Борьба с микробами - контаминантами в биотехнологических производствах

Рассмотрим виды защиты биотехнологических, процессов от микробов-загрязнителей.

I. Защита с помощью различных фильтров (мембранных фильтров).

Промышленные фильтры начались выпускаться в 40 годах прошлого столетия. Распространенными процессами фильтрации являются:

• обычная фильтрация;

• микрофильтрация;

• диализ (обратный осмос).

Для м.. обычной фильтрации применяются обычные бумажные или стеклянные фильтры. Отделяемые частицы находятся в пределах от 1 до 10³ мкм. Для остальных типов используют нитроцеллюлозные, ацетиллцелюлозные, поливинильные, полиамидные мембраны с толщиной менее 0,1 мкм, с высокой степенью пористости.

Для микрофильтрации отделяемые частицы размерами 210^-3 -10 мкм,

Для ультрафильтрации размеры отделяющихся частиц находятся в пределах от 0,001 до 0,02 мкм. При диолизе размеры отдельных частиц должны быть равными с молекулами растворителя (10 ^-3 мкм и менее - до 1 нм.).

При стерилизации растворов фильтрованием они должны содержатся перед разливом и при последующем разливе в антисептических условиях. И время между началом приготовления раствора и его стерилизацией должно быть минимальным.

2. Метод защиты - стерилизация.

Питательная среда перед засевом каким-то биообъектом должна быть стерильной.

В биотехнологии используют методы периодической и непрерывной стерилизации.

Периодическая стерилизация осуществляется в аппаратах малой емкости непосредственно в ферментаторах или паром под давлением в течение 30-40 мин при температуре 134°С после удаления воздуха из аппарата при нагреве до 100°С. Затем среду охлаждают водой через змеевик и засевают биообъектами.

Метод непрерывной стерилизации основан на том, что концентрат питательной среды подают насосом через систему конструкций (который включает нагреватель, выдерживатель (соо6ственно стерилизатор) и теплообменник (где происходит охлаждение). В некоторых условиях стерилизацию питательных сред осуществляют в автоклавах. Стерилизацию проводят паром под давлением.

Кроме тепловой стерилизации используют еще холодную химическую стерилизацию, (это когда материалы не могут подвергаться тепловой стерилизации) или газовую стерилизацию этиленоксидом (температура кипения +12, +12,5С).

Общая схема биотехнологического производства

Все биотехнологические производства по их направленности делятся на две группы. Первая преследует цель получения мак­симально возможных количеств биомассы, а вторая - максимум выхода продуктов жизнедеятельности клеток (метаболитов). В первом случае -это могут быть живые клетки (например, хлебопекарные дрожжи), био­масса нежизнеспособных клеток как источник кормового белка, витами­нов, споры с токсинами (препараты для защиты растений от вредителей). Во втором -органические кислоты, ферменты, аминокислоты, антибиоти­ки. При этом клетки продуцента являются отходом производства, тре­бующим утилизации.

Несмотря на различные цели, общая схема биотехнологического произ­водства в обоих случаях может быть представлена в виде пяти основных стадий:

• подготовка питательной среды для культивирования промышленного микроорганизма;

• получение чистой культуры для внесения в основной аппарат - фермен­ тер;

• основная ферментация;

• выделение и очистка конечного продукта;

• получение товарных форм препарата.