scan0131

200

wania na preparaty enzymatyczne. Technologia preparatów enzymatycznych jest jedną z najlepiej rozwijających się dziedzin biotechnologii,

17.3. Selekcja szczepów

Obecnie większość technicznych preparatów enzymatycznych jest otrzymywana z dwóch gatunków mikroorganizmów: bakterii Bacillus oraz grzybów mikroskopowych Aspergillus. Szczepy selekcjonowane są zarówno pod względem wydajności otrzymywania określonego produktu, jak i innych cech technologicznych takich jak zdolność do utylizacji tanich źródeł węgla i energii, odporność na warunki hodowli, stabilność itd.

Główne cele, które próbuje się osiągnąć przez selekcję i doskonalenie szczepów, to:

-    zwiększenie wydajności wytwarzania enzymu,

-    uzyskanie mutantów tzw. konstytutywnych, to znaczy zdolnych do wytwarzania enzymu przy braku induktora,

-    uzyskanie mutantów odpornych na działanie represora,

-    uzyskanie szczepów dostosowanych do wzrostu w warunkach przemysłowych, w szczególności dotyczy to grzybów mikroskopowych hodowanych wgłębnie,

-    uzyskanie szczepów nie wytwarzających substancji toksycznych lub antybiotyków.

17.4. Media

Media hodowlane mogą być przygotowywane z surowców naturalnych, np. melasa, otręby pszenne, słoma itp. lub zestawiane sztucznie. Z reguły surowce naturalne są tańsze i bardziej efektywne.

Typowe surowce naturalne dla hodowli wgłębnej to: melasa, skrobia ziemniaczana lub kukurydziana, namok kukurydziany, mąka sojowa, wytłoki słodowe (odpad z produkcji piwa, źródło azotu, soli mineralnych), drożdże piwowarskie (zwykle w postaci suszonej lub autolizatu), wywar pogorzelniany.

W przypadku produkcji enzymów indukowanych odpowiedni induktor musi znajdować się w pożywce. W niektórych przypadkach induktorem jest substrat danej przemiany enzymatycznej, np. skrobia dla amylaz. Induktorami są również analogi substratu lub jego pochodne. Wysoką wydajność wytwarzania enzymów uzyskuje się dzięki optymalizacji składu pożywki.

Do hodowli w podłożach stałych używa się otrąb pszennych, ryżu, wysłodków buraczanych wzbogaconych w sole mineralne.

17.5. Typy hodowli

Stosowane są dwa główne systemy hodowli mikroorganizmów: w podłożach stałych (HPS) i hodowle wgłębne (HPC). Hodowle w podłożach stałych znajdują zastosowanie do hodowli grzybów mikroskopowych. Hodowla prowadzona jest w złożu substratu podstawowego (np.: ryż, otręby pszenne, ziarna). Należy rozwinąć odpowiednio powierzchnię, na której mogą rosnąć grzyby mikroskopowe. Wilgotność początkowa złoża wynosi ok. 40-70%. Dodawane są składniki mineralne: sole fosforowe i amonowe. Czas hodowli wynosi od 1 doby do 7.

Szczegółowo technika ta jest omówiona w rozdz. 7.5.

W hodowlach w podłożach ciekłych stosuje się typowe aparaty i techniki, takie same jak przy produkcji antybiotyków, czy biomasy. Różnice występują w składzie pożywek i warunkach prowadzenia procesu. Stosowane są reaktory o pojemności 10-100 m\ czas hodowli wynosi od 50 do 150 h. Hodowle prowadzone są w sposób okresowy. Zastosowanie hodowli ciągłej nie jest wskazane z uwagi na wykorzystanie szczepów zmutowanych, często o ograniczonej stabilności.

Czas prowadzenia hodowli zależy pod rodzaju enzymu. Dla jednych enzymów największa szybkość ich wytwarzania odpowiada fazie wzrostu wykładniczego, inne wydzielane są w największych ilościach w fazie stacjonarnej.

Jednym z rozwiązań jest prowadzenie hodowli dwuetapowo: w etapie pierwszym następuje intensywne namnożenie biomasy mikroorganizmów, zaś w etapie drugim, który może być prowadzony w odrębnym reaktorze i zmienionych warunkach, następuje wytwarzanie enzymu.

17.6. Wydzielanie i oczyszczanie enzymów

i

Metody wydzielania i oczyszczania różnych enzymów są zbliżone. Podstawowe zróżnicowanie pojawia się na pierwszych etapach procesu i wynika z typu hodowli: w podłożu stałym lub wgłębna bądź z rodzaju enzymu.

Podstawową techniką wydzielania enzymów z fazy stałej po HPS jest ekstrakcja wodna.

i