Основні типи біотехнологічних процесів
Виробництво амінокислот, органічних кислот, вітамінів
Виробництво амінокислот відноситься до однієї з найбільш передових областей біотехнології. Амінокислоти отримують шляхом хімічного синтезу або екстракцією з білкових гідролізатів.
Білки можуть виходити мікробіологічними шляхом більш ефективно, ніж шляхом хімічного синтезу, так як при біологічному синтезі використовуються мікроорганізми утворюють амінокислоти в біологічно активної L-формі. Як продуценти лізину вивчаються Brevibacterium lactofermentum і бактерії роду Corynebacterium, також запропоновані способи біотехнологічного отримання изолейцина, треоніну при використанні E. coli. Більшість досліджених штамів мікроорганізмів незалежно від їх систематичного положення переважно накопичують L-аланін і глутамінової кислоти. Значно менше штамів і в меншій кількості виділяють аспарагінову кислоту, лейцин, валін, ізолейцин, лізин. За кордоном 60% потужностей з виробництва амінокислот займають глутамінова кислота, далі йдуть метіонін, лізин і гліцин. Глутамінова кислота виробляється за участю в якості продуцента штаму Corynebacterium.
За допомогою мікроорганізмів можна отримати до 60 органічних кислот. Багато з них виходять в промисловому масштабі - ітаконовою, молочна, оцтова, лимонна, яблучна, бурштинова. Ці харчові кислоти використовуються як регулятори кислотності та консерванти. Лимонну кислоту отримують за допомогою Yarrowia lipolytica, Aspergillus niger, молочну - Endomycopsis fibuligera, Rhisopus oryzae,
Lactobacillus casei, бурштинову - Anaerobiospirillum succiniproducens. Оцтову кислоту отримують шляхом мікробіологічної конверсії водню і вуглекислого газу бактеріями Acetobacterium woodi і Clostridium aceticum.
Мікроорганізми містять багато вітамінів, які найчастіше входять до складу ферментів. Склад і кількість вітамінів в біомасі залежать від біологічних властивостей даної культури мікроорганізмів і умов культивування. Деякі вітаміни мікроорганізми синтезують, інші навпаки засвоюють в готовому вигляді з навколишнього середовища. Культура, здатна синтезувати будь-якої вітамін, називається автотрофної по відношенню до нього, якщо культура не здатна синтезувати даний вітамін, вона є авто-гетеротрофною.
Вітаміни синтезують в основному хімічним шляхом або отримують з природних джерел. Однак ергостерину, рибофлавін (В2), вітамін В12 і аскорбінову кислоту (мікроорганізми використовуються як селективні окислювачі сорбіту в сорбозу при виробництві вітаміну С) отримують мікробіологічними шляхом. Для синтезу вітамінів В1. В 2. О 6. В12 і аскорбінової кислоти також використовують кефірні грибки, а біфідобактерії - групи В, РР (нікотинова кислота) і Н, проте поки ці мікроорганізми не використовуються як продуценти вітамінів в промислових масштабах.
Мікроорганізми є джерелом отримання ліпідів спеціального призначення із заздалегідь визначеними властивостями. Мікробні жири замінюють рослинні (а в ряді випадків і перевершують) і можуть використовуватися в різних галузях промисловості, с.-г. медицині.
Отримання харчових ароматизаторів мікробіологічними шляхом може бути більш вигідним і продуктивним, ніж їх хімічний синтез або інші традиційні способи. Так, в США був розроблений екологічно безпечний біокаталітичний спосіб синтезу ваніліну з глюкози з
використанням генетично модифікованої штаму E. coli і грибного ферменту дегідрогенази. Аромат ваніліну при біотехнологічному його отриманні виявився в кілька разів інтенсивніше, ніж зазвичай.
Значні перспективи має використання грибних культур в якості продуцентів сирних, грибних, рибних ароматизаторів. Освоєно біотехнологічні способи отримання речовин, що імітують аромати суниці, малини, банана, кокоса, яблука, персика, мигдалю.
Мікроорганізми є важливим джерелом отримання полімерних матеріалів на основі полісахаридів. Цінним мікробним полисахаридом є декстран, утворений бактеріями роду Leucomonstoс. Декстран є основою отримання медичних препаратів (кровозамінників) і препаратів для біохімічних досліджень - сефадексе і ін. Молекулярних сит. Нуклеозиди, нуклеотиди та їх похідні також можна отримувати за допомогою мікроорганізмів.
Більшість харчових барвників синтезують хімічним шляхом, але деякі натуральні пігменти мікроорганізмів можуть бути з успіхом використані в якості барвників для харчових продуктів. Так, з гриба Monascus отриманий натуральний червоний харчовий барвник. З бактерій з Канарських островів отриманий рожевий барвник для морозива, крему, мила. Такі барвники нешкідливі і надають стійкий колір продуктів, що дозволяє припустити, що в майбутньому мікробіологічному виробництва барвників буде приділятися більше уваги, ніж в даний час.
Інші розділи: