4 Этапы предферментационнной стадии биотехнологического процесса

Предферментационная стадия

На этой стадии осуществляется хранение и подготовка культуры продуцента (инокулята). Инокулятом называется микроорганизм или биомасса, которая будет производить целевой продукт; иными словами, это «посевной материал», который будет основным участником производства. В производстве биопрепаратов обычно используются бактерии и низшие грибы, однако иногда в качестве продуцентов могут выступать клетки высших эукариот (насекомых, млекопитающих, растений). Продуцент, его физиолого-биохимические свойства и характеристики определяют эффективность всего биологического процесса.Также на предферментационной стадии проводится подготовка и получение питательных субстратов и сред, технологических и рециркулируемых воды и воздуха, настройка ферментационной аппаратуры. Компоненты питательных сред выбирают на основании расчета материального баланса, связанного с трансформацией источника питания в клеточную биомассу и/или метаболит с учетом расходуемой (выделяемой) энергии.

Подготовленный к процессу инокулят носит название промышленного штамма. В идеале промышленный штамм должен удовлетворять следующим требованиям:

•стабильности структурно-морфологических признаков, физиологической активности и эксплуатации в производстве;

•повышенной скорости роста и биосинтеза целевого(-ых) продукта(-ов);

•достаточно широкому диапазону устойчивости к неблагоприятным внешним факторам (колебаниям температуры, перемешиванию, рН, вязкости среды);

умеренной требовательности к ограниченному числу источников питания; чем более широкий набор источников азота, углерода и других элементов может использовать производственный штамм, тем легче и с большей выгодой его культивируют.

При выращивании посевных доз инокулята используют принцип масштабирования, т.е. проводят последовательное наращивание биомассы продуцента в бутылях, колбах, далее – в серии последовательных ферментаторов. Как правило, каждый последующий этап процесса на порядок отличается по объему от предыдущего. Полученный продуцент направляется по стерильной посевной линии далее в аппарат, где реализуется ферментационная стадия.

Приготовление питательных сред

Приготовление питательных сред происходит в специальных реакторах, оборудованных мешалками, обеспечивающими массообмен. В зависимости от совместимости и растворимости компонентов сред могут быть использованы отдельные реакторы. Технология приготовления значительно усложняется, если в состав сред входят нерастворимые компоненты.

5 Получение посевного материала

Посевной материал – это чистая культура,размножен-

ная до такого количества, чтобы ею можно было засе-ять промышленный ферментер.Выращивание посев-ного материала производится по следующим ста-диям:1)получение культуры микроорганизма в микро-биологической лаборатории завода;2) выращивание посевного материала в малом посевном аппарате

;3)выращивание дрожжей в большом посевном аппа-рате;4)накопление культуры дрожжей в малом фер-ментаторе.1ая стадия выращивания посевного мате-риала осуществляется в заводской лаборатории. Ис-ходную культуру размножают на скошенной агари-зованной среде в пробирке в стерильных условиях при оптимальных составе пита-тельной среды и режи-ме выращивания (рН,температура, длительность).

Выращенную культуру стериль-но смывают водой с поверхности агаризованной среды в колбы Эрлен-мейера. Колбы с культурой помещают на качалкуб находящуюся в термомтатируемом помещение.про-должительность выращи-вания культуры в колбах на качалке составляет 18 - 36 ч. Эту стадию необходимо контролировать по морфологическим показателями микроорганизма.Наилучшие результаты дает культу-

ра, которая находится в стадии физиологи-ческой зрелости в конце логарифмической фазы роста.На 2ой стадии выращивания посевного материала готовую культуру из колб стерильно переносят в посевной аппаратбв который предварительно вносят питатель-ную среду и минеральные соли в определенных количествах. Объем питательной среды в аппарате не должен превышать 60 % общего объема. Важное значение имеет количество внесенного в аппарат посевного материала. При малом количестве посев-ного материла требуется более длительный период инокуляции. Поэтому в посевной аппарат вносят обычно посевного материала 10 - 12 % от объема питательной среды.Во время приготовления посевного материала в аппаратах необходимо поддерживать оптимальный режим культивирования.

Культивирование продолжают до тех пор, пока в среде не накопится дрожжей или других микроорганизмов 14 - 20 г/л (в расчете на сухую массу). Обычно процесс длится 12 - 14 ч.

3я стадия культивирования посевного материала осуществляется в посевном аппарате объемом 3,2 м3. Для этого все содержимое малого инокулятора пере-качивается в аппарат большего объема, в котором находится простеризованная питательная среда.

Процесс выращивания длится 12 - 14 ч.4ая стадия процесса осуществляется в аппарате объемом 50 м3. Перед приемом дрожжевой суспензии с предыдущей стадии в аппарате готовят питательную среду путем подачи питательной среды, растворов питательных солей и микроэлементов. Среду доводят до оптималь-ных значений рН и температуры, перекачивают засев-ные дрожжи с предыдущей стадии и начинают пр-оцесс выращивания при непрерывной аэрации и пере-мешивании. Процесс накопления дрожжей длится 10 - 12 ч. Когда концентрация абсолютно сухих дрожжей в среде составит 14 - 17 г/л, дрожжевую суспензию можно подавать в производственные ферментеры.

получен-ный посевной материал подвергают тщательному микробиологическому и биохими-ческому контролю, так как от его активности и чистоты зависит дальнейший производственный цикл.