scan0047 2

32

3. Stosując hodowle ciągle z substratem danego enzymu oraz represorem katabolicznym można wyselekcjonować mutanty zdolne do utylizacji obu związków, a zatem odpornych na represję kataboliczną.

W przypadku metabolitów pierwotnych często jest łatwiej stworzyć odpowiednią technikę selekcyjną gdyż procesy kataboliczne są stosunkowo dobrze poznane. Biosynteza metabolitów wtórnych daleka jest jeszcze od dokładnego poznania, mało też wiadomo o mechanizmach kontrolujących wytwarzanie tych metabolitów. Z tego względu, przy doskonaleniu producentów metabolitów wtórnych, częściej stosuje się różnego typu metody przeglądu stochastycznego, które są bardziej pracochłonne i czasochłonne, ale również efektywne. Przykłady efektywności takich metod przedstawia tablica 3.1. W tablicy zamieszczono dane o uzyskiwanej wydajności wytwarzania antybiotyków przez szczepy przemysłowe. Zwiększenie wydajności jest w pierwszym rzędzie wynikiem prac nad doskonaleniem szczepów, chociaż swoja role odgrywa także postęp w dziedzinie inżynierii bioreaktorów i doskonaleniu warunków prowadzenia hodowli.

Tablica 3.1

Poprawa wydajności wytwarzania antybiotyków

Antybiotyk	Początkowa wydajność [U/cm^J| (rok)	Poprawiona wydajność (rok)	Poprawiona wydajność 1972
Penicylina	20 (1943)	8000 (1955)	15000
Streptomycyna	50 (1945)	5000 (1955)	15000
Chloroictracyklina	200(1948)	4000(1959)
Oksytcracyna	400 (1950)	6000(1959)	15000
Erytromycyna	100 (1955)	2000(1961)	3000

3.3.4. Polepszanie innych niż wydajność cech szczepów

Zwiększanie wydajności wytwarzania określonego metabolitu nie jest jedynym celem prac nad udoskonalaniem szczepu. Często duże znaczenie ma polepszenie innych własności technologicznych mających istotne znaczenie techniczne i ekonomiczne. Najważniejsze cechy zostały wymienione na początku tego rozdziału.

Bardzo ważna jest zdolność do zachowania przez szczep przemysłowy wysokiej produkcyjności przez długi czas. Utrzymanie wysokiej wydajności podczas przechowywania kultur jest możliwie dzięki stosowaniu odpowiednich technik przechowywania i zabiegów konserwacyjnych. Znacznie trudniej jest uniknąć spadku wydajności podczas hodowli. Spadek ten wynika z obecności w populacji mikroorganizmów niskoprodukcyjnych, spontanicznych mutantów, które często wykazują większą szybkość wzrostu od komórek wysokoprodukcyjnych. Efekt ten ma znaczenie w przypadku hodowli trwających dostatecznie długo, a także w hodowlach ciągłych. Z tego względu, w niektórych typach hodowli istotne znaczenie ma wyselekcjonowanie stabilnych szczepów producentów.

Hodowle bakterii mogą być zakażane fagami, co prowadzi do lizy komórek. Jedną z metod zmniejszenia ryzyka strat produkcyjnych w wyniku zakażeń fagami, jest wyselekcjonowanie takich szczepów, które są odporne na fagi wyizolowane z instalacji biotechnologicznych. Oczywiście stosowanie szczepów fagoodpornych nie chroni w pełni przed infekcjami gdyż mogą się pojawić nowe fagi lub mutanty. Z tego względu równic ważne, a często i ważniejsze, jest utrzymanie odpowiednich reżimów czystości i stcrylności podczas pracy instalacji. Właściwa higiena instalacji zapobiega także zakażeniom powodowanym przez „dzikie” szczepy mikroorganizmów. Dodatkowym zabezpieczeniem może być stosowanie szczepów produkcyjnych odpornych na wybrane antybiotyki, co umożliwia zastosowanie tych antybiotyków do ochrony przed infekcjami.

Pienienie się płynów fermentacyjnych powoduje wiele trudności technicznych. Najprostsze metody przeciwdziałania polegają na zastosowaniu środków antypieniących lub mechanicznych destruktorów piany. Kontrola poziomu piany w fermentowe jest znacznie łatwiejsza w przypadku gdy używane są szczepy o słabych własnościach pieniących. Dokładnie rzecz ujmując, chodzi o szczepy, podczas wzrostu których nic występuje silne pienienie się roztworu. Związane jest to ze specyficznymi produktami metabolizmu wytwarzanymi przez mikroorganizmy.

Niektóre składniki mediów hodowlanych, niezbędne dla wytwarzania produktu, mogą niekorzystnie oddziaływać na wzrost mikroorganizmów. Dla przykładu: kwas fenylooctowy będący prekursorem w wytwarzaniu penicylin jest toksyczny, w większym stężeniu, dla grzybów Penicillium chrysogemnn. Ważne jest zatem stosowanie szczepów P. chrysogenum odpornych na działanie tego kwasu.

Forma morfologiczna mikroorganizmów hodowanych wgłębnie (tzn. w roztworach pożywek) ma wpływ na ekonomikę oraz stosowane techniki procesowe. Dobitnym tego przykładem są hodowle grzybów strzępkowych. Ich forma morfologiczna zależy od ilości użytego inokulum, składu pożywki oraz szybkości obrotowej mieszadła. Z kolei od formy grzybni zależy intensywność napowietrzania oraz przebieg filtracji płynu pofermentacyjnego. Dzięki technikom krzyżowania (rekombinacji) szczepów o korzystnej formie morfologicznej oraz szczepów wysokoprodukcyjnych można uzyskać szczepy o korzystnych cechach technologicznych. W niektórych technologiach dąży się do uzyskania szczepów o dużej sporulacji, co ułatwia namnażanic materiału posiewowego. Z kolei w niektórych fermentacjach etanolowych korzystną cechą morfologiczną jest zdolność do flokulacji. Decyduje ona o czasie prowadzenia fermentacji oraz o łatwości wydzielenia biomasy z płynu pofermentacyjnego.