Периодическое культивирование с добавлением субстрата

РОСОБРАЗОВАНИЕ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

Факультет: Интегрированных образовательных программ

Кафедра: ТИСЗОС

Дисциплина: «Теоретические основы биотехнологии»

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: Периодическое культивирование с добавлением субстрата

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ПГТА 3.240901.04.ПЗ

Выполнила: студентка группы 06БТ2з Зеленцова Н. Н

Руководитель: Черкасова Галина Николаевна

Работа защищена с оценкой:

Пенза 2009

«Утверждаю»

Зав. Кафедрой ТИСЗОС

д. т. н., профессор Таранцева К. Р.

«__» _______________2009 г.

ЗАДАНИЕ

На курсовую работу по дисциплине:

«Теоретические основы биотехнологии»

Студентке: Зеленцовой Н. Н. гр. 06БТ2з

Тема работы: «Периодическое культивирование с добавлением субстрата»

Исходные данные на курсовую работу:

Введение (Цель и задачи биотехнологии как науки).

Общая характеристика различных методов культивирования продуцентов.

Основные источники питания, используемые для культивирования микроорганизмов-продуцентов. Принципы составления питательных сред.

Образование продуктов при культивировании микроорганизмов. Первичные и вторичные метаболиты. Двухфазность процесса обмена веществ у микроорганизмов.

Основные понятия об образовании целевого продукта в периодической культуре с добавлением источников питания, включая описание данного процесса

Преимущества и недостатки периодического процесса ферментации с добавлением субстрата по сравнению с традиционным периодическим культивированием.

Руководитель Черкасова Г. Н.

Задание получила студентка группы 06БТ2з

«__ » __________ 2009 г.__________________________Зеленцова Н. Н.

Содержание

Введение

1. Общая характеристика различных методов культивирования продуцентов.

2. Основные источники питания, используемые для культивирования микроорганизмов - продуцентов. Принципы составления питательных сред.

3. Образование продуктов при культивировании микроорганизмов.

4. Промышленное применение технологии периодической ферментации с добавлением источников питания, на примере получения лимонной кислоты.

5. Заключение

6. Список используемой литературы

Введение

Биотехнология - производственное использование биологических агентов (микроорганизмы, растительные клетки, животные клетки, части клеток: клеточные мембраны, рибосомы, митохондрии, хлоропласты) для получения ценных продуктов и осуществления целевых превращений. В биотехнологических процессах также используются такие биологические макромолекулы как рибонуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), белки - чаще всего ферменты. ДНК или РНК необходима для переноса чужеродных генов в клетки.

Биотехнология -- интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее полно реализовать возможности живых организмов или их производные для создания и модификации продуктов или процессов различного назначения. Особенно интенсивно биотехнология стала развиваться с 1981 года. Задачи физико-химической биологии очень обширны. Объединяет их то, что основу, суть каждой задачи составляет познание природы живого и использование в практике знаний о процессах и материальных структурах живых организмов. Стремительно расширяющиеся знания о процессах жизнедеятельности позволяют не только приспосабливать эти процессы для практических целей, но и управлять ими, а также создавать весьма перспективные в практическом отношении новые системы, не существующие в природе, хотя и аналогичные существующим. Биотехнология в целом представляет собой систему приёмов направленного использования процессов жизнедеятельности живых организмов для получения промышленным способом ценных продуктов. Целью биотехнологии, как науки является формирование системных знаний, умений и навыков по разработке получения методами биосинтеза, биологической трансформации и комбинацией методов биологической и химической трансформации субстанций лекарственных препаратов, лекарственных средств (ЛС), а также профилактических и диагностических средств.[1]

1. Общая характеристика различных методов культивирования

продуцентов

Технология ферментных препаратов микробного происхождения более сложная, так как дополнительно включает этапы культивирования микроорганизмов - продуцентов ферментов, в том числе этапы получения посевного материала и производственной культуры соответствующего микроорганизма. Для производства посевного материала используют исходный штамм продуцентов, получаемый из лабораторных чистых культур, который выращивают разными способами на предварительно стерилизованной твердой или жидкой питательной среде до определенного возраста. Посевной материал консервируют (высушиванием или хранением при низких температурах) вплоть до дальнейшего использования. Производственные культуры продуцента получают, выращивая посевной материал микроорганизмов как на поверхности твердых или жидких сред, так и в глубине жидких питательных сред.

