4.2 Фізіологія дріжджів роду Candida

Хімічний склад дріжджів роду Candida залежить від виду та умов культивування. Вони містять у середньому 75 % води та 25 % сухої речовини, яка містить неорганічні речовини, вуглеводи, азот, білки, ліпіди. Основними неорганічними речовинами є фосфорна кислота (близько 50%) та калій (близько 25 %).

Більшість дріжджів є сапрофітами: існують у філосфері та ризосфері рослин, ґрунті, морській і прісній воді, інших природних субстратах. Поглинання органічних речовин у них здійснюється осмотрофно.Розвиваються також у шлунково-кишковому тракті, на поверхні шкіри тварин. Представники роду Candida є представниками нормальної флори людини і виявляються зазвичай на шкірі, в шлунково-кишковому тракті, на слизових оболонках рота.

Дріжджі роду Candida здатні рости на багатьох субстратах: вуглеводнях, метанолі, гідролізатах торфу та целюлози, етанолі.

Універсальним джерелом азоту для дріжджів роду Candida є солі амонію. Вони мають дві ферментні системи: перша відновлює нітрат до нітриту, друга - нітрат до амонію. Використовують як джерело азоту сечовину, розщеплюючи її до СО₂ і NH₃.

Більшість представників дріжджів є мезофілами. Оптимальна температура для них складає 22-28 ⁰С. Оптимальный рН = 6,0-6,8. Можуть розвиватися в інтервалі рН = 3,5 - 6,8, тобто серед видів є ацидо- і нейтрофіли.

При 40 ⁰С затримується ріст, при 50⁰С - відмирають клітини, повна загибель при декількох хвилинах кип’ятіння.

Кандіди не витримують впливу деяких хімічних речовин: розчинів фенолу і формаліну, сульфату міді і цинку, перманганату калію. Ріст пригнічується багатьма антибіотиками актиноміцетного і грибного походження з різним механізмом дії [14].

5 Процесуальна та технологічна схема виробництва лізину

5.1 Процесуальна схема виробництва

Процесуальна схема виробництва лізину наведена на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 – Процесуальна схема виробництва лізина

ТП 1 Стадія ферментації є основною стадією в виробництві лізина, так як в її ході відбувається вирощування Candidaalbicans на поживному середовищі та утворення цільових продуктів (біомаси та культуральної рідини). Ця стадія здійснюється в біохімічному реакторі (ферментаторі) при безперервному перемішуванні і постійній температурі ( 30 – 33⁰С), рН = 7,4. Коефіцієнт заповнення апарата 0,65 – 0,75, вихід лізину становить 200 г/л.

Промислове отримання лізину здійснюється в строго асептичних умовах на стерильних поживних середовищах з використанням чистої культури продуцента. В нашому випадку відбувається аеробна безперервна ферментація. При безперервній ферментації у всій масі ферментаційного апарату створюються однакові умови. Застосування таких систем ферментації дозволяє ефективно керувати окремими стадіями, а також усім біотехнологічним процесом і стабілізувати продуцент в практично будь-якому, необхідному експериментатору або біотехнологу стані.

ТП 2 Фільтрацію біомаси від культуральної рідини здійснюють за допомогою барабанного вакуум-фільтра. Його принцип роботи полягає в затримці біомаси на пористій фільтруючій перегородці. Діаметр пор може перевищувати розміри клітин, що практично не знижує ефективність фільтрації. Навіть, якщо перша порція біомаси проходить через фільтр, то утворюється скупчення клітин, яке попереджає повторний процес. Для фільтрів безперервної дії, розрахованих на довготривале використання, розглядають системи автоматичного видалення шару біомаси, яка забиває пори. Біомасу здувають з поверхні стиснутим повітрям або зрізають спеціальним ножем.

ТП 3 Дезінтеграція біомаси включає виділення й очистку продуктів, які знаходяться всередині клітини продуцента. Відбувається фізичне руйнування клітин за допомогою ультразвукової установки. Руйнування проводять ультразвуком за допомогою вібраторів, які обертаються.

ТП 4 Відбувається автоматичне центрифугування. Всі операції повного циклу центрифугування, в тому числі загрузка матеріалу, промивка, пропарювання і вивантаження осаду, відбуваються автоматично.

ТП 5 Ферментативна трансформація аміно-капролактаму проходить таким чином:в збірник з мішалкою додають до надосадової рідини, синтезований хімічним шляхом, попередник лізина - аміно-капролактам, цей процес відбувається при температурі 30 - 37 °С і рН 5,8 - 6,5. Фізичні властивості аміно-капролактаму: білі кристали, добре розчинні в воді, спирті, ефірі. До виконання процесу попередник лізину потрібно розчинити в воді.

ТП 6 Лізин сорбується на іонообмінних колонах. Кожні 100г іоніта сорбують 6 – 8 г лізину. Елюація лізина відбувається розчином аміака. Розчин аміака подається в іонообмінні колонки з лізином і десорбує його.

ТП 7 Елюат надходить у випарний апарат, де спочатку звільняється від аміаку. Випарювання аміаку ведеться при температурі до 80 С. Потім концентрат у вакуум-випарних апаратів охолоджують, в результаті чого випадають кристали монохлоргідрата лізину. Відокремлюваний на фільтріфільтрат містить велику кількість лізину і тому поступає знову в апарат, де змішується з новою порцією елюату. Якщо лізин призначений для кормових цілей, то він відразу ж з нутч-фільтра надходить на циркуляційну або будь-яку іншу сушильну установку і далі йде на фасовку і упаковку.

ТП 8 Упарений розчин лізину подають на кристалізацію через пластинчасті теплообмінники, в яких відбувається охолодження розчину. Кристалізація ведеться при постійному перемішуванні, після чого вміст апарату направляють на центрифугу для відділення кристалів.

ТП 9Кристали надосадової рідини спочатку центрифугують так, щоб осіли частинки, молекулярна вага яких більша, ніж у досліджуваних частинок. Ці важкі частки відкидають, а потім центрифугують до тих пір, поки досліджувані частки не осядуть на дно центрифуги, а частки меншої щільності не спливуть на поверхню рідини.

ТП 10 Сушку кристалів виконують за допомогою пневматичної сушарки. Пневматична сушарка складається з вертикально установленої труби, по якій проходить суміш гарячих газів чи повітря і матеріалу.

ТП 11 Фасовка і упаковка готового продукту. Висушенний до залишкової вологості 4 - 8% лізин фасується по 20 кг в крафт-мішки з поліетиленовим вкладишем.

ДР 1 – Поживне середовище для вирощування продуцентів лізину складається з меляси, кукурудзяного екстракту, крейди, бісульфату натрію та піногасника. Мелясу і поживні солі(бісульфат натрію) стерилізують окремо. Кукурудзяний екстракт зважують в збірнику і направляють в реактор для приготування поживного середовища, далі подають в теплообмінник для витримки поживного середовища і теплообмінник для охолодження поживного середовища.

ДР 2 – Культуру продуцента вирощують послідовно: в пробірках, колбах, інокуляторах.

ДР 3–Відомо, що продуценти ферментів лізину є аеробами, для їх розвитку у процесі культивування необхідно подавати достатню кількість стерильного повітря. Підготовка стерильного повітря заснована на виключно таких фільтрах: повітряний фільтр індивідуальний та виробничий фільтр.

ДР 4Культуральна рідина термічно інактивується і спрямовується на очисні споруди.

ДР 5– Твердий осад виділяють висушують і відправляють на корм тваринам.