Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

Автор Н.С. Егоров, В.Д.Самуилов, А.В. Олескин

помощью концентрированных кислот, при высоких температурах и давлении, с применением оборудования из прочных и коррозионно-стойких материалов. В поисках методов, позволяющих упростить и удешевить оборудование, биотехнологи в последние годы обращаются к «газообразным, кислотам» — S02 (который при взаимодействии с водой образует H2S03) и С02 (переходящий в Н2СОз). Эффективность и полнота гидролиза целлюлозы резко возрастают при радиационно-химической обработке целлюлозы в атмосфере С02. Это объясняется действием продуктов радиолиза С02 (В. И. Огарков и др., 1985). Перспективным направлением является также ферментативный гидролиз целлюлозы.

Гемицеллюлозы, основным компонентом которых служит ксилан (полимер, построенный из остатков ксилозы и небольшого количества арабинозы и глюкуроновой кислоты),— это не только отход, отделяемый при гидролизе растительного сырья, но они имеют и самостоятельное значение в качестве биотехнологичег ского сырья. Ксилан — второй по распространенности растительный биополимер. Химический гидролиз ксилана происходит с образованием веществ, токсичных для микроорганизмов (P. Bie-1у, 1985). В связи с этим в последние годы осваивают ферментативный гидролиз ксилана.

Биотехнология не ограничивается применением растительных отходов. Наблюдается тенденция к созданию биотехнологических цепочек, когда отходы или побочные продукты одного биотехнологического процесса используются как дешевое сырье для другого. На отходах, остающихся при микробиологическом получении этанола, можно выращивать кормовые дрожжи. Разработан способ получения биомассы, при котором на гидролизатах растительного сырья выращивают дрожжи, а фильтрат культуральной жидкости затем идет на синтез грибного белка. Известен также способ производства дрожжевой массы на фильтратах культуральной жидкости грибов (И. В. Стахеев и др., 1985). Предполагают использовать биомассу одного вида организма как субстрат для культивирования другого. Преимущество такого подхода в том, что малоценное сырье, на котором не растет непосредственно продуцент, может служить подходящим субстратом для культивирования клеток, «скармливаемых» этому продуценту.

В последние годы все возрастающее значение приобретает твердофазное культивирование, позволяющее резко снизить издержки производства, связанные с конструированием и эксплуатацией биореакторов. Рассматриваемый метод культивирования восходит к глубокой древности: в Японии он издавна известен как способ производства кодзи — продукта, аналогичного по свойствам ячменному солоду. Традиционная японская пища мисо готовится путем заражения твердой массы соевых бобов грибами рода Aspergillus, предварительно выращенными на зернах риса. Большие надежды на твердофазное культивирование возлагают в связи с биоконверсией растительного сырья, в том числе прямого превращения целлюлозы, ксилана, крахмала, хитина в этанол, ацетат и другие низкомолекулярные вещества.

Интересной идеей является освоение газообразных питательных сред. В газообразном состоянии при комнатной температуре находятся многие биотехнологические субстраты; список этих веществ удлиняется еще более при культивирозании термофильных и особенно экстремально термофильных микроорганизмов. Такие субстраты, как Нг, СН4, СО, плохо растворимы в воде, поэтому для решения проблемы массопередачи из газа в жидкость их приходится пропускать через культуральную среду. Известно в то же время, что микроорганизмы могут длительное время жить и развиваться во взвешенном состоянии — в виде аэрозолей в увлажненном воздухе или смеси газов, содержащей необходимый для культивирования субстрат. Представляется заманчивым создание газофазного биореактора.

Таким образом, биотехнология в настоящее время все более ориентируется на разнообразные виды недорогого, доступного и возобновляемого сырья, наиболее важным видом которого является растительная масса. При конверсии субстратов в биотехнологических процессах стремятся наладить безотходное производство, когда отходы одного процесса служат сырьем для последующего.

§ 2. Принципы действия

и конструкции биореакторов

Биотехнологические процессы принципиально не отличаются от процессов химического синтеза. Для них характерны такие этапы, как загрузка субстратов для реакций синтеза, превращения субстратов, отделение и очистка целевого продукта. Процессы обоих типов могут быть периодическими и непрерывными. Существуют принципы, общие по форме, но различающиеся по практической реализации. В первую очередь, это принцип масштабирования — поэтапного увеличения объема аппаратов и принцип однородности физико-химических условий — температуры, рН, концентрации растворенных веществ, включая Ог и другие газы, во всем объеме аппарата.

В биотехнологических процессах нередко используют реакторы для химического синтеза, что, однако, порождает серьезные проблемы. Нередко терпят неудачу попытки непосредственно применить в области биотехнологии уравнения для расчета параметров процесса, разработанные для химической технол

страница 25
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

Скачать книгу "Биотехнология. Проблемы и перспективы" (4.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(23.08.2017)