Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
нежелательный запах или цвет.
3. Количество получаемого растительного продукта зависит от урожайности,
погодных условий, заболеваний растений или1 загрязнения окружающей среды.
При получении полисахаридов из микроорганизмов обеспечивается
контролируемый синтез полимеров и постоянство продукции. Кроме того,
микробные полисахариды часто обладают уникальными физическими и
химическими свойствами, улучшенными функциональными характеристиками;
биологическая) потребность в кислороде при их образовании невелика.
Микроорганизмы синтезируют множество полисахаридов в форме-внеклеточных
капсул или слизей, не связанных с клеточной; стенкой. Как правило, в их
состав входит небольшой набор моносахаридов (нейтральные гексозы,
метилпентозы, кетосахара,, аминосахара, уроновые кислоты), однако разное
их сочетание-дает полимеры с разнообразными физическими свойствами.
Отметим, что получение микробных полисахаридов - относительно дорогой
процесс: для его осуществления требуются-большие капиталовложения и
энергетические затраты и необходим квалифицированный персонал. Видимо,
микробные полимеры не вытеснят окончательно крахмал и его производные из;
всех сфер их использования. Оценивая целесообразность промышленного
производства того или иного полисахарида, следует учитывать следующие
факторы: 1) потенциальный объем годового производства продукта и спрос на
него как в настоящее время, так и в будущем; 2) уникальность свойств
данного
Материалы и биотехнология
219
продукта по сравнению с другими микробными и растительными
полисахаридами; 3) экономичность производства и предполагаемую
длительность применения продукта.
Микроорганизмы, образующие полисахариды, найдены в ¦самых разных средах,
но вряд ли существует определенная стратегия их выделения. Было показано,
что синтез полимеров идет как в аэробных, так и в анаэробных культурах.
Установлено, что психрофильные микроорганизмы синтезируют полисахариды,
относительно же активности такого рода у термофилов мало что известно.
¦5.4.3. Образование полисахаридов при брожении
Для образования большого количества полимера требуется легкодоступный и
дешевый источник углерода. Ферментация позволяет культивировать организм-
продуцент в строго определенных условиях среды, контролируя, таким
образом, процесс "биосинтеза и влияя на тип продукта и его свойства.
Специфически изменяя условия роста, можно менять молекулярную массу и
структуру образующегося полимера. В ряде случаев максимальная скорость
синтеза полисахарида достигается в логарифмической стадии роста, в других
- в поздней логарифмической или в начале стационарной. Обычно углеводными
субстратами служат глюкоза и сахароза, хотя полисахариды могут
образовываться и при росте микроорганизмов на н-алка-нах( С12-61))
керосине, метаноле, метане, этаноле, глицероле и этиденгликоле.
Недостатком проведения процесса в ферментерах является то, что среда
часто становится очень вязкой, поэтому культура быстро начинает
испытывать недостаток кислорода; мы все еще не умеем рассчитывать
соотношение между скоростью перемешивания неньютоновских жидкостей и
подачей кислорода. Необходимо также контролировать быстрые изменения pH
среды. И все же упомянутый метод позволяет "быстро синтезировать полимер
для того, чтобы определить его физические свойства, а также дает
возможность оптимизировать состав среды, главным образом в отношении
эффективности различных углеводных субстратов. Часто в качестве
лимитирующего фактора применяют азот (соотношение углерод: азот-10:1),
хотя можно использовать и другие (серу, магний, калий и фосфор). Природа
лимитирующего фактора способна определять свойства полисахарида, например
его вязкостные характеристики и степень ацилирования. Так, многие
¦полисахариды, синтезируемые грибами, фосфорилированы. При недостатке
фосфора степень фосфорилирования может уменьшаться или становиться равной
нулю; в этих условиях может даже измениться соотношение моносахаридов в
конечном по-
220
Глава 5
лимере. Недостаток калия приводит к снижению синтеза полисахарида из-за
уменьшения поступления питательных веществ.
После удаления микробных клеток центрифугированием продукт извлекают из
культуральной жидкости относительна мягким и простым способом, который
включает осаждение органическими растворителями (спиртами, ацетоном).
Таким образом уменьшается вероятность разрушения или модификации:
полимера. Крупные клетки грибов лучше всего удалять центрифугированием.
При крупномасштабном производстве эффективное удаление продуцента часто
бывает затруднено, и культуральную жидкость пастеризуют нагреванием или
гомогенизацией. Чтобы при отделении не возникало лишних сложностей, нужно
разумно сбалансировать степень конверсии углеводного-сырья и вязкость
среды при завершении процесса. Нередко, осаждению полимера в присутствии
смешивающихся с водой, органических растворителей способствует добавление
какого-либо электролита. Другой вариант этого метода предусматривает
