19.Химические и нефтехимические субстраты, применяемые в качестве сырья для биотехнологии

С развитием биотехнологических процессов в коммерческих мас­штабах для производства одноклеточного белка, а также ряда дру­гих органических продуктов многие питательные вещества химического и нефтехимического происхождения приобретают важную роль в каче­стве питательных субстратов для ферментации. Преимущество таких субстратов состо­ит в том, что они имеются в больших количествах и практически одинакового качества в различных странах мира. Например, природный газ или нефтяной газ, метанол и этанол.

Наилучшим субстратом из компонентов нефти являются н-алканы с числом углеродных атомов от 10 до 20. Их могут утилизировать большинство бактерий и дрожжи. Однако и нефть, и газ также истощаются. Поэтому биотехнологии ориентируют­ся на возобновляемые источники сырья. Большое внимание уделяется различным видам растительной массы: плоды, соки, клубни, травяная масса и упоминавшаяся выше древесина. Используются также отходы сельского хозяйства, деревообрабатывающей и бумажной промышлен­ности, а также многих отраслей пищевой промышленности. Возмож­ность использования перечисленных сырьевых материалов является ос­новой создания безотходных производств.

Компоненты нефти и природного газа: парафиновые, нафтеновые, ароматические УВ. Дизельная фракция содержит не менее 15% парафинов и является источником парафиновых УВ, которые по структуре и молекулярной массе оптимальны для потребления бактериями и дрожжами. Жидкие парафины: н-алканы (число С 10-20), ароматические УВ, сера. Нормальные парафины нефти: выход биомассы может достигать при их использовании до 100% от массы субстрата. Применяются в качестве дополнительного источника белка в рационах животных.

20. Преимущества и недостатки биотехнологических производств по сравнению с химическими технологиями

По сравнению с химической технологией, биотехнология имеет следующие основные преимущества: 1. Возможность получения специфичных и уникальных природных веществ, часть из которых (например, белки, ДНК) еще не удается получать путем химического синтеза. 2. Проведение биотехнологических процессов при относительно невысоких температурах и давлениях. 3. Микроорганизмы имеют значительно более высокие скорости роста и накопления клеточной массы, чем другие организмы. 4. В качестве сырья в процессах биотехнологии можно использовать дешевые отходы сельского хозяйства и промышленности. 5. Биотехнологические процессы по сравнению с химическими обычно более экологичны, имеют меньше вредных отходов, близки к протекающим в природе естественным процессам. 6. Как правило, технология и аппаратура в биотехнологических производствах более просты и дешевы. Но вместе с тем биологические способы в сравнении с химическими методами обладают рядом явных недостатков: 1. Биологические системы могут легко быть загрязнены посторонней нежелательной микрофлорой. 2. Целевой продукт, синтезируемый биологическим способом, присутствует в довольно сложной смеси, что обусловливает необходимость разделения его от примеси ненужных веществ. 3. Биотехнологические производства требуют больших количеств воды, которую в итоге необходимо удалять, сбрасывая в окружающую среду. 4. Биопроцессы обычно идут медленнее в сравнении со стандартными химическими процессами.

Для каждого биотехнологического процесса должна быть разработана подходящая схема, а сам процесс должен постоянно наблюдаться и тщательно контролироваться.