Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет

имени Н.И. Вавилова»

общая БИОТЕХНОЛОГИя

краткий курс лекций

для бакалавров III - IV курса

Направление подготовки

240700.62 Биотехнология

Профиль подготовки

Биотехнология

Саратов 2013

УДК 575

ББК 30

Ф28

Рецензенты:

Заведующая кафедрой «Экология», доктор биологических наук,

профессор ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Е.И. Тихомирова

Доцент кафедры «Кормление, зоогигиена и аквакультура»,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Л.А. Сивохина

Ф28

Общая биотехнология: краткий курс лекций для студентов III - IV курса направления подготовки 240700.62 Биотехнология / Сост.: Е.А. Фауст // ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2013. – 123 с. Краткий курс лекций по дисциплине «Общая биотехнология» составлен в соответствие с рабочей программой дисциплины и предназначен для студентов направления подготовки 240700.68 Биотехнология. Краткий курс лекций содержит теоретический материал по технологии ферментационных процессах; о технологических приемах и особенностях культивирования микроорганизмов, клеток растений и животных; рассмотрены основные типы биотехнологических процессов (производство биомассы, спиртов, ферментов, витаминов, аминокислот, органических кислот и др.); технология иммобилизации клеток и ферментов; основы клеточной инженерии и молекулярной биотехнологии; принципы организации, контроля и управления биотехнологическими процессами. Курс лекций направлен на формирование у студентов знаний основ реализации различных биотехнологических процессов. УДК 575 ББК 30

© Фауст Е.А., 2013

© ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2013

Введение

Биотехнология является в настоящее время одним из приоритетных направлений науки, с которым связывают благосостояние всего человечества в обозримом будущем. Однако достижения биотехнологии становятся реальной помощью народному хозяйству и отдельным людям лишь тогда, когда на их основе создаются промышленные производства, функционирование которых направлено на разработку практически ценных продуктов.

Краткий курс лекций содержит теоретический материал по технологии ферментационных процессах; о технологических приемах и особенностях культивирования микроорганизмов, клеток растений и животных; рассмотрены основные типы биотехнологических процессов (производство биомассы, спиртов, ферментов, витаминов, аминокислот, органических кислот и др.); технология иммобилизации клеток и ферментов; основы клеточной инженерии и молекулярной биотехнологии; принципы организации, контроля и управления биотехнологическими процессами.

Курс лекций направлен на формирование у студентов знаний основ реализации различных биотехнологических процессов.

Лекция 1 Технология ферментационных процессов – I

1.1. Устройство и основные конструкторские детали ферментеров и биореакторов

Ферментаторы – это герметичные цилиндрические емкости, высота которых в 2-2,5 раза превышает диаметр. Их изготавливают из нержавеющей стали; они снабжены мешалкой диаметром примерно ¹/₃ диаметра аппарата. Рабочий объем – не более 0,7 общего объема. Свободное пространство выполняет роль буфера, здесь накапливается пена и таким образом предотвращаются потери культуральной жидкости. Биореакторы укомплектовывают измерительными приборами, регулирующими устройствами, устройствами для пеногашения, смотровыми люками.

К биореакторам и к другому оборудованию предъявляют следующие требования: возможность использования для культивирования разных биообъектов (бактерий, грибов, клеток растений и млекопитающих); они должны быть изготовлены из инертных и коррозийностойких материалов; эксплуатационная надежность; стабильность в работе; высокие экономические показатели; эстетичность; легкость в обслуживании.

Различают следующие типы биореакторов:

• по способу перемешивания и аэрации: аппараты с механическим, пневматическим и циркуляционным перемешиванием;

• по размеру и целевому назначению: лабораторные, пилотные, промышленные;

• по режиму работы: периодические и непрерывно действующие, периодический режим с доливом субстрата, полупериодические, непрервно-проточные;

• по условиям культивирования: аэробные и анаэробные, мезофильные и термофильные, для глубинного и поверхностного культивирования, аппараты для жидких питательных сред, твердофазные и газофазные.

Современный биореактор должен обладать следующими системами: 1) эффективного перемешивания и гомогенизации питательной среды; 2) обеспечения доступа и быстрой диффузии газообразных агентов (система аэрации среды); 3) теплообмена; 4) пеногашения; 5) стерилизации сред, аппаратуры и воздуха; 6) контроля и регулировки процесса.