Микробиологические производства, основанные на получении микробной биомассы.
Получение белка
В исследованиях по изысканию сырья для микробиологического производства белковых веществ прослеживаются две противоположные тенденции:
1. Ориентация на чистые виды сырья, желательно, индивидуальных соединений;
2. Ориентация на использование различных отходов.
Использование «чистых» видов сырья соответствует общей тенденции технического прогресса. Применение «чистых» видов сырья позволит создать стабильно работающие крупные производства белка с получением продукта строго постоянного качества.
Применение разного рода отходов, сточных вод химических заводов (синтетических жирных кислот, фенольных вод, капролактама и др.), сульфитных щелоков, навоза, различных отходов пищевых производств и т. д. означает, что сырье имеет отрицательную себестоимость, а это весьма заманчиво экономически. Важно и то, что переработка отходов способствует борьбе с местным загрязнением окружающей среды.
2 Производство вакцин, бактериофагов и препаратов, нормализующих микрофлору человека.
Под общим названием вакцины объединяют препараты, способствующие созданию активного иммунитета у людей и животных. Вакцины получают как из самих патогенных микроорганизмов, так и используя продукты их жизнедеятельности.
Получение азотфиксирующих бактериальных препаратов
Препараты микроорганизмов против животных — вредителей растений
|
|
|
В настоящее время наиболее перспективным направлением решения проблем защиты растений считается рациональное сочетание различных методов с максимальным использованием природных сил, в первую очередь микроорганизмов, хищников и энтомофагов. Такой экологический подход называется «интегрированная защита растений». В разработке этой системы значительная роль принадлежит микробиологическому методу как одному из основных составных частей интегрированной защиты.
Выделено много микроорганизмов, патогенных для грызунов и насекомых, и на их основе разработаны и предложены для производства микробные препараты. Многие из предложенных препаратов приняты промышленностью к массовому производству. Для изготовления таких препаратов в качестве продуцентов используют бактерии, грибы, простейшие вирусы.
Получение газообразного и жидкого топлива
Производства, основанные на получении микробных метаболитов. Понятие о первичных и вторичных метаболитах. Принципы получения первичных и вторичных метаболитов.
Культивирование микроорганизмов и клеток различных тканей связано с особенностями ассимиляции, диссимиляции, роста и размножения представителей трех царств живой природы: животных, растений и микроорганизмов. Культуры представителей указанных семейств различны по форме и содержанию. При решении ряда вопросов биотехнологии ветеринарных препаратов обычно имеют дело с культурами микроорганизмов (бактерий, грибов, вирусов), а также с культурами тканевых клеток, полученных из органов или тканей животных или человека.
|
|
|
Вce живые организмы на нашей планете образуют разные соединения первичного метаболизма, такие, как углеводы, белки, липиды, витамины и другие вещества, необходимые для роста и развития. Их содержание и состав зависят от генетических характеристик объектов, стадии онтогенеза и условий произрастания.
Помимо первичных метаболитов, у некоторых организмов (преимущественно растений) осуществляется синтез называемых вторичных метаболитов, к которым относятся алкалоиды, терпеноиды, стероиды, фенольные соединения, цианогенные гликозиды и др. Эти низкомолекулярные вещества во многих случаях характерны для отдельных видов растений, а их синтез в значительно шей степени видоспецифичен, чем синтез первичных метаболитов.
Биотехнологическое производство аминокислот
путем химического синтеза или экстракцией из белковых гидролизатов. Незаменимые аминокислоты могут получаться микробиол-м путем более эффективно, чем путем химического синтеза, так как при биол-м синтезе используемые микроорганизмы образуют аминокислоты в биологически активной L-форме. С помощью микроорганизмов можно получить до 60 органических кислот. Многие из них получаются в промышленном масштабе - итаконовая, молочная, уксусная, лимонная, яблочная, янтарная. Уксусную кислоту получают путем микробиологической конверсии водорода и углекислого газа бактериями. Производство хим. путем, гидролиз (кислотный, щелочной, ферментативный) доступных природных белков: отходы мясной промышленности, казеин молока, клейковина пшеницы и др. минус: ограниченность и нестандартность источников сырья, многоступенчатая хим. обработка. Производство микробиологическим путем. Плюсы: микроорганизмы образуют амин. кислоты в биологически активной L-форме. Применяют 2 технологические схемы: двух- и одноступенчатый способы.
