3.3. Характеристика компонентів поживних середовищ
Найбільше біогенне значення для будь-якого живого організму має вуглець. Він входить до складу всіх органічних молекул, що утворюються в клітині і на його частку припадає в середньому 50% клітинної речовини. З цієї причини джерела вуглецю займають основне місце серед компонентів поживних середовищ.
У мікробіологічної промисловості широко використовуються чисті вуглеводи, а також природні і технічні продукти, багаті вуглеводами. До них відносяться глюкоза, сахароза, лактоза, крохмаль, кукурудзяна мука, меляса, зелена патока.
Азотне живлення мікроорганізмів за своїм значенням наближається до вуглецевого, хоча поступається за обсягом. Азот входить до складу клітинних компонентів, які забезпечують життєздатність організмів. Джерелами азотного живлення для продуцентів БАР служать різні азотовмісні речовини неорганічного й органічного походження. Джерелами мінерального азоту найчастіше є солі амонію та азотної кислоти. В якості органічних джерел азоту в промисловості найбільш широко застосовуються кукурудзяний екстракт та соєве борошно.
Технічна глюкоза містить не менше 99,5% редукуючих речовин (в перерахунку на сухий залишок) і фактично являє собою чистий вуглевод.
Сахароза – буряковий чи тростинний цукор. Технічна сахароза, що використовувається в промисловості, містить не менше 99,75% сахарози, яка являє собою дисахарид, що складається з глюкози і фруктози.
Крохмаль на 96…97% складається з полісахаридів, крім того, в ньому присутні мінеральні речовини і жирні кислоти. Полісахариди крохмалю представлені двома типами – амілози (10…20%) і амілопектину (80…90%).
Ці речовини сильно розрізняються за своїми фізичними та хімічними властивостями. Так, наприклад, від йоду амілоза забарвлюється у синій колір, а амілопектин – у червоно-фіолетовий. Вони розрізняються також за розчинністю: амілоза легко розчинюється у теплій воді та дає розчини з відносно невисокою в'язкістю, у той час, як амілопектин розчинюється у воді лише при нагріванні та під високим тиском та дає дуже в'язкі розчини.
Амілоза та амілопектин відрізняються за своєю хімічною будовою. У молекулі амілози окремі залишки глюкози зв'язані між собою у вигляді нерозгалуженої нитки. Молекулярна маса амілози коливається від 3•105 до 1•106. Якщо амілоза представляє собою лінійний полімер, то молекула амілопектину є дуже розгалуженою. Молекулярна маса амілопектину сягає сотень мільйонів (рис.3).
Рис.3. Схема будови макромолекул амілози (а) та амілопектину (б)
Крохмаль отримують з картоплі або кукурудзи. Крохмаль різного походження значно розрізняється за розгалуженістю ланцюгів, ступеня полімеризації та деяким іншим властивостям. Під дією амілолітичних ферментів крохмаль розщеплюється до глюкози, яка в подальшому утилізується продуцентом по гліколітичному або пентозофосфатному шляхах.
Кукурудзяне борошно отримують при розмелюванні зерен кукурудзи. У промислових середовищах кукурудзяна мука часто замінює крохмаль, будучи більш дешевою сировиною.
Кукурудзяна мука містить: крохмаль – 67…70%; інші вуглеводи (клітковина, пентозани, розчинні вуглеводи) – 10%; білки – 12%; зола – 0,9%.
Серед зольних елементів в найбільшій кількості присутні іони фосфору, калію, магнію. Склад кукурудзяного борошна може коливатися в значних межах залежно від сорту кукурудзи, умов її вирощування та зберігання.
Кукурудзяний екстракт – це відходи виробництва крохмалю з кукурудзи. За зовнішнім виглядом це густа рідина темно-коричневого кольору у вигляді пластівчастої суспензії або майже однорідна (табл.1)
Таблиця 1