химический каталог




МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, пром. способ получения химический соединение и продуктов (например, дрожжей кормовых), осуществляемый благодаря жизнедеятельности микробных клетоколо Иногда к МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. относят также пром. процессы, основанные на использовании иммобилизованных клеток (см. Инженерная энзимология).

Некоторые продукты