scan0043 3

3. IZOLACJA, SELEKCJA, DOSKONALENIE I PRZECHOWYWANIE SZCZEPÓW PRZEMYSŁOWYCH

3.1. 3zo!aeja szczepów przemysłowych

Bardzo ważnym etapem w rozwoju każdego procesu biotechnologicznego jest pozyskanie szczepu mikroorganizmu zdolnego do przeprowadzenia określonej reakcji lub wytwarzania określonego produktu.

Podstawowymi źródłami mikroorganizmów są: środowisko naturalne oraz kolekcje czystych kultur. Środowisko naturalne jest niewyczerpanym źródłem mikroorganizmów. Pewna część z nich, może, zwłaszcza po udoskonaleniu, mieć znaczenie przemysłowe. Izolowanie takich mikroorganizmów jest swoistą sztuką. Wymaga często przeprowadzeniu wielu pracochłonnych badań.

Kolekcje szczepów zawierają mikroorganizmy, tzw. czyste kultury, o znanej charakterystyce. Mogą służyć materiałem wyjściowym do przekształcania i udoskonalania szczepu. Niektóre szczepy technologiczne można kupić w ramach licencji. W niektórych wypadkach zakup mikroorganizmu o znanej, przeciętnej charakterystyce technologicznej jest tańszy niż żmudne i kosztowne poszukiwanie szczepu w środowisku naturalnym. Należy jednakże pamiętać, iż kolekcje kultur zawierają ograniczony zasób mikroflory, zaś w naturalnym środowisku może istnieć szczep o znacznie lepszych własnościach technologicznych niż przechowywane w kolekcjach. W Polsce istnieje wiele kolekcji czystych kultur, o różnym zakresie i wielkości. Do najważniejszych z punktu widzenia technologii biochemicznej, należą: kolekcja Instytutu Biotechnologii Przemyślu Rolno-Spożywczego w Warszawie, kolekcja Wydziału Chemii i Technologii Żywności Politechniki Łódzkiej oraz kolekcja Akademii Techniczno-Ekonomicznej we Wrocławiu. Te trzy kolekcje są zarejestrowane w Światowej Federacji Kolekcji Kuitur (WFCC). Ponadto kolekcje kultur mają: SGGW AR w Warszawie, Instytut Przemyślu Mleczarskiego w Warszawie, Uniwersytet Poznański, Uniwersytet Jagielloński.

Pozyskiwanie szczepów o znaczeniu technologicznym, zwane często skri-ningiem Cocl angielskiego screcning), obejmuje cały zespół zabiegów mających na celu wykrycie i wyizolowanie spośród dużej liczby możliwych drobnoustrojów tych, które odpowiadają stawianym wymaganiom technologicznym. Istnieją pewne ogólne wskazówki wynikające ze znajomości fizjologii mikroorganizmów podejrzanych o posiadanie pożądanych cech, jak i metody postępowania zapewniające efektywność poszukiwań.

Poszukiwanie drobnoustrojów w środowisku naturalnym obejmuje następujące etapy: wybór miejsca i pobranie próbek mikroorganizmów, wstępną obróbkę próbek, namnażanie drobnoustrojów i selekcję czystych kultur, testowanie przydatności wyizolowanych szczepów do określonego procesu technologicznego.

Przy wyborze mikroorganizmu dla danego procesu technologicznego u-względniane są następujące kryteria:

1.    Charakterystyka odżywiania mikroorganizmu. Często wymagane jest aby w procesie technologicznym mogły być stosowane tanie media. W niektórych przypadkach substrat jest z góry określony (np. metanol, serwatka).

2.    Optimum temperatury. Wykorzystanie mikroorganizmów, dla których optymalna temperatura jest wyższa niż 40°C redukuje koszty chłodzenia w aparatach przemysłowych. Im wyższa dopuszczalna temperatura wewnątrz reaktora, tym większa różnica temperatur między medium i czynnikiem chłodzącym, co umożliwia zmniejszenie ilości czynnika chłodzącego. Ponadto prowadzenie hodowli drobnoustrojów w podwyższonych temperaturach zmniejsza ryzyko zakażenia organizmami szkodliwymi.

3.    Zdolność mikroorganizmu do wzrostu w aparaturze przemysłowej, odporność na typ procesu i stosowane materiały.

4.    Stabilność cech drobnoustrojów i odporność na manipulacje genetyczne.

5.    Produkcyjność, tzn. zdolność przetwarzania substratu w produkt z wysoką wydajnością, liczona w jednostce czasu.

6.    Łatwość wydzielenia produktu z medium pofermentacyjnego.

7.    Brak toksycznych produktów metabolizmu.

Ponadto, należy uwzględniać takie cechy mikroorganizmów, które ułatwiają prowadzenie procesów technologicznych. Należą do nich:

1)    odporność na infekcje,

2)    własności niepieniące mediów hodowlanych,

3)    odporność na niektóre składniki substratu pochodzenia naturalnego,

4)    odporność na niskie stężenie rozpuszczonego tlenu (dla mikroorganizmów aerobowych).

Przedstawione kryteria wprowadzają, w uproszczony oczywiście sposób, elementy ekonomiki produkcji już na etapie doboru.mikroorganizmu.

Oceny przydatności technologicznej danego mikroorganizmu można dokonać po uprzednim wyizolowaniu i namnożeniu w postaci czystej kultur)'.