Поверхностный метод выращивания продуцентов, предложенный И. Такамине еще в 1894 г., состоит в культивировании микроорганизмов на поверхности увлажненных стерилизованных отрубей размещенных в кюветах, к которым иногда добавляют солодовые ростки, древесные опилки, свекловичный жом. Инкубацию микроорганизмов ведут в специальном термостатируемом цехе при постоянном контроле в нем температуры, влажности и подачи воздуха.

В последние 15 лет для выращивания продуцентов ферментов чаще используют более экономный - глубинный метод культивирования. В этом случае микроорганизмы выращиваются в жидкой питательной среде. Технически более совершенен, чем поверхностный. Легко поддается автоматизации и механизации. Концентрация фермента в среде при глубинном культивировании обычно значительно ниже, чем в водных экстрактах поверхностной культуры. Это вызывает необходимость предварительного концентрирования фильтрата перед его выделением. В промышленных условиях для культивирования применяют ферментеры из нержавеющей стали, снабженные приспособлениями для перемешивания и подачи в жидкую питательную среду стерильного воздуха. Сначала ферментер заполняют питательной средой, автоклавируют, а затем засевают чистой культурой, подаваемой из специального генератора. Для предотвращения инфекции в ферментере поддерживают повышенное давление наряду с оптимальным рН, температуры, редокс-потенциала и другими условиями культивирования. [2,c.76]

В настоящее время наиболее прогрессивным признан проточный метод культивирования микроорганизмов, который обеспечивает непрерывную подачу в ферментер как питательной среды, так и посевного материала. Размножение микроорганизмов и биосинтез фермента регулируют при использовании этого метода по мере поступления питательной смеси в ферментер. Такой ферментер представляет собой вращающийся трубкообразный реактор, через один конец которого в него поступает питательная сред и культура микроорганизмов, а из другого - выводятся ферменты, продукты жизнедеятельности и бактериальная масса. Основные достоинства метода - возможность длительное время поддерживать в автоматическом режиме рост культуры микроорганизма.

2. Основные источники питания, используемые для

культивирования микроорганизмов - продуцентов. Принципы

составления питательных сред

В качестве источников вещества и энергии микроорганизмы используют самые разнообразные субстраты - нормальные парафины и дистилляты нефти, природный газ, спирты, растительные гидролизаты и отходы промышленных предприятий.

Для выращивания микроорганизмов с целью получения белка хорошо бы иметь богатый углеродом, но дешевый субстрат. Этому требованию вполне отвечают нормальные (неразветвленные) парафины нефти. Выход биомассы может достигать при их использовании до 100% от массы субстрата. Качество продукта зависит от степени чистоты парафинов.

Одним из перспективных источников углерода для культивирования продуцентов белка высокого качества считается метиловый спирт. Его можно получать методом микробного синтеза на таких субстратах, как древесина, солома, городские отходы. Использование метанола в качестве субстрата затруднено из-за его химической структуры: молекула метанола содержит один атом углерода, тогда как синтез большинства органических соединений осуществляется через двухуглеродные молекулы. На метаноле как на единственном источнике углерода и энергии способны расти около 25 видов дрожжей, в том числе Pichia polymorpha, Pichia anomala, Yarrowia lipolytica. Наилучшими продуцентами на этом субстрате считаются бактерии, потому что они могут расти на метаноле с добавлением минеральных солей. Процессы получения белка на метаноле достаточно экономичны. Продуцентами белка служат бактерии рода Methylomonas. Выращивание на метаноле метилотрофных бактерий, таких как Methylophilus methylotrophus, выгодно, так как они используют одноуглеродные соединения более эффективно. При росте на метаноле бактерии дают больше биомассы, чем дрожжи. Первая реакция окисления метанола у дрожжей катализируется оксидазой, а у метилотрофных прокариот - дегидрогеназой. Ведутся генно-инженерные работы по переносу гена метанолдегидрогеназы из бактерий в дрожжи. Это позволит объединить технологические преимущества дрожжей с эффективностью роста бактерий.

Использование этанола как субстрата снимает проблему очистки биомассы от аномальных продуктов обмена с нечетным числом углеродных атомов. Стоимость такого производства несколько выше. Биомассу на основе этанола производят в Чехословакии, Испании, Германии, Японии, США.

