Головна

Субстрати для культивування біооб'єктів.

  1. Глюконеогенез. Основні субстрати, ключові ферменти процесу. цикл Корі
  2. Методи і умови культивування ізольованих тканин і клітин організмів.
  3. Моделювання міграції багатокомпонентних розчинів (іони і молекули, колоїдні частинки, мікроорганізми і субстрати) і трансформації геологічного середовища
  4. МОВА ЯК ФУНКЦІЯ людського організму. ВНУТРІШНІ І ЗОВНІШНІ СУБСТРАТИ ДУМКИ

Живильні середовища для вирощування об'єктів біотехнології, тобто продуцентів тих чи інших сполук, можуть бути невизначеного складу і включати різні біогенні добавки (рослинні, тваринні або мікробні) - м'ясний екстракт, кукурудзяну муку, морські водорості і т. п. Застосовуються також середовища з чистих хімічних сполук певного складу, так звані синтетичні.

Компонентний склад середовищ визначається поживними потребами продуцента. У багатьох процесах використовують в якості об'єктів гетеротрофні організми, які в даний час поділяються на: органоавтотрофи (вживають органічні речовини як джерела енергії), літогетеротрофи (використовують органічні речовини як джерела вуглецю) і органогетеротрофи (для яких органічні речовини служать і джерелами енергії, і джерелами вуглецю).

Для приготування поживних середовищ в біотехнології використовуються різноманітні субстрати, які повинні відповідати певним критеріям. Субстрат являє собою сировину для отримання цільового продукту і повинен бути недефіцитним, дешевим, по можливості доступним.

Досить добре утилізованим джерелом вуглецю для біотехнологічних цілей є рослинна біомаса і, в меншій мірі, біомаса тваринних організмів. На основі цих джерел засновано давно існуюче виробництво алкоголю з зерна і сиру з молока. Рослинні джерела можуть розглядатися як практично невичерпні. Найбільша частка біомаси утворюється у вигляді деревини. Продукція сільського господарства становить лише 6% первинної продукції за рахунок фотосинтезу, хоча саме з цієї кількості виходить основна частина їжі для людей і тварин, а також багато необхідні матеріали (наприклад, для текстильної та паперової промисловості).

Біомаса сільського і лісового господарства в даний час є значним економічним потенціалом в багатьох країнах, в першу чергу в тропічних і субтропічних регіонах.

Природні сировинні матеріали.Джерелом природної сировини є сільське господарство і галузі лісівництва. Отримувані в цих галузях матеріали являють собою сполуки різної хімічної складності і включають цукру, крохмаль, целюлозу, геміцелюлози і лігнін.

Найбільш підходящим і доступним живильним субстратом для біотехнологічних процесів є сировина, яка використовується у виробництві цукру - цукровий буряк і цукровий очерет. Однак в даний час в світі традиційне використання цукру поступово знижується, і він замінюється більш ефективними підсолоджувачами. Уже зараз цукрова тростина використовується як субстрат для бразильської "паливної" програми (виробництво етанолу як пального для двигунів внутрішнього згоряння). Бразильський приклад швидко переконує багато інших країн в перспективності такої нової технології.

Істотну значимість представляють крахмалосодержащие сільськогосподарські продукти, що включають різні злаки, такі як кукурудза, рис, пшениця, картопля, різні коренеплоди, солодка картопля і маніока.

Половину висушеної рослинної маси як сільськогосподарського, так і "лісового" походження становить один з найпоширеніших біополімерів - полісахарид целюлоза, що є цінним джерелом енергії та вуглецю. Чистий целюлоза може бути досить легко разрушена шляхом хімічного або ферментативного гідролізу до розчинних цукрів, які потім легко піддаються ферментації (зброджування) мікроорганізмами з утворенням етанолу, бутанолу, ацетону, одноклітинного білка, метану і багатьох інших продуктів. У цьому плані значних успіхів досягнуто в США, Швеції, Британії.

Найбільші труднощі зустрічаються при спробах утилізації деревини, в якій целюлоза знаходиться в комплексі з геміцелюлозою і лігніном. Лігноцелюлозних комплекси характеризуються дуже високим ступенем стійкості до біодеградації.

Використання побічних продуктів в якості сировини для біотехнології.Однією з головних завдань біотехнології є максимальне використання величезних обсягів органічних відходів, повсюдно що утворюються в світовому виробництві. Біотехнологічна утилізація цих відходів, по-перше, забезпечить видалення джерел забруднення (наприклад, стічних вод), а по-друге, зумовить перетворення цих відходів в корисні цільові продукти. Так, багато побічні матеріали харчової промисловості виявляються економічно малозначними і часто викидаються в магістральні водні системи, обумовлюючи сильне забруднення зовнішнього середовища. У зв'язку з цим, досить перспективною може бути розробка технології їх утилізації в якості біотехнологічного сировини, з витяганням подвійний вигоди.

Широко розповсюдженими видами відходів, які знайшли вже зараз застосування в біотехнологічних процесах в якості сировини для ферментації, є меляса (чорна патока) і молочна сироватка. Меляса є побічний продукт, що з'являється при виробництві цукру, і містить до 50% цукрів. Меляса широко використовується як поживний субстрат для ферментаційних процесів у виробництві антибіотиків, органічних кислот і комерційних дріжджів для хлібопечення; крім цього, вона використовується в чистому вигляді в якості добавки в корми тваринам. Сироватка, що отримується при виробництві сиру, також може бути використана в якості поживного субстрату для ферментації.

Більш складні продукти відходів, такі, як солома і жом (відхід цукрового виробництва), також наявні в великих кількостях і в багатьох місцях, у міру поліпшення процесів розщеплення лігноцелюлозних з'єднань все більше знаходять застосування в біотехнологічних виробництвах.

Хімічні та нафтохімічні субстрати.З розвитком біотехнологічних процесів в комерційних масштабах для виробництва одноклітинного білка, а також ряду інших органічних продуктів багато поживних речовин хімічного та нафтохімічного походження набувають важливу роль в якості поживних субстратів для ферментації. Перевага таких субстратів полягає в тому, що їх можна отримувати в різних країнах світу. Наприклад, метанол і етанол. Найкращим субстратом з компонентів нафти є н-алкани з числом вуглецевих атомів від 10 до 20. Їх можуть утилізувати більшість бактерій і дріжджі. Однак і нафту, і газ також виснажуються. Тому біотехнології орієнтуються на поновлювані джерела сировини. Велика увага приділяється різним видам рослинної маси: плоди, соки, бульби, трав'яна маса і згадувана вище деревина. Використовуються також відходи сільського господарства, деревообробної та паперової промисловості, а також багатьох галузей харчової промисловості. Можливість використання перерахованих сировинних матеріалів є основою створення безвідходних виробництв.

Селекція біотехнологічних об'єктів. | ПРОЦЕСІВ


Предмет біотехнології. | Розвиток біотехнології в СНД. | Розвиток біотехнології в Білорусі. | Перспективи розвитку біотехнології, використання біотехнологічних процесів в різних галузях народного господарства. | Ключові слова і поняття | Мікроорганізми як основні об'єкти біотехнології. | Біореактори. | Конструкція біореакторів. | Спеціалізовані ферментацій процеси. | І МОДИФІКАЦІЯ ПРОДУКТІВ |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати