2.1. Морфолого-культуральні ознаки

Lactobacillus delbrueckii - довжина клітини 7 мкн. Палички розміщуються поодиноко або короткими ланцюжками.. Використовується для отримання молочної кислоти із цукру. Оптимальна температура розвитку 45...50°С, мінімальна 20°С. В субстраті накопичує до 2,5% кислоти. Бактерії ставляться до грампозитивних, спор не утворюють. Розмір кліток - 0,5-1,2; 3,0-10,0 мкм.

2.2. Фізіолого-біохімічні ознаки

Відношення до кисню:

Факультативний анаероб.

Загальні біохімічні властивості:

Каталазонегативний, цитохромів не містить. Нітрати не редукує; желатину не розріджує. Метаболізм бродильного типу, сахарокластичний.

Антагонізм до інших бактерій:

Штам Lactobacіllus delbrueckіі TS1-06 під "1071 ГУНИИЭМ" проявляє виражені антагоністичні властивості стосовно Klebsіella pneumonіae, Enterococcus faecalіs, E.colі, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aerugіnosa. Антагоністична активність Lactobacіllus delbrueckіі TS1-06 стосовно перерахованих видів мікроорганізмів мінімальна інгібуюча концентрація антагоніста, при якій відбувається придушення росту індикаторних культур. [11].

2.3. Таксономічний статус

Для продукування молочної кислоти використовують бактерію Lactobacillus delbrueckii. Вона відноситься до відділу бактерій, класу Bacilli. Нерухомі, неспороутворюючі грампозитивні бактерії .

Хемоорганогетеротрофи, мікроаерофіли.

Енергію одержують у результаті гомоферментативного молочнокислого бродіння.

Царство: Бактерій

Тип : Firmicutes

Клас: Bacilli

Порядок: : Lactobacillales

Родина: Lactobacillaceae

Рід: : Lactobacillaceae

2.4. Шлях біотрансформації ростового субстрату

Ростовим субстратом для продуцента є сахароза. В розчині вона гідролізує на глюкозу та фруктозу. Глюкоза прямо споживається клітинами шляхом гліколізу, а фруктоза перетворюється на глюкозу шляхом фосфорилювання і споживається за тим же шляхом.

Глюкоза розщеплюється за шляхом Ембдена – Мейєргофа – Парнаса (гліколіз). Частина пірувату, що утвориться відновлюється до лактату, а частина окислюється до ацетил-КоА. Ацетил-КоА вступає в цитратсинтазну реакцію. Наявність 2-оксоглутаратдегідрогеназної активності свідчить про функціонування повного циклу три карбонових кислот.

Процес синтезу молочної кислоти не складний. Його можна умовно поділити на 3 етапи:

- розщеплення сахарози до глюкози;

- катаболізм глюкози (гліколіз);

- утворення молочної кислоти шляхом відновлення пірувату.

Отже ростовий субстрат добре засвоюється клітинами та максимально трансформується в цільовий продукт. На рисунку 2.4.1. наведено схему біосинтезу молочної кислоти з сахарози.

Рис. 2.4.1. Біосинтез молочної кислоти з сахарози.

Ферменти: 1 – інвертаза; 2 – фосфорилаза; 3 – гексокіназа; 4 – глюкозофосфатізомераза; 5 – фосфофруктокіназа; 6 – фруктозодифосфатальдолаза; 7 – триозофосфатізомераза; 8 – гліцеральдегідфосфатдегідрогеназа; 9 – фосфогліцераткіназа; 10 – гліцератфосфомутаза та фосфогліцератфосфомутаза; 11 – енолаза; 12 – піруваткіназа; 13 – лактатдегідрогеназа.

РОЗДІЛ 3

3.1 Обгрунтування вибору технологічної схеми

Для отримання молочної кислоти використовують культивування лактобактерий, зокрема Lactobacillus delbrueckii. Культивування проводиться у ферментерах глибинним методом.

