Теоретические основы. К сырью для биотехнологических производств предъявляют ряд требований:

 

К сырью для биотехнологических производств предъявляют ряд требований:

- оно должно обеспечивать образование требуемого продукта;

- среда должна быть доступной (для дешевых продуктов, а для очень дорогих можно применять дорогие среды);

- питательная среда должна обеспечить легкое выделение продукта;

- среда должна быть не токсичной и не загрязнять окружающую среду.

Сырье для процессов ферментации прежде всего решает про­блему формирования питательных сред, в которых должны содер­жаться необходимые элементы для построения биомассы микро­организмов; среда является также средой обитания микроорганиз­мов. Элементный состав биомассы мик­роорганизмов, главным образом основных элементов, составляю­щих до 95—96% сухой массы клеток. Это углерод (50%), водород (8%), кислород (20%), азот (14%), фосфор (3%) и сера (1%). Кроме того, в клетках содержится 3—4% макроэлементов — та­ких, как калий (до 1%), натрий (до 1%), кальций (до 0, 5%), маг­ний (до 0, 5%) и железо (до 0, 2%). Их содержание в биомассе срав­нительно велико. Микроэлементы входят в биомассу в следовых количествах (в целом до 0, 3%), в том числе марганец, кобальт, медь, молибден, цинк, бор и др. Повышенные концентрации этих элементов ока­зывают ингибирующее действие на развитие микроорганизмов, но без их микродоз обойтись нельзя.

Витамины требуются для развития многих микроорганизмов ауксогетеротрофов — неспособных синтезировать их самостоя­тельно. Чаще всего необходим комплекс витаминов группы В — тиамин, никотиновая кислота, пантотеновая кислота, пиридоксин, инозит и биотин (последнего недостает чаше всего). Но ко­личество витаминов требуется довольно малое (тысячные доли миллиграмма в литре среды), они могут находиться в натуральном сырье. Потребности микроорганизмов в питании разнообразны, они идут от физиологии и являются основой рецептуры сред. Универ­сальных сред нет.

По физическому состоянию среды могут быть твердые (агар-агар, желатин и т. д.), жидкие и сыпучие (увлажнен­ные отруби, зерно, солома, опилки).

По составу среды могут быть натуральными или синте­тическими. Натуральные среды включают в себя продукты живот­ного или растительного происхождения, сложные и непостоянные по составу. Синтетические среды составляются из определенных химических соединений, обычно из небольшого числа веществ. Они более дороги и менее продуктивны. В них-то и необходимо вносить макро- и микроэлементы, а также витамины.

Сырье представляет собой имеющиеся в распоряжении конк­ретные вещества, чистые или комплексные, которые содержат не­обходимые питательные компоненты. Они должны быть доступ­ными и не очень дорогими и не содержать вредных примесей. По­этому на каждый вид используемого сырья (в том числе и нату­рального) должны быть стандарты, определяющие его качество.

Вода — по массе самый значительный вид сырья, хотя и самый дешевый. Например, на 1 т пекарских дрожжей при производстве расходуется 150—180 м³ воды. Многие виды продуктов биотехно­логии определяются качеством воды (взять хотя бы пиво, вино). Рассмотрим основные требования к этому виду сырья. Вода должна быть биологически чистой (не более 100 микроор­ганизмов в 1 мл воды), бесцветной, без привкуса и запаха, не дол­жна давать осадка. Сухой остаток воды после выпаривания — не более 1 г/л, общая жесткость — не более 7 мг-экв/л. Слишком же­сткая вода неблагоприятно влияет на процессы ферментации. По содержанию вредных примесей введены следующие ограничения:

свинец — до 0, 1 мг/л;

мышьяк — до 0, 05 мг/л;

фтор — до 1, 5 мг/л;

цинк — до 5, 0 мг/л;

медь — до 3, 0 мг/л.