Глубинный способ получения ферментов, а именно глубинный способ выращивания микроорганизмов имеет ряд преимуществ по сравнению с поверхностным: позволяет изменять состав питательной среды, обеспечивает максимальный выход того или иного фермента, исключает тяжелый малопроизводительный ручной труд, упрощает механизацию и автоматизацию различных устройств, контролирующих проведение процесса в динамике.
Процесс получения ферментов при глубинном культивировании состоит из следующих технологических стадий: получение посевного материала, приготовление питательной среды и ее стерилизация, стерилизация воздуха, выращивание микроорганизмов – продуцентов в производственных ферментаторах, отделение биомассы от культуральной жидкости, очистка и выделение ферментов.
Получение ферментов. Стадия 1 – Приготовление посевного материала
Для получения посевного материала микроорганизм – продуцент пересевают в пробирки на скошенную агаризованную питательную среду. Микроскопические грибы при температуре 28-32°С выращивают до обильного конидиеобразования, для бактериальных культур наиболее благоприятный возраст посевного материала устанавливают экспериментально. Водную суспензию культуры, выращенной на твердой питательной среде, из расчета 1 – 5 % пересевают на жидкую питательную среду ( 50 – 100 мл) в колбы на 750 мл. Культивирование микроскопических грибов проводится при температуре 28 – 32 °С, бактерий при температуре 32 – 37 °С в течении 30 – 40 часов на качалке при 180 – 200 об/мин. Чтобы обеспечить посевным материалом большие объемы засеваемой производственной среды, культуру, выросшую в колбах, стерильно переносят в малый, а затем в большой инокулятор. Вместимость больших инокуляторов составляет 10 % от объема производственного ферментатора.
Выращивание проводят при указанных выше температурах для микроскопических грибов и бактерий при непрерывном перемешивании и аэрации стерильным воздухом. Расход воздуха на 1 м аэрируемой жидкости обычно составляет 60 м /ч. Необходимое количество посевного материала зависит от физиологических показателей микроорганизма – продуцента. Например, если продуцент обильно образует споры, расход посевного материала уменьшается и, наоборот, увеличивается, если микроорганизм размножается вегетативно. Для актиномицетов расход посевного материала может быть 5 – 20 %, для спороносных бактерий – около 1 %.
Получение ферментов. Стадия 2 – Приготовление питательных сред
При глубинном способе культивирования и получения ферментов состав питательных сред подбирают в зависимости от физиолого-биохимических особенностей микроорганизма – продуцента и того фермента или ферментного комплекса, который необходимо получить в производственных условиях. Для приготовления питательных сред для глубинного культивирования и получения ферментов основным сырьем служат кукурузная мука, крахмал пшеничный или картофельный, кукурузный экстракт, свекловичный жом. Источником азота могут быть минеральные соли NaNO3, (NH4)2SO4, NH4NO3, (NH4)НРО3, NH4Н2РО4, (NH4)2НРО4 и азот органических соединений, гидролизаты казеина и дрожжей. В качестве источника углерода используют различные углеводы, наиболее легко усваиваемые микроорганизмом, — крахмал, глюкоза, декстрины, мальтоза и др. Приготовление и стерилизация питательной среды для глубинного культивирования микроорганизмов – продуцентов ферментов не отличаются от общепринятых приемов, применяемых в производстве других продуктов микробного синтеза.
Автор статьи: ст. гр. БТ, УГХТУ, Кириченко К.
На фото культура Aspergillius.