В США, Японии, Канаде, ФРГ, Великобритании разработаны технологические процессы получения белка на природном газе. Выход биомассы в этом случае может составлять 66% от массы субстрата. В разработанном в Великобритании процессе используется смешанная культура: бактерии Methylomonas, усваивающие метан, Hypomicrobium и Pseudomonas, усваивающие метанол, и два вида неметилотрофных бактерий. Культура характеризуется высокой скоростью роста и продуктивностью. Главные достоинства метана (кстати сказать, основного компонента природного газа) - доступность, относительно низкая стоимость, высокая эффективность преобразования в биомассу метаноокисляющими микроорганизмами, значительное содержание в биомассе белка, сбалансированного по аминокислотному составу. Бактерии, растущие на метане хорошо переносят кислую среду и высокие температуры, в связи с чем устойчивы к инфекциям.

Субстратом для микробного синтеза может быть и минеральный углерод - углекислый газ. Окисленный углерод в данном случае с успехом восстанавливается микроводорослями при помощи солнечной энергии и водородоокисляющими бактериями при помощи водорода. Для работы установок по выращиванию водорослей необходимы стабильные климатические условия - постоянные температуры воздуха и интенсивность солнечного света.

Наиболее перспективно получение белка с помощью водородоокисляющих бактерий, которые развиваются за счет окисления водорода кислородом воздуха. Энергия, высвобождающаяся в этом процессе, идет на усвоение углекислого газа. Для получения биомассы используются, как правило, бактерии рода Hydrogenomonas. Первоначально интерес к ним возник при разработке замкнутых систем жизнеобеспечения, а затем их стали изучать с точки зрения использования в качестве продуцентов высококачественного белка. В институте микробиологии Геттингенского университета (Германия) разработан способ культивирования водородоокисляющих бактерий, при котором можно получать 20 г сухого вещества на 1 литр суспензии клеток. Возможно, в будущем эти бактерии станут основным источником пищевых микробных белков.

Исключительно доступным и достаточно дешевым источником углеводов для производства микробного белка является растительная биомасса. Любое растение содержит разнообразные сахара. Целлюлоза - полисахарид, состоящий из молекул глюкозы. Гемицеллюлоза состоит из остатков арабинозы, галактозы, маннозы, фруктозы. Проблема в том, что полисахариды древесины связаны жесткими оксифенилпропановыми звеньями лигнина - полимера, почти не поддающегося разрушению. Поэтому гидролиз древесины происходит только в присутствии катализатора - минеральной кислоты и при высоких температурах. При этом образуются моносахара - гексозы и пентозы. На жидкой, содержащей сахара, фракции гидролизата выращивают дрожжи. При кислотном гидролизе древесины образуется ряд побочных продуктов (фурфурол, меланины), а из-за высоких температур может произойти карамелизация сахаров. Эти вещества препятствуют нормальному росту дрожжей, их отделяют от гидролизата и по возможности используют. В качестве продуцентов используют штаммы Candida scotti и C.tropicalis.

Наиболее крупным производителем сырья для гидролизной промышленности являются деревообрабатывающие предприятия, отходы которых достигают ежегодно десятки миллионов тонн. К сожалению, нерационально или не используются вообще отходы производства лубяных волокон (из льна и конопли), картофелекрахмального производства, пивоваренной, плодоовощной, консервной промышленности, свекловичный жом.

Особого внимания заслуживают способы прямой биоконверсии продуктов фотосинтеза и их производных в белок с помощью грибов. Эти организмы благодаря наличию мощных ферментных систем способны утилизировать сложные растительные субстраты без предварительной обработки. Наиболее известным и доведенным до стадии промышленной реализации является процесс "Ватерлоо", разработанный в университете Ватерлоо в Канаде. Это процесс, основанный на выращивании целлюлозоразрушающих грибов Chaetomium cellulolyticum.

Приведенный перечень микроорганизмов и процессов получения белка одноклеточных не является исчерпывающим. Однако потенциал этой новой отрасли производства используется далеко не полностью. Кроме того, мы еще не знаем всех возможностей деятельности микроорганизмов в качестве продуцентов белка, но по мере углубления наших знаний, они будут расширены. [1]

Важнейшим фактором эффективности технологии ферментных препаратов является качество питательной среды. Основное требование к качеству питательной среды состоит в полноценности ее состава, обеспечивающей рост продуцента и биосинтез целевого фермента. Микроорганизмы нуждаются прежде всего в соединениях, содержащих углерод, азот, водород и кислород. К ним относятся органические вещества, соли аммония и вода. Кроме того, в состав питательной среды должны быть включены минеральные соединения, содержащие Mg, Ca, P, S, Fe, K и другие макро- и микроэлементы, витамины, ростовые вещества (биотин, инозит) и пр. Питательные среды в зависимости от состава делятся на синтетические и комплексные. Синтетическими считают те среды, которые состоят из определенного по качественному и количественному составу набора индивидуальных веществ. В комплексные среды входят различные природные продукты, часто отходы пищевых производств. К их числу относятся различные жмыхи, барда спиртовых заводов, картофельная мезга, кукурузный экстракт, меласса, отруби и прочие продукты. Благодаря использованию отходов комплексные питательные среды доступны, дешевы и обеспечивают безотходность биотехнологических производств.[2,c.78]

3. Образование продуктов при культивировании микроорганизмов

Метаболиты - клетки представляют интерес, как целевые продукты ферментации. Их делят на первичные и вторичные метаболиты.

К первичным метаболитам относят несложные соединения, образовавшиеся в результате различных биохимических реакций и служащих для построения макромолекул или ферментов клетки. Это аминокислоты, нуклеотиды, витамины. Все промежуточные вещества, образующиеся в цикле трикарбоновых кислот, гликолизе и др.

Вторичные метаболиты образуются обычно на поздних фазах развития культуры. Эти вещества не служат материалом для формирования клеточных структур. Вторичные метаболиты, называются также идиолитами, это низкомолекулярные соединения, не требующиеся для роста в чистой культуре. Они производятся ограниченным числом таксономических групп и часто представляют собой смесь близкородственных соединений, относящихся к одной и той же химической группе. Эти метаболиты являются биологически активными веществами: одни из них обладают антимикробной активностью, другие являются специфическими ингибиторами ферментов, третьи - ростовыми факторами, многие обладают фармакологической активностью. К вторичным метаболитам относятся антибиотики, алкалоиды, гормоны роста растений и токсины. Микроорганизмы, производящие вторичные метаболиты, вначале проходят стадию быстрого роста, тропофазу, во время которой синтез вторичных веществ незначителен. По мере замедления роста из-за истощения одного или нескольких необходимых питательных веществ в культуральной среде микроорганизм переходит в идиофазу; именно в этот период синтезируются идиолиты. Идиолиты, или вторичные метаболиты, не играют явной роли в процессах метаболизма, они вырабатываются клетками для адаптации к условиям окружающей среды, например, для защиты. Их синтезируют не все микроорганизмы, а в основном нитчатые бактерии, грибы и спорообразующие бактерии. Таким образом, продуценты первичных и вторичных метаболитов относятся к разным таксономическим группам.[1]

Еще в 1929 г. В. Н. Шапошников на примере ацетонобутилового брожения впервые показал, что многие бродильные процессы, осуществляемые бактериями, протекают в две фазы. В первую фазу брожения в связи с интенсивным размножением бактерий происходит накопление в субстрате относительно окисленных продуктов (уксусной, масляной кислот). Во вторую фазу, когда в культуре автолитические процессы начинают преобладать над процессами роста, в субстрате накапливаются относительно восстановленные продукты (ацетон, бутиловый спирт). При этом во второй фазе наблюдается потребление организмом ряда веществ, образовавшихся в первую фазу развития. Результаты, полученные при изучении различных типов брожения в динамике развития культур, показали, что продукты жизнедеятельности микроорганизмов по ходу их развития претерпевают изменения, как в качественном, так и в количественном отношении. В условиях глубинной культуры процесс развития организма и биосинтеза антибиотика проходит в две фазы.

В первой фазе развития культуры, или, как ее иногда называют, тропофазе (фаза сбалансированного роста микроорганизма), наблюдается интенсивное накопление биомассы продуцента (образование белков, нуклеиновых кислот, углеводов; происходит биосинтез ферментов и других соединений, принимающих участие в росте микроорганизма), связанное с быстрым потреблением основных компонентов субстрата (источники углерода, азота, фосфора и др.) и с высоким уровнем поглощения кислорода. Одновременно с быстрым потреблением углеводов происходит образование некоторых органических кислот, что приводит иногда к снижению рН субстрата. Образование антибиотика, как правило, не наблюдается, а если антибиотическое вещество и обнаруживается, то в незначительном количестве. По-видимому, это связано с тем, что в фазе сбалансированного роста синтез ферментов, принимающих участие в образование антибиотика, подавлен.

