БІОТЕХНОЛОГІЯ - В. Г. Герасименко - 2006

Частина ІІ. Спеціальні біотехнології

Розділ 20. БІОТЕХНОЛОГІЯ ОДЕРЖАННЯ ФЕРМЕНТІВ

20.2.МЕТОДИ КУЛЬТИВУВАННЯ МІКРООРГАНІЗМІВ-ПРОДУЦЕНТІВ ФЕРМЕНТІВ

З точки зору характеру процесу культивування мікроорганізмів-продуцентів усі технологічні процеси виробництва ферментних препаратів поділяються на дві принципово різні групи: в першому випадку ферментація ведеться глибинним методом у рідкому поживному середовищі, а в другому - використовується поверхнева культура, яка росте на спеціально підготовленому пухкому і зволоженому поживному середовищі.

Глибинний метод культивування продуцентів. Дослідження у сфері глибинного культивування мікроорганізмів розпочались в нашій країні в 50-х роках минулого століття. Метод полягає у вирощуванні мікроорганізмів у рідкому поживному середовищі. Він технічно більш досконалий, ніж поверхневий, оскільки легко піддається механізації і автоматизації. Крім цього, усі клітини культури знаходяться в однакових, легко відтворюваних умовах. В результаті вони рівномірно забезпечуються поживними речовинами і киснем. Глибинне культивування дає можливість чітко дозувати вміст у поживному середовищі різних компонентів. Шляхом зміни складу поживного середовища і умов культивування можна суттєво посилити синтез деяких ферментів.

Весь процес культивування має проводитися в належних асептичних умовах, що, з одного боку, є перевагою методу, а з іншого - призводить до неабияких технічних труднощів, оскільки найменше порушення асептики інколи є наслідком повного припинення утворення ферменту. Недоліком методу є й те, що концентрація ферменту в середовищі значно нижча, ніж у екстрактах поверхневої культури. Фільтрати культуральної рідини містять не більше 3 % сухих речовин. Це викликає необхідність попереднього концентрування фільтратів перед виділенням ферменту.

Поверхневий метод культивування продуцентів ферментів. При поверхневому методі культура росте на поверхні твердого зволоженого поживного середовища. Міцелій повністю обволікує і доволі міцно скріплює тверді частинки. Клітини живляться за рахунок поживних речовин середовища і використовують для дихання кисень повітря, тому для нормального забезпечення киснем потрібно проводити рихлення по всій структурі середовища з невеликою висотою шару. Це призводить до необхідності мати велику поверхню контакту рихлого середовища з повітрям, тобто значних виробничих площ, а за відсутності механізації вимагає і великих витрат ручної праці.

Крім того, тверді субстрати, які використовуються у цьому випадку, важко піддавати стерилізації, а поверхневу культуру складно оберігати від забруднення сторонньою мікрофлорою.

Поряд з недоліками поверхневий метод має і переваги над глибинним. При поверхневому культивуванні відбувається більш висока швидкість росту мікроорганізмів і досягається більша концентрація сухих речовин. Поверхневі культури можна швидко і відносно легко висушити та перевести у товарну форму. Висушену поверхневу культуру можна довго зберігати і легко транспортувати. Дуже суттєвою перевагою є і те, що у поверхневих культурах мікроорганізми синтезують ширший спектр ферментів.