2020-04-12
1110
Витамины – низкомолекулярные орг. в-ва, обладающие высоким биологическим действием при низкой концентрации. Источники витаминов в природе – растения и м-мы. Препараты витаминов в промышленности получают двумя способами:
1.Химическим – большинство витаминов;
2.Микробиологическим –препаратывитаминов В12 и В2, а также каротиноиды.
Мировое пр-во витамина В12 – 9-11т/год, из них 6,5 т используют для медиц. целей (лечение анемии), а оставшееся к-во – в животноводстве (как кормовую добавку в рационе птицы и свиней: существенно увеличивается прирост биомассы животных).
Основные продуценты витамина В12 являются бактерии р. Propionibacterium и Pseudomonas denitrificans. В качествесырья используется соевая и рыбная мука, мясной и кукурузный экстракты, спирты (изопропанол, метанол, пропандиол). Необходимые компоненты для приготовления сред - соли Со и сульфат аммония.
Витамин В2 (рибофлавин) – промышленныепродуценты дрожжеподобные грибы Eremothecium ashbyii, дрожжи Candida, генно-инженерные штаммы Bacillus subtilis.
Сырье различное, в зависимости от продуцента. Так, при получении витамина при помощи Eremothecium: кукурузная и соевая мука, кукурузный экстракт, сахар, технический жир. Культивирование осуществляют периодическим способом в аэробных условиях при +28-30 С до начала спорообразования. В таких условиях накапливается до 12 мг/л витамина В2. При использовании Bacillus subtilis на среде, включающей мелассу и белково-витаминный концентрат (или дрожжевой экстракт), получают около 6 мг/л рибофлавина.
|
|
|
Использование рибофлавина: 1) для лечения болезней печени и поджелуд. железы, 2) в составе комбикормов и премиксов – повышается яйценоскость кур, выживание цыплят и весовой прирост.
Каротиноиды – основные пищевые красители, широко используются в пищ. пром., с/х и медицине. Продуценты: дрожжи Rhodotorula gracilis и гриб Blаkеslеa trispora; сырье меласса, кукурузный экстракт, соевое масло. Каротин( провитамин А ), сырье идентичное, продуцент - гриб B. trispora, культивируют глубинным способом, выход каротиноидов – до 1 г/л.
Ферменты и ферментные препараты – основной источник микроорганизмы: продуценты грибы рр. Penicillium, Aspergillus и бактерии рр. Bacillus, Gluconobacter. Широко используют в народном х-ве: пищевой промышленности, медицине, при пр-ве тканей, шелка, иск. кожи, моющих средств, обработке кожи.
В промышленности налажено пр-во высокоочищенных ферментов и фермент. препаратов, содержащих их смесь. Активность ферментов и фермент. препаратов характеризует стандарт. единица активности – E, U. 1 ед.акт. – это к-во фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоля субстрата за 1 мин в заданных условиях определения.
Сырье различное, в зависимости от продуцента. Например, при пр-ве пектинолитических ферментов используют пектинсодержащее сырье (свекольный жом), а в пр-ве целлюлозолитических – солому, отруби и др. Процесс пр-ва включает 3 стадии: 1)получение посевного материала; 2)получение производственной культуры с использованием методов поверхностного или глубинного культивирования; 3)получение из производственной культуры технических или очищенных ферментов и фермент. препаратов.
|
|
|
Однако, процесс выделения и очистки ферментов и фермент. препаратов – дорогой и трудоемкий. Поэтому в таких отраслях нар. х-ва, как спиртовая, кожевенная, с/х, используют неочищенные культуры м-ов или культуральную жидкость. А в хлебопечении, пивоварении, виноделии, крахмальном, соковом, мясоперерабатывающем, текстильном, меховом пр-вах, при изготовлении сыров и в медицине используют частично или полностью очищенные ферменты или ферментные препараты.
Аминокислоты. Продуценты – Escherichia coli, Corynebacterium и др., как правило это мутанты. При выборе м-ма-продуцента аминок-от учитывают 2 аспекта: 1) способность накапливать желаемую аминок-ту в КЖ: 2) возможность увеличения к-ва синтезируемой аминок-ты путем получения мутантных шаммов.
Мировой уровень микробиологического пр-ва аминок-от достигает нескольких млн/тонн в год, в наибольшем к-ве вырабатывают глутамат, глутамин, лизин, метионин, аспарагин и глицин. Пр-во аминокислот осуществляют в ферментерах больших объемов: до 240 тыс. литров и больше.
Каротиноиды – основные пищевые красители, широко используются в пищ. пром., с/х и медицине. Продуценты: дрожжи Rhodotorula gracilis и гриб Blаkеslеa trispora; сырье меласса, кукурузный экстракт, соевое масло. Каротин( провитамин А ), сырье идентичное, продуцент - гриб B. trispora, культивируют глубинным способом, выход каротиноидов – до 1 г/л.
Липиды. Общее содержание в клетках м-ов - 0,2-10%, но при оптимальных условиях - до 60-70% сухой массы. Продуценты – дрожжи р.р. Cryptococcus, Lipomyces, Rhodotorula, бактерии рр. Alkaligenes, Mycobacterium, Pseudomonas.
Сырье – различное (в зависимости от продуцента): гидролизат торфа и древесины, отходы сахарной пром-сти, молочная сыворотка, углеводороды. Условия, предъявляемые к продуцентам: 1)способность расти на разных субстратах, 2)глубинное культивирование, 3)накапливание большого к-ва липидов, 4)биосинтез в обычных условиях.
Широко используются в текстильной, керамической, кожевенной, металло-обрабатывающей пром-сти, при пр-ве каучука, резины, фарм. преп., мыла, масел, косметики и др., а также белково-витаминных препаратов (для корма животных).
Полисахариды(гликаны, ксантан, зимозан) – широко исп. в пром-сти (фармацевтике – в качестве эмульгаторов и стабилизаторов, косметологии – как гелеобразующие и связующие компоненты, пищевой – пленки для продуктов, стабилизаторы мороженого, фруктовых соков, приправ и т.д.,) и медицине(при нарушении проводимости нервной системы, травмах и ожогах, иммунокоррекции, в онкологии и др.). Продуценты: Gluconobacter, Xanthomonas, Pseudomonas, Alcaligenes и др.
4. Промышленное производство органических кислот, растворителей, лечебных препаратов
К важным микробиологическим пр-ам принадлежит получение органических растворителей: ацетона и бутанола. Впервые в пром. масштабе оно было налажено во время Первой мировой войны в Англии (первый завод в 1914 г.). Продуценты – анаэробные спорообразующие бактерии Clostridium acetobutylicum, возбудители процесса ацетоно-бутилового брожения. Процесс впервые выявил Пастер в 1862г.
Сырье: меласса и растительные гидролизаты, а также крахмал. При ферментации крахмала образуется смесь растворителей (60% бутанола, 30% ацетона, 5-10% этанола, изопропанола и др. в-в). В зависимости от штаммов м-ов соотношение бутанол:ацетон несколько варьирует.
В пр-ве применяют полунепрерывный способ брожения в батареях. Батарея состоит из 6-8 ферментеров, соединенных между собой трубками. В главный активатор засевают культуру м-ма и подают питат. среду, а из хвостового – проводят разгрузку ферментера: передают брагу на ректификацию.
|
|
|
Получение растворителей при помощи ферментации субстрата микроорганизмами считается перспективным направлением, особенно с учетом возможностей использования генно-инженерных штаммов.
Получение органических к-от при помощи м-ов налажено во многих странах. Продуцентами являются различные штаммы плесневых грибов и бактерий.Источник углерода – сахароза и глюкоза, но наиболее часто - отходы различных пр-ств: свекольная и тростниковая мелассы, гидролизаты дерева, крахмалосодержащие материалы.
При помощи м-ов можно получить более 50 различных орг. к-от, около 20 из них сегодня получают в промышленных масштабах микробиологическим методом. Это: уксусная, молочная, пропионовая, лимонная, масляная, пировиноградная, фумаровая, яблочная и др.
Уксусная к-та – продуценты УКБ родов Gluconobacter и Acetobacter. Процесс происходит в аэробных условиях, применяют смешанные культуры. Различают 2 способа промышленного получения уксуса: 1) медленный (французский) – уксус получают из легкого вина; 2) быстрый (немецкий) – из спирта. Это одно из самых больших микробиологических пр-ств в мире: ежегодно вырабатывается около 10 млн. т. уксусной к-ты. Техническая укс. к-та используется при пр-ве многих хим. в-ств: каучука, пластмасс, синтетич. волокон, инсектицидов и др.
Антибиотики. Продуценты – грибы, бактерии (особенно споровые р. Вас.), но наиболее активными прод. – стрептомицеты. Антибиотики бактериального происхождения: грамицидин (B. brevis), полимиксин (B. polymyxa), бацитрицин (B. licheniformis), низин (Streptococcus lactis). Наибольшее к-во антибиотиков образуют актиномицеты: стрептомицин, тетрациклины, актиномицины, макролиды, новобиоцин, нистатин и др. В медицине и с/х широко исп. антибиотики грибного происхождения: пенициллин, цефалоспорины, гризеофульвин, трихотецин.
|
|
|
Гормоны. В больших объемах выпускают кортикостероиды ( кортизон, гидрокортизон, преднизон, дексаметазон, преднизолон ), котр. исп. при гормональных нарушениях и болезнях кожи; андрогены и эстрогены – противозачаточные ср-ва; спиронолактон – мочегонное ср-во.