Основним завдатком проведення процесу в асептичних умовах є чистота та дезінфекція у виробничих приміщеннях. Тому необхідно проводити санітарну підготовку виробництва. Для цього здійснюють ряд операцій: Підготовка миючих та дезінфікуючих засобів, підготовка підприємства, підготовка персоналу та підготовка обладнання та комунікацій. Розчини готують в емальгованому або фаянсовому посуді або в бутлях з товстого темного скла. Посуд, де зберігаються розчини, обов'язково повинен бути щільно прикритим кришкою або корком. Приготування розчинів звичайно проводиться у спеціальній кімнаті, що прилягає до санвузла. Бажано, щоб це була темна або напівтемна кімната, стіни та підлога її вистелені кахлями, там є раковина для миття рук. Основними дезінфікуючими засобами є розчини хлораміну та каустичної соди.

На підприємстві має проходити щоденне та генеральне прибирання традиційними миючими та дезінфікуючими засобами. Підготовку виробничих приміщень проводять у відповідності до вимог СТП 00481212-03-01-2001 “Санітарна підготовка виробничих приміщень”, ТІ №Т-45 “Інструкція по підготовці до роботи і оброблення після технологічного процесу виробничих приміщень, обладнання і інвентаря” та Методичних рекомендацій, затверджених наказом МЗ України від 14.12.01 г №502.

Санітарна обробка приміщень - один з найважливіших заходів щодо забезпечення чистоти. Мета такої обробки - зведення до мінімуму механічних і мікробних забруднень.

Дезінфекція поверхонь призводить, як правило, до зниження мікроорганізмів на 40-60% від вихідного змісту.

Працюючий персонал повинен бути кваліфікованим відповідно до своїх професійних обов’язків. Підготовку персоналу і спеціального захисного одягу проводять у відповідності до вимог СТП 00481212-03-02-2001 “Гігієнічні вимоги до персоналуі використання спеціального одягу”.

Підготовку обладнання та комунікацій проводять у відповідності з ТІ № Т-45 “Інструкція по підготовці до роботи і оброблення після технологічного процесу виробничих приміщень, обладнання і інвентаря” та Методичних рекомендацій, затверджених наказом МЗ України від 14.12.01 г №502.

Обладнання миють та обполіскують очищеною водою для ін'єкцій, що профільтрувалася через мембрани фільтру з порами. Стерилізацію обладнання та комунікацій проводять гострою парою.

У процесі культивування в посівному апараті і ферментері зростаюча культура аерується кондиціонованим стерильним повітрям під надлишковим тиском. Надходження стерильного повітря важливо для життєдіяльності культури та відведення продуктів життєдіяльності.

3.2 Вибір технології

Культивування Lactobacillus delbrueckii проводиться глибинним методом у промисловому ферментері. У цьому випадку культуру вирощують в рідкому поживному середовищі. Технічно більш досконалий, ніж поверхневий, так як легко піддається автоматизації і механізації. Концентрація ферменту в середовищі при глибинному культивуванні зазвичай значно нижче, ніж у водних екстрактах поверхневої культури. Це викликає необхідність

попереднього концентрування фільтрату перед його виділенням.

При глибинному культивуванні продуцентів ферментів виділяють, як і в будь-якому біотехнологічному процесі, 5 етапів:

1. Приготування поживного середовища

2.Отримання посівного матеріалу.

3. Виробниче культивування

4. Виділення.

5.Отримання товарної форми.

Середовище для культивування Lactobacillus delbrueckii відбувається на 1,5% молоці (посівна доза 1%) при температурі 37°С заквашування молока відбувається на 8 годину культивування; при вирощуванні на бульйоні МРС (м'ясний бульйон, який отримують так: 500 г дрібно Порубаного свіжого м'яса без кісток, жиру і сухожилля) протягом 24 годин при температурі 42°С утвориться рівномірна каламуть й осад на дні,не потребують стерилізації.

В даний час для промислового отримання молочної кислоти застосовують глибинний спосіб культивування що досягається шляхом безперервного енергійного перемішування та аерації всієї маси середовища. Вживаний для аерації повітря повинен бути стерильним і роздробленим на дуже дрібні бульбашки, щоб кисень міг добре розчинятися в середовищі і засвоюватися культурою. Використовувані штами міцеліальних грибів повинні суворо відповідати характеристикам, зазначеним у паспорті.

Опис основних широко використовуваних стадій виділення та очистки молочної кислоти.