Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

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

стенкам, образуются скопления клеток у фильтрующей поверхности, препятствующие прохождению новых порций биомассы через фильтр. По мере утолщения слоя биомассы на фильтре скорость протока жидкости через него падает.

Для фильтров непрерывного действия, рассчитанных на длительное пользование, предусматривают системы автоматического удаления слоя биомассы, забивающего поры. Биомассу сдувают с поверхности фильтра сжатым воздухом или срезают специальным ножом. Такие способы удаления биомассы характерны, в частности, для барабанного вакуум-фильтра, представляющего собой полый цилиндр, погруженный в культуральную жидкость. Внутренний объем барабана отделен от жидкости фильтрующим мелкопористым материалом. Ток жидкости через фильтрующий слой создается путем откачивания воздуха изнутри барабана вакуумным насосом.

Существуют также фильтры, предназначенные для однократного или многократного периодического использования. Среди них выделяются мембранные (например, тефлоновые) фильтры, позволяющие проводить фильтрацию очень разбавленных клеточных суспензий. Однако проблемой при использовании мембранных фильтров является их закупорка клетками, белками, коллоидными частицами. Приемы срезания или сдувания материала, закупоривающего поры, здесь непригодны, поскольку при этом мембранные фильтры повреждаются. Один из путей преодоления проблемы — покрытие мембран гидрофильным слоем, препятствующим контакту белков (коллоидов) с мембраной (S. Le Minh, Y. P. Billigheimer, 1985).

3. Центрифугирование. Метод основан на осаждении взвешенных в жидкости частиц с применением центробежной силы. Ценрифугирование требует более дорогостоящего оборудования, чем фильтрование. Поэтому оно оправдывает себя (B.Sikyta, 1984 е), если: а) суспензия фильтруется медленно; б) поставлена задача максимального освобождения культуральной жидкости от содержащихся частиц; в) необходимо наладить непрерывный процесс сепарации в условиях, когда фильтры рассчитаны только на периодическое действие. Центрифугирование и фильтрация в некоторых производственных процессах реализуются в комбинации — речь идет о фильтрационных центрифугах. Широко применяют центрифуги, где разделение жидкой и твердой фаз не связано с фильтрацией и основано лишь на центробежной силе. Используют центрифуги различных типов, классифицируемые по скорости вращения сосуда (стакана) для разделения биомассы и культуральной жидкости, по способу выгрузки осевшей биомассы и по другим критериям. Наиболее перспективны для осаждения биомассы центрифуги-сепараторы, в которых биомасса оседает на стенках вращаемого цилиндра или на тарелках специальной тарельчатой вставки.

§ 2. Методы разрушения клеток

Разрушение клеток (дезинтеграцию) проводят физическим, химическим и химико-ферментативным методами.

Наибольшее индустриальное значение имеет физическое разрушение: 1) ультразвуком; 2) с помощью вращающихся лопастей или вибраторов — метод, обычно используемый в пилотных и промышленных установках (В. Sikyta, 1984е); 3) встряхиванием со стеклянными бусами; 4) продавливанием через узкое отверстие под высоким давлением; 5) раздавливанием замороженной клеточной массы; 6) растиранием в ступке; 7) осмотическим шоком; 8) замораживанием — оттаиванием; 9) сжатием клеточной суспензии с последующим резким снижением давления (декомпрессия).

Физические способы разрушения более экономичны, чем химические и химико-ферментативные. Они осуществляются без применения дорогостоящих и дефицитных реактивов и ферментных препаратов. В то же время этим способам дезинтеграции клеток присуща определенная неизбирательность: обработка может отрицательно влиять на качество получаемого продукта. При тонкой регулировке условий дезинтеграции некоторые из физических методов позволяют целенаправленно выделить какую-либо одну фракцию внутриклеточного содержимого.

Осторожное и избирательное разрушение клеточной стенки возможно при использовании химических и химико-ферментативных методов. Так, клетки грамотрицательных бактерий обрабатывают лизоцимом в присутствии этилендиаминтетрауксусной кислоты, а клетки дрожжей—зимолиазой улитки или ферментами грибов, актиномицетов. К разрушению клеточной стенки микроорганизмов ведет обработка клеток толуолом или бутано-лом, что находит промышленное применение при получении дрожжевого автолизата и ряда ферментов (инвертаз, пеницил-линамидазы). Эффективный лизис клеток вызывают антибиотики полимиксины, тироцидины, новобиоцин, нистатин и другие, некоторые поверхностно-активные вещества, а также глицин. Можно использовать автолиз клеток при лимитированном по определенному субстрату росте или их лизис при заражении бактериофагами. Последний вариант сопряжен с риском неконтролируемого распространения фага в промышленных установках и поэтому не получил применения.

За дезинтеграцией клеток следует этап отделения фрагментов клеточных стенок. Используют те же методы, что и при сепарации клеток: центрифугирование или фильтрацию. Однако, соо-образуясь с размерами субклеточных частиц, п

страница 40
< 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
(26.09.2017)