|
|
|
Первый основан на использовании в качестве сырья одного из предшественников протекающего в клетке биосинтеза необходимой аминокислоты, полученного химическим или биологическим методом. Первая ступень здесь – образование и подготовка небольшого предшественника. Вторая стадия – собственно процесс трансформации предшественника в амин. к-ту с помощью ферментных систем микроорганизма, выращенного на первой стадии.
|
|
|
Второй способ синтеза основан на культивировании строго определенного штамма – продуцента целевой аминокислоты на среде заданного состава при соответствующих параметрах процесса ферментации. Используемый штамм обладает способностью к сверхсинтезу необходимой аминокислоты. Среди соединений, получаемых биотехнологическим путем, аминокислоты занимают первое место по объему производства и второе (после антибиотиков) – по стоимости.
Способы пр-ва амин. к-т:
· Гидролиз белоксодержащего сырья.
· Химический синтез.
· Микробиологичекий синтез.
· Биотрансформация предшественников амин. кислот (хим. - микробиологический синтез).
При гидролизе белоксодержащее сырье (отходы пищевой и молочной промышленности) нагревают с растворами кислот или щелочей при 100-105°C в течение 20-48 ч. Чаще всего используют 20% р-р HCl. Минусы – частичное разрушение некоторых амин. кислот. Хим. синтез - высокопродуктивные процессы, позволяющие с высоким выходом производить отдельные амин. кислоты. Существенный минус – получение целевых продуктов в виде рацемической смеси D- и L-изомеров. Все шире применяется биотрансформация предшественников амин. кислот, предварительно полученных хим. путем, с помощью иммобил-ых клеток микроорганизмов или выделенных из них ферментов.
Лизин синтезируется из аспартата, так же, как метионин и треонин. Субстраты – гидролизат крахмала, тростниковая и свекловичная меласса. Триптофан. Сверхсинтезом обладают бактерии, ауксотрофные по биосинтезу фенилаланина и тирозина. В основе биосинтеза глутаминовые кислоты – недостаток кетоглутаратдегидрогеназы и блокировка биосинтеза биотина.
21. Классификация антибиотических веществ, продуцируемых микроорганизмами. Биотехнологические схемы получения антибиотиков.
· Цефалоспарины
· Тетрациклины
· Макролиды
· Пеницилины
· И др.
Современное промышленное получение антибиотиков - это сложная многоступенчатая биотехнологическая схема, состоящая из ряда последовательных стадий:
· Стадии биосинтеза (образования) антибиотика. Это основная биологическая стадия сложного процесса получения антибиотического вещества. Главная задача на этой стадии - создание оптимальных условий для развития продуцента и максимально возможного биосинтеза антибиотика.
Высокая результативность стадии зависит от уровня биосинтетической активности продуцента антибиотика, времени его максимального накопления, стоимости сред для культивирования организма, в том числе стоимости применяемых предшественников, а также общих энергетических затрат на процессы, связанные с развитием продуцента антибиотического вещества.
· Стадии предварительной обработки культуральной жидкости, клеток (мицелия) микроорганизма и фильтрации (отделение культу- ральной жидкости от биомассы продуцента). Эффективность стадии во многом определяется составом среды для выращивания продуцента антибиотика, характером его роста, местом основного накопления биологически активного вещества (в культуральной жидкости или внутрикле- точно).
· Стадияи выделения и очистки антибиотика. На этой стадии, в зависимости от свойств антибиотика, его химического строения и основного места накопления антибиотического вещества, применяют различные методы выделения и очистки. В качестве основных методов используются экстрация, осаждение, сорбция на ионообменных материалах, упаривание, сушка.
Особенность этой технологической стадии определяется тем, что на первой стадии работы имеют дело с небольшой концентрацией (~1 %) антибиотика в обрабатываемом растворе, тогда как на последующих этапах его концентрация увеличивается до 20-30 %. Все это требует применения различных емкостей и объемов используемых реагентов.
· Стадии получения готовой продукции, изготовления лекарственных форм, расфасовки. Особенность стадии определяется очень высоким требованиям к качеству конечного продукта. В случае выпуска антибиотиков, предназначенных для инъекций, препараты должны быть стерильными; получение таких антибиотических препаратов, приготовление различных лекарственных форм, дозировка (расфасовка) и упаковка должны осуществляться в асептических условиях.
Для максимального выхода антибиотика при культивировании продуцента используют комплекс мер, включающих подбор наиболее благоприятных для этих целей питательных сред и режимов культивирования организма. Весь этот комплекс мер включается в понятие «управляемый биосинтез».
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 553; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!