Питання для самоперевірки

1. Що таке ферментні препарати?

2. Міжнародна класифікація ферментів.

3. Від яких основних факторів залежить активність дії ферментів?

4. В чому переваги використання мікроорганізмів для одержання ферментів?

5. Особливості підготовки засівного матеріалу для поверхневого і глибинного культивування.

6. Способи культивування мікроорганізмів.

7. Що таке “коефіцієнт розведення середовища” при безперервному культивуванні?

8. Чим характеризується питома швидкість розмноження мікроорганізмів?

9. Принципи формування назв ФП.

Тема 9. Поверхневий спосіб виробництва фп

План

1. Основна сировина

2. Стерилізація повітря

3. Поверхневе культивування продуцентів ФП. Апаратурно-технологічна схема

1. Основна сировина

В світовій практиці виробництва ФП застосовують два способи культивування мікроорганізмів: поверхневий - оснований на вирощуванні продуцентів на твердих поживних середовищах; глибинний - в товщі рідких середовищ.

Будь-яке середовище для вирощування мікроорганізмів має містити всі ті макро - і мікроелементи, які входять до складу їх клітин і в тому ж співвідношенні, в якому вони знаходяться в їх біомасі. Концентрація елементів харчування визначається очікуваним приростом біомаси. По аналогії з концепцією збалансованого харчування людини важливо, щоб ні один елемент не став фактором, що лімітує розмноження мікроорганізмів.

На відміну від рідких середовищ середовища для поверхневого культивування неможливо розділити на окремі джерела харчування - вони комплексні. Але й тверді середовища збагачують необхідними джерелами мінерального харчування, ретельно перемішуючи останні з основною сировиною (джерела вуглецевого харчування, головним чином).

Як уже відмічалося, повноцінне поживне середовище повинно містити всі сполуки, необхідні для розмноження продуценту і синтезу ним цільових продуктів. Поживні речовини використовуються мікроорганізмами не тільки на синтез їх біомаси, а й на забезпечення енергією основних життєвих процесів. Мікроорганізмам потрібні сполуки, що містять вуглець, азот, водень і кисень. В складі середовища мають бути в необхідних кількостях мінеральні макроелементи (фосфор, магній, натрій, калій, кальцій та деякі інші) і мікроелементи (залізо, цинк, марганець, мідь, кобальт тощо). Оскільки переважна кількість продуцентів є аеробами, то майже всі вуглеводи вони споживають шляхом окислення; кисень вони засвоюють із речовин основного складу середовищ та в молекулярному виді. В багатьох випадках в середовище необхідно вносити ростові речовини і біостимулятори, потреба в яких визначається особливостями фізіології штаму - продуценту.

Середовища залежно від їх складу поділяють на комплексні і синтетичні. Останні готують із індивідуальних речовин з чітко визначеним їх кількісним складом.

Для поверхневого вирощування продуцентів ФП використовують комплексні середовища, до складу яких входять різні натуральні продукти, відходи деяких виробництв та ін. Комплексні середовища значно дешевші, більш доступні і тому частіше використовуються в промисловості.

Для поверхневого культивування застосовують пшеничні висівки, які не повинні мати гіркуватого чи кислуватого присмаку, вміст крохмалю в них - 16-20 %. Але вони є досить дорогою сировиною і тому їх частково замінюють другими компонентами, які відіграють роль розпушувачів основного компонента середовища і збагачують його необхідними поживними і ростовими речовинами. Такими компонентами можуть бути буряковий жом, опилки деревини (всіх порід, крім дуба), оболонки круп'яних культур, солодові ростки, пивна дробина, вижимки плодів, овочів та ягід, подрібнена картопля та її відвари..

До компонентів середовищ, які використовуються рідко, слід віднести казеїн та його гідролізати, рибну муку, рисові висівки, соєве і кукурудзяне борошно.

На практиці встановлено, що синтез ферментів мікроорганізмами має індуцибельний характер, тобто в середовищі мусить бути відповідний субстрат-індуктор. Так, аспергіли як джерело вуглецю можуть використовувати різні вуглеводи (моно-, оліго- і полісахариди), а також спирти, органічні кислоти та ін. Але амілази вони синтезують лише тоді, коли в середовищі присутні крохмаль, декстрини або мальтоза. А для направленого біосинтезу пектолітичних ферментів грибом Asp. awamori 16 в середовище треба вносити буряковий жом як джерело пектину.

В той же час, відомо, що біосинтез білку здійснюється в самій клітині і тому речовина - індуктор повинна мати здатність перейти із середовища через мембрани в клітину. Для таких біополімерів як крохмаль і пектин через габарити і молекулярну масу їх молекул це неможливо. Чисельними дослідженнями було доведено, що індукторами синтезу важливих гідролітичних ферментів є не високомолекулярні субстрати, а продукти їх гідролізу. Так, фактичним індуктором біосинтезу а-амілази є не сам крохмаль, а продукти його часткового розщеплення - еритродекстрини.

Змінюючи склад середовища з врахуванням фізіологічних властивостей продуценту і індуцибельного характеру синтезу ферментів, можна отримувати бажаний комплекс ферментів.