До 1950 года только небольшое число продуктов получали с помощью микроорганизмов в промышленном масштабе (ацетон, бутанол, этанол, уксусная, молочная, глюконовая, щавелевая, лимонная кислоты). Во второй половине XX века микробиологическая промышленность получила новый существенный импульс благодаря использованию синтеза антибиотиков с помощью грибов и стрептомицетов, а также благодаря открытию Corynebacterium glutamicum. Эти открытия послужили подтверждением представлений Бейеринка о том, что из почвы и воды можно выделить огромное количество высокоспециализированных микроорганизмов, которые будут иметь новое применение и способствовать новым поискам

Контрольные вопросы.

27. Каковы были первые работы по изучению дрожжей?

27. Изучение процессов брожения Луи Пастером.

28. Разработки Феликса Гоппе-Зейлера.

29. Метанообразующие бактерии.

30. Применение технологий брожения.

31. Микробиологическое оборудование для аэрирования.