Ферментативні мікробіальні процеси в м’ясному виробництві – №3

Мікробіальні клітини, опинившись в сприятливих для життєдіяльності умовах, після короткого терміну адаптації до середовища починають інтенсивно рости і розмножуватися. Потрібну для цього енергію вони отримують, засвоюючи жи­вильні речовини з середовища. Речовини середовища транспортуються крізь мембрану всередину мікробіальної клітини і піддаються дії ферментних систем. В результаті такої скоординованої дії вихідні речовини середовища перетворюються на продукти синтезу, які накопичуються в ферментаторі. При періодичному режимі процесу

по досягненню певної концентрації (продукту реакції або субстрату) процес зупиняється, ферментатор розвантажують, отриману культуральну рідину піддають переробці, а апарат готують до нового циклу. При безперервному режимі на певній стадії з ферментатора починають відводити частину культуральної рідини, а замість неї в апарат додають живильне середовище, тобто влаштовують протік. Швидкість протоку підбирають з таким розрахунком, щоб забезпечити стабільність обсягу біомаси в ферментаторі, а через це – стабільність процесу синтезу.

Процес культивування біомаси поділяється на декілька фаз. У першій, лаг-фазі (І), відбувається пристосування) мікроорганізмів до нових умов, тому нарощення біомаси не спостерігається. Навіть може спостерігатися в деякій мірі зменшення її за рахунок часткової загибелі матеріалу. В цій фазі відбувається набухання клітин, змінюється характер обмінних процесів. Мікроорганізми починають активно синтезувати речовини, необхідні для зростання і розмноження (нуклеїнові кислоти, білки, ферменти та ніші). Тривалість лаг-фази залежить від виду продуценту, якості посівного матеріалу, відповідності фактичних умов середовища оптимальним. Вона може продовжуватися від декількох хвилин до годин.

По закінченню адаптації мікроорганізми починають активно засвоювати поживні речовини середовища, швидко рости і розмножуватися. Ця фаза називається експоненціальною або логарифмічною. Таку назву друга фаза отримала через те, що обсяг біомаси зростає в експоненціальній залежності від часу культивування. В напівлогарифмічних координатах ця залежність лінійна. Кут нахилу кривої до осі абсцис у цій фазі характеризує максимальну швидкість зростання біомаси.

При безперервному режимі організації процесу проток в ферментаторі проводять на стаціонарній фазі розвитку біомаси, коли її обсяг найбільший, а відповідно й найбільша продуктивність процесу. По закінченні культивування культуральна рідина що утворилася в реакторі або виведена з нього протоком, піддається фракціонуванню та очищенню, які складають другий етап мікробіологічного процесу.

Культуральна рідина, отримана глибинним способом, завжди є колоїдною системою — суспензією, в якій є клітини продуцента, залишки субстрату та інших компонентів живильного середовища і продукти життєдіяльності мікроорганізмів, серед яких один або декілька є цільовими продуктами. Тому спочатку рідину піддають фільтруванню. Але, частіше за все, нативна культуральна рідина дуже погано фільтрується, тому її піддають коагуляції шляхом нагрівання, обробки електролітами, флокулянтами тощо. Попередньо скоагульована рідина фільтрується (фільтр-преси, вакуум-преси, вакуум-фільтри) або розділяється за допомогою сепараторів та центрифуг. Обидві фракції — мікробіальна маса і фільтрат в подальшому піддаються обробці відокремлено.

Мікробіальну масу переважно використовують як джерело білків. В залежності від властивостей клітинної оболонки масу можна використовувати по-різному. Якщо оболонка не заважає засвоєнню вмісту клітини, то масу обезводнюють або концентрують іншим шляхом. Якщо ж клітинна оболонка міцна і не руйнується при споживанні, то масу піддають дезінтеграції. Існує багато методів дезінтеграції: фізичні, хімічні та біологічні. До фізичних відносяться методи, пов’язані з руйнацією оболонки шляхом розмелювання, розтирання, заморожування, обробкою ультразвуком, екструзійна обробка та інші. При хімічній дезінтеграції оболонка руйнується під дією лугів, мочевини, амоніаку, перекису водню. Біологічна дезінтеграція полягає в обробці біомаси літичними ферментами, тобто ферментами, що розщеплюють мембрани.

Дезінтегровану біомасу піддають коагуляції, а потім фільтрують або центрифугують для видалення оболонки. Оболонку використовують як ентеросорбент. Фільтрат приєднують до попереднього і піддають обробці для видален­ня цільових продуктів. Спочатку фільтрат концентрують різними способами: вакуум-випарюванням, виморожуванням зайвої вологи або мембранним фільтруванням. У сконцентрованихфільтратах цільовий продукт видаляють осадженням, адсорбцією, кристалізацією, екстрагуванням тощо. Видалені таким чином цільові продукти в подальшому піддають очищеннюшляхом переосадження, перекристалізації, вибіркової екстракції, хроматографічного розділення, електрофорезу та іншими. Очищені препарати кристалізують і сушать. Таким шляхом отримують мікробіальні ферментні препарати, антибіотики, вітаміни, кислоти, засоби захисту рослин і багато інших речовин.

Питання для самоперевірки

1. Які речовини називають ферментами?.

2. Особливості дії ферментів.

3. Речовини, що активізують ферменти,

4. Характеристика біотехнології.

5. Мікробіальні процеси в мсному виробництві.

6. Отримання мікробіальних біомас.

Ви прочитали: "Ферментативні мікробіальні процеси в м’ясному виробництві – №3"
Читати далі