36. Глибинний метод виробництва ферментів

У цьому випадку мікроорганізми вирощуються в рідкому поживному середовищі. Технічно більш досконалий, ніж поверхневий, так як легко піддається автоматизації і механізації. Концентрація ферменту в середовищі при глибинному культивуванні зазвичай значно нижче, ніж у водних екстрактах поверхневої культури. Це викликає необхідність попереднього концентрування фільтрату перед його виділенням.

При глибинному культивуванні продуцентів ферментів виділяють, як і в будь-якому біотехнологічному процесі, 5 етапів.

1. Приготування поживних середовищ залежить від складу компонентів.

Деякі попередньо подрібнюють, відварюють або гідролітично розщеплюють. Готові до розчинення компоненти подають при постійному помішуванні в ємність для приготування середовища в певній послідовності. Стерилізацію середовища проводять або шляхом мікрофільтрації за допомогою напівпроникних мембран, або за допомогою високих температур. Час обробки в цьому випадку залежить як від інтенсивності фактора, так і від рівня обсіменіння об'єкта. Стерилізуються також всі комунікації та апарати. Повітря очищається до і після аерірованія. До - тому що містить частинки пилу органічної та неорганічної природи, після - тому що несе клітини продуцента.

2. Отримання засевной матеріалу.

Для засіву живильного середовища матеріал готують також глибинним методом. Вид його залежить від продуцента: для грибів це міцеліальних вегетативна маса, для бактерій - молода зростаюча культура на початковій стадії спороутворення. Отримання посівного матеріалу полягає у збільшенні маси продуцента в 3-4 стадії. Обсяг посівного матеріалу залежить від фізіологічних особливостей продуцента. Якщо продуцент розмножується лише вегетативно, він різко зростає (до 5-20%). Якщо ж відбувається рясне спороношення - скорочується до 1%.

3. Виробниче культивування.

Біосинтез ферментів в глибинній культурі протікає протягом 2-4 діб при безперервній подачі повітря і перемішуванні. Висока концентрація поживних речовин на перших етапах можуть гальмувати ріст біомаси продуцента, тому часто свіжа середовище або деякі її компоненти вводяться в ферментер на стадії активного зростання. Температурний оптимум знаходиться в інтервалі 22-32оС. У сучасних технологічних процесах ведеться безперервне автоматичне визначення вмісту в середовищі вуглеводів, кількості утворилися метаболітів і концентрації клітин. Дані надходять у комп'ютер, який визначає стратегію корекції процесу і автоматично регулює його. Цим досягається максимальна продуктивність і найкращу якість продуктів.

4. Виділення.

У міцелії тридобової культури зазвичай залишається не більше 15% ферментів. Решта виділяються в навколишнє клітини рідке середовище. У цьому випадку препарати ферментів виділяють з фільтратів після відділення біомаси.

5. Отримання товарної форми.

Виробництво ферментів при поверхневому культивуванні продуцентів

При поверхневому методі культура росте на поверхні твердої зволоженою живильного середовища. Міцелій повністю огортає і досить міцно скріплює тверді частинки субстрату, з якого отримують поживні речовини. Оскільки для дихання клітини використовують кисень, то середовище повинна бути пухкою, а шар культури-продуцента невеликим.

Вирощування виробничої культури відбувається зазвичай в асептичних умовах, але середу та кювети необхідно простерилізувати.Перед кожним новим завантаженням також необхідна стерилізація устаткування.

Переваги поверхневої культури: значно більш висока кінцева концентрація ферменту на одиницю масу середовища (при осахаривании крохмалю 5 кг поверхневої культури замінюють 100 кг культуральної рідини), поверхнева культура відносно легко висушується, легко переводиться в товарну форму.

Посівний матеріал може бути трьох видів:

- Культура, що виросла на твердому живильному середовищі;

- Споровий матеріал;

- Міцеліальних культур, вирощена глибинним способом.