ШТАММЫ-ПРОДУЦЕНТЫ И КУЛЬТИВИРОВАНИЕ

Среди выделенных из различных источников штаммов микроорганизмов найдены многие активные и производственно ценные продуценты ферментов. Однако наиболее высокопродуктивные штаммы во многих случаях получены с помощью различных физических и химических мутагенов.

Получение активных продуцентов

Мутанты в большинстве случаев ауксотрофны по ряду соединений, так как в них произошли определенные нарушения обмена веществ, вызвавшие гипертрофию некоторых функций клетки. Обычно активные штаммы, выявленные из естественных источников, подвергают действию мутагенов несколько раз, т. е. осуществляют ступенчатую селекцию. В результате получают высокопродуктивные штаммы. Часто эффективно комбинированное воздействие мутагенов химической и физической природы. Так, применение этиленимина и ультрафиолетового излучения в сочетании со ступенчатым отборов позволило получить очень активные штаммы Asp. awamori, используемые как продуценты амилолитического, протеолитического и других ферментных комплексов. Селекция производственно ценных штаммов ведется и в условиях производства.

Непременным условием правильно поставленного промышленного процесса являются такие мероприятия по сохранению микроорганизмов-продуцентов. Существует ряд методов хранения производственно ценных штаммов, обеспечивающих их высокую биохимическую активность (см. гл 8). В музеях живых культур при заводских лабораториях культуры периодически пересеваются. Однако пересевы через короткие промежутки времени могут снизить активность микроорганизмов, поэтому после развития культуры на плотной среде ее заливают стерильным вазелиновым маслом. Во многих случаях лучшим способом хранения является лиофилизация культур.

Питательные среды для культивирования микроорганизмов

Питательные среды по своему назначению разделяются на три основные группы: среды для поддержания штаммов-продуцентов в лаборатории и в музее, среды для получения посевного материала и среды, употребляемые в больших объемах в основном процессе производства. Если первая группа сред подбирается исходя из физиологических потребностей микроорганизмов, то две последние группы должны удовлетворять и требованиям производства, т. е. они должны быть достаточно дешевыми. Состав сред, обеспечивающих накопление того или иного фермента, может значительно отличаться от состава сред, применяемых для выделения и поддержания культуры продуцентов.

Как уже было отмечено выше, некоторые ферменты микроорганизмов индуцибельны и требуют для своего синтеза присутствия в среде индуктора, причем индуктором не всегда может быть субстрат, на который фермент действует. Так, например, если для синтеза липазы Aps. niger благоприятно присутствие в среде растительного масла, а для синтеза рибонуклеазы - нуклеиновых кислот, то для повышенного синтеза α-амилазы Вас. polymyxa недостаточно присутствия в среде растворимого крахмала, необходимо добавление гидролизата казеина. При замене органических соединений азота неорганическими фермент не синтезировался. С целью удешевления производства ферментов подбирают наиболее дешевые источники сырья, пригодные для культивирования микроорганизмов-продуцентов

При промышленном получении гидролаз обычно используют различные отходы, содержащие специфические субстраты. Так, в производстве пектолитических ферментов применяют пектинсодержащее сырье, например свекловичный жом, для целлюлолитических - солому, отруби и другие целлюлозосодержащие субстраты. Но использование в промышленности сред с такими нерастворимыми субстратами не всегда оказывается технологичным, а также затрудняет направленное ведение ферментации при глубинном культивировании продуцентов

Применение сред с растворимым соединением углерода дает возможность устранить эти недостатки, сократить сроки ферментации и вести процесс на современном уровне. Перспективным сырьем для получения некоторых микробных экзоферментов (пектиназы, целлюлазы и др.) признана молочная сыворотка - дешевый побочный продукт производства сыра, творога, казеина Использование молочной сыворотки в качестве питательной среды позволяет также осуществить непрерывный способ получения ряда экзоферментов.

Для получения целлюлазы при помощи термотолерантного штамма Asp. terreus подобрана дешевая питательная среда с пшеничной соломой, которая может быть использована в виде сечки и муки.

При приготовлении сред для промышленного выращивания продуцентов ферментов может быть использована биомасса других микроорганизмов, подвергнутая гидролизу или экстракции.

Разработан способ экстрагирования биомассы грибов-продуцентов пектиназы и последующего введения экстрактов в питательную среду, позволяющий полностью утилизировать всю получаемую биомассу, сократив на 9% количество экстракта свекловичного жома и интенсифицировав биосинтез пектолитических ферментов в 2,4 раза.

Разработана также замкнутая технологическая схема получения пектолитических ферментов, позволяющая полностью утилизировать отходы микробиологического производства, путем возврата их в технологический процесс.

Поиски новых питательных сред, удовлетворяющих современное производство ферментов, способных заменить исходное сырье (кормовые и пищевые продукты), актуальная проблема биотехнологии.