Во второй фазе развития, именуемой в настоящее время идиофазой (фаза несбалансированного роста микроорганизма), наблюдается замедление накопления биомассы или даже ее уменьшение, обусловленное тем, что основные компоненты среды использованы организмом, а среда обогатилась рядом продуктов жизнедеятельности. В культуре начинают преобладать протеолитические процессы, среда обогащается продуктами автолитического распада клеток, что приводит к ее подщелачивании. Необходимо подчеркнуть, что принцип двухфазности развития большинства микроорганизмов - продуцентов -- характерен для нормально развивающихся культур. Иными словами, эта закономерность имеет место при развитии микроорганизмов в условиях периодического культивирования в среде, которая в процессе роста продуцента изменяется самим организмом, а не экспериментатором, и организм засевается в субстрат не на стадии биосинтетической активности (40--96 ч), а спорами или молодыми (не более 20--24 ч) вегетативными клетками. При засеве среды большими объемами уже относительно старого по возрасту посевного материала (40 ч и более) можно не получить двухфазного характера развития продуцента. При внесении больших объемов уже продуцирующего компонента и культуральной жидкости, обогащенной продуктами жизнедеятельности организма, естественно, трудно ожидать наличия первой фазы, так как она уже прошла (закончилась) в процессе подготовки посевного материала.[3,c.82]

4. Промышленное применение технологии периодической

ферментации с добавлением источников питания, на примере

получения лимонной кислоты

Стадия ферментации - центральная среди этапов промышленного производства. Под ферментацией понимают всю совокупность последовательных операций от внесения в заранее приготовленную и термостатированную среду инокулята до завершения процессов роста, биосинтеза или биотрансформации.[1]

На современных заводах принято глубинное культивирование гриба, характеризующее более высокой продуктивностью. При этом инокулированная среда наливается хорошо аэрируемые ферментеры с перемешиванием и контролем аэрации. Глубинная ферментация возможна в разных вариантах: периодическом с подпиткой и непрерывном.

Процесс получения лимонной кислоты при глубинном культивировании гриба Aspergillus niger проводят в ферментаторах объемом 100м³. В качестве посевного материала используют подросший мицелий, полученный в посевных аппаратах объемом 10 м³.

Для производственного ферментатора раствор мелассы разбавляют кипящей водой в соотношении 1:1 и, добавляя серную кислоту, доводят рН раствора до значения 6,7 - 7,2. Для осаждения солей железа и тяжелых металлов водят при кипячении определенное количество раствора желтой кровяной соли. В раствор мелассы при температуре 60 - 70 ⁰С последовательно добавляют источники азота, фосфора, макро- и микроэлементов. Содержание сахаров в среде должно быть не более 4%. По ходу ферментации, когда концентрация сахара резко снижается, проводят дробное добавление стерильного мелассного раствора, содержащего 25 - 28% сахаров. Добавляют этот раствор в таком количестве, чтобы концентрация сахаров в ферментаторе составляла 12 - 15%.

В посевной аппарат, заполненный питательной средой, засевают суспензию конидий, которую предварительно выдерживают 5 - 6 часов в термостате при 32 ⁰С. Культуру выращивают при 34 - 35 ⁰С при постоянном перемешивании и аэрации. В процессе культивирования строго контролируют режим подачи воздуха в ферментатор, расход которого увеличивают к концу ферментации почти в 10 раз. Кислород должен находиться, как минимум в концентрации 20 - 25% от насыщения. В период интенсивного вспенивания среды небольшими порциями вводят химический пеногаситель (олеиновую кислоту). Процесс подращивания мицелия закан-чивают через 30--36 ч, когда содержание кислот в культураль-ной жидкости достигает 1--2%. Подросший мицелий передают для засева питательной среды в производственный ферментатор.

Процесс кислотообразования в ферментаторе продолжается 5--7 суток при непрерывной аэрации и температуре 31--32 ⁰С. Расход воздуха постепенно увеличивают с 400 м³/ч в начале процесса до 2200 м³/ч к концу ферментации. Дробную добавку подливного раствора проводят 2--3 раза, поддерживая концентрацию сахаров, в растворе в пределах 12--15%. Конец процесса определяют по общей кислотности и концентрации сахаров.

После окончания процесса ферментации культуральную жид-кость нагревают острым паром до 60--65 ⁰С и сливают в сбор-ник, а оттуда подают на вакуум-фильтр для отделения и про-мывки биомассы мицелия. Промытый мицелий используется как корм для скота. Основной раствор лимонной кислоты вместе с промывными водами передается в химический цех для вы-деления лимонной кислоты.

Отъемно-долевной способ ферментации заключается в том, что при активно протекающем процессе продолжают подливать мелассную среду с соответствующими предварительными отъемами жидкости. В начале ферментацию ведут по режиму, обычно для периодического способа, затем в 3 - 4 приема или непрерывно подливают дополнительное количество среды. Подлив прекращают за 36 часов до конца процесса ферментации, продолжающийся 12 суток. Суммарное количество сахара за цикл составляет около 30% в пересчете на исходный объем (при начальной 3%-ной концентрации). В период дополнительных подливов поддерживают 1,2 - 1,5%-ную концентрацию сахара. Перед каждым подливом добавляют столько воды, сколько ее увлечено отработавшим сжатым воздухом, и небольшого количества азота.

При ферментации отъемно-долевным способом увеличивается среднесуточный съем лимонной кислоты с 1 м³ ферментатора за счет уменьшения частоты его зарядок при том же выходе кислоты по массе сахара.

Непрерывный способ ферментации. Сотрудниками Ленинградского завода лимонной кислоты испытан способ непрерывной ферментации в одном аппарате. Когда концентрация сахара в культуральной жидкости в условиях, характерных для периодического способа, понизится до 0,2 - 0,5%, приступают к непрерывной подаче мелассной среды концентрацией 20 - 25% по сахару в таком количестве, чтобы концентрация сахара постоянно находилась в пределах 0,2 - 0,5% и культуральная жидкость непрерывно отбиралась.

Отмечено, что в процессе непрерывной ферментации A.niger изменяет морфологию и проявляет большую кислотообразующую способность, что и в периодическом. Недостатком непрерывной ферментации в одном аппарате является проскок неферментированного сахара и невозможность осуществления профилактической стерилизации без прерывания процесса. Проведение ферментации в нескольких последовательно соединенных аппаратах не имеет этих недостатков и более перспективно, о чем свидетельствует опыт непрерывного спиртового брожения.[4]

Заключение

Люди выступали в роли биотехнологов тысячи лет: пекли хлеб, варили пиво, делали сыр, другие молочнокислые продукты, используя различные микроорганизмы и даже не подозревая об их существовании. Не менее древними биотехнологическими процессами являются виноделие, хлебопечение и получение молочнокислых продуктов.[1]

Термин «периодическая культура с добавлением источников питания» ввели Иошида и др. для обозначения периодической культуры, в которую непрерывно добавляется питательная среда [25].

Простое периодическое культивирование характеризуется ростом клеток без подачи дополнительных порций субстрата после посева культуры. Лимит субстрата или образование токсичных компонентов могут привести к снижению продуктивности процесса. Для предотвращения негативных последствий лимита субстрата применяется техника культивирования с подпиткой, при этом субстрат или другие необходимые компоненты добавляются либо непрерывно, либо по сигналу от какого-либо датчика [26].

Периодическая культура с добавлением источников питания развивалась эмпирически для некоторых производственных ферментационных процессов, таких, как получение пенициллина, пекарских дрожжей и удаление отходов путем ферментации.

Для оптимизации выхода продуктов, выделяемых в среду, важно усилить биосинтетическую способность клеток бактерий, а метод культивирования с подпиткой позволяет продлить вторую фазу роста и повысить выход внеклеточных метаболитов. Ограничение скорости поглощения субстрата скоростью его доставки оказывается способом преодоления «катаболитной репрессии» образования продукта. При производстве пекарских дрожжей потребление кислорода регулируется скоростью добавления сахара.

Метод периодических культур с подпиткой использовали при культивировании нетоксикогенного штамма гриба Aspergillus niger для получения лимонной кислоты из углеводосодержащего сырья в результате микробиологического синтеза (ферментации). Культура с подпиткой оказалась наиболее эффективным путём для достижения высокой плотности клеток и высокой продуктивности.

Применение находят и побочные продукты ферментации: мицелий грибов и культуральная жидкость. Мицелий высушивают и используют как сырье или добавляют к удобрениям. В культуральной жидкости обнаружены гидролитические ферменты пектиназа, протеаза, целюлаза и в-глюкозидаза.

Периодическая культура с добавлением источников питания, кроме того, моделирует некоторые природные микробные системы, как, например, инфекцию мочевых путей. Теория такой культуры показывает, что она должна иметь важное и уникальное применение в управлении ферментационными процессами [25].

Список используемой литературы

1. http://bio-technology.nm.ru

2. http://citricacid.ru/fermentation/deep/

3. Егорова Т. А. Основы биотехнологии.-М.: Издательский центр «Академия», 2006.-208 с

4. Егоров Н. С. Основы учения об антибиотиках.- М.: Высш. шк.,1986.-448

5. Перт С.Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. - М.: Мир. 1978.-331с