Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
первых, они пытаются найти практические способы повышения эффективности
конверсии солнечного света в биомассу, например путем выращивания
водорослей при высокой концентрации углекислого газа и ограниченной
освещенности в биореакторах со строго контролируемыми условиями роста.
Во-вторых, они изучают возможность получения водорода путем расщепления
воды при участии фотосистемы фотосинтезирующих организмов, т.е. путем
биофотолиза. Технически проще всего получать водород, используя интактные
сине-зеленые водоросли или процессы ферментации (брожения). Надо сказать,
однако, что если биотехнология всерьез намерена внести в будущем весомый
вклад в производство энергии, то ей придется решить нетривиальную
техническую задачу: на основе биофотолиза разработать сложный реактор,
включающий упорядоченные стабильные биофотосистемы.
В самом ближайшем будущем биотехнология станет играть все возрастающую
роль и при добыче нефти. Поскольку цены на нефть растут, добыча ее из
сложных в эксплуатации залежей становится все более экономически
выгодной. Здесь могут оказаться полезными микроорганизмы. Во-первых,
некоторые образуемые ими полимеры, особенно производные ксантана, можно
использовать в качестве компонентов закачиваемых в пласт растворов,
обладающих нужными реологическими характеристиками, для добычи остаточной
нефти (гл. 5). Во-вторых, в нефтяной промышленности используются
поверхностно-активные вещества микробного происхождения. С экономической
точки зрения производство таких веществ будет особенно выгодным, если их
удастся получать путем микробиологической переработки отходов, содержащих
нефть. Как правило, экономические характеристики биотехнологических
процессов улучшаются, если удается совместить переработку отходов с
производством полезного продукта.
Некоторые группы ученых работают сегодня над разработкой более
долгосрочных крупномасштабных программ. Предполагается, например, вводить
подходящие микроорганизмы непосредственно в нефтяной пласт, чтобы
ускорить отток нефти из пористых пород.
Что такое биотехнология?
23
1.4.3. Пищевые продукты и напитки
Традиционные способы использования микроорганизмов при производстве
различных сортов пива, вина и сброженных продуктов совершенствовались
тысячелетиями, и все же до недавнего времени в них было больше искусства,
чем технологии. Только с развитием микробиологии мы получили возможность
контролировать качество продуктов, добились большей надежности и
воспроизводимости процессов ферментации и научились получать новые типы
продукции (например, БОО и вкусовые добавки). Сегодня нам еще трудно с
уверенностью говорить о том, каких успехов удастся достичь в этой области
с помощью биотехнологии, но самые общие тенденции вырисовываются довольно
ясно. Наиболее успешными представляются два взаимосвязанных направления.
Во-первых, на смену традиционным способам производства пищи постепенно
придут биореакторы, в которых будут расти клетки животных или растений
или же микроорганизмы. Дело в том, что выход продукции при использовании
ферментеров или биореакторов может быть существенно выше, чем в сельском
хозяйстве: идущие в них процессы гораздо более интенсивны. Развитию этого
направления способствует и все возрастающая конкуренция за имеющиеся
земельные ресурсы. Во-вторых, эта альтернативная технология будет
становиться все более производительной благодаря использованию методов
генетической инженерии, которые позволяют получать улучшенные линии
клеток и штаммы микроорганизмов.
Такая тенденция в развитии пищевой промышленности путем интенсификации
биотехнологических процессов уже проявилась в полной мере при выработке
ценных пищевых добавок. Наиболее яркий пример - производство лимонной
кислоты (гл. 3). Сегодня ее получают главным образом микробиологическим
методом, а не из цитрусовых. Намечается также рост использования
микробных белков в питании человека.
Новые возможности открываются и в развитии нетрадиционных способов
выработки пищевых продуктов. Так, в Японии говядина стоит дорого и
производится в недостаточном количестве. Эта страна представляет собой
поэтому потенциально очень емкий рынок для сбыта хороших заменителей
говядины, изготовленных на основе других белковых продуктов.
1.4.4. Химические соединения
Применение биологических систем для производства химических соединений в
принципе дает ряд преимуществ, однако сегодня лишь малое их число
получают с помощью биотехнологиче-
Д
24
Глава 1
ских процессов. К ним относятся сравнительно дешевые, но используемые в
больших количествах как топливо этиловый спирт и метан, а также ряд
ценных и довольно дорогих веществ, применяющихся в медицине и для пищевых
целей (лимонная кислота, итаконовая кислота, аминокислоты, стероиды и
антибиотики) .
В принципе производство химических веществ на основе биокатализа имеет
следующие преимущества: специфичность,
легкость контроля, работа при низких температурах, совместимость с
