Література

1. Параметри культивування

Культивування є основною стадією технологічного процесу мікробного синтезу. Воно визначає кількісні та якісні характеристики виробництва біопрепаратів.

Під час культивування отримують: 1. біомасу та 2. продукти метаболізму, які накопичуються у середині клітини та у культуральній рідині.

Науковці вважали, що перехід від лабораторного синтезу до промислового це питання звичайного збільшення масштабу – треба більший реактор та більшу кількість середовища. Нажаль, це не відповідає дійсності.Наприклад, якщо взяти аеробні мікроорганізми, які добре ростуть у звичайній колбі на 200 мл при аерації змішувачем потужністю 300 Вт і збільшити об’єм колби до 10000 л, тоді необхідно буде взяти змішувач потужністю 15 МВт. Його двигун буде розміром з будинок, а під час перемішування виділиться стільки тепла, що мікроорганізми просто зваряться.

Ферментація – сукупність послідовних операцій від внесення у підготовлене середовище посівного матеріалу і до завершення процесу росту клітин або біосинтезу цільового продукту.

Культуральна рідина - складна суміш, яка утворюється після закінчення ферментації і складається з клітин продуценту, розчину невикористаних поживних компонентів і продуктів біосинтезу.

Культивування вимагає оптимізації таких параметрів:

· Температура (інтервал робочих Т коливається 25-60^оС);

· рН ( від 2до 9, з точністю до 0,2 рН);

· спосіб перемішування;

· концентрацію кисню для аеробів (розхід повітря від 0,15-до 2,5 м³/ м³ середовища /хв);

· стерильність;

· запобігання розповсюдженню мікроорганізмів-продуцентів у зовнішне середовище;

· Час культивування (для отримання біомаси -24 год, первинних метаболітів – 48-72 год, вторинних 72-144год).

Як правило оптимальні умови культивування змінюються при кожному десятикратному збільшенніоб’єму біореактору.

Промислова ферментація процес багатоступеневий

Ø Процедура розпочинається з виготовлення та стерилізації культурального середовища та обладнання.

Ø Спочатку вирощують висхідну культуру (5-10 мл)

Ø Потім інкубують її у колбі, яку струшують (200-1000мл)

Ø Після цього її переносять у ферментер для посівного матеріалу (10-100л)

Ø Потім у промисловий ферментер (1000-100000 л)

Ø Збір матеріалу

Ø Якщо продукт локалізований всередині клітини, останні руйнують та видаляють

Ø Якщо продукт секретується, його виділяють безпосередньо з середовища.

Промислове культивування мікроорганізмів розрізняють:

· Поверхневе- вирощування промислової культури на середовищі, яке містить тверді частки субстрату:

Ø твердофазне – мікроорганізми ростуть на поверхні щільного середовища.

Ø рідке – ростуть на поверхні рідкого поживного середовища

· Глибинне – розподіляються у всьому об’ємі, а компоненти поживного середовища надходять в результаті аерації та перемішування.

· Періодичне – мікроорганізми вирощують у стерильних умовах без додавання свіжого культурального середовища

· Безперервне – свіже культуральне середовище надходить у ферментер безперервно, паралельно відводиться така сама кількість клітинної суспензії.

· Періодичне з додаванням субстрату – до культури періодично додають поживні речовини, а культуральне середовище не видаляють до кінця культивування

· Аеробне

· Анаеробне

· Стерильне

· Нестерильне

Поверхневе культивування –. відбувається у кюветах, які виготовлені з оцинкованої жесті або нержавіючої сталі з перфорованим дном. Заповнені поживним середовищем кювети розміщують на етажерках з невеликим нахилом. Кювети об’єднують у касети. Цей спосіб не є ефективним і використовується у разі відсутності альтернативного способу культивування. Використовується для отримання деяких ферментів з грибів-продуцентів, які культивуються на нестандартній сировині – відходах. Пшеничні висівки для отримання протеаз і амілаз, солодові паростки – вітаміни та амінокислоти.

Глибинне культивування - більш ефективний вид ферментації, дозволяє виробляти на одиницю часу та об’єму більшу кількість цільового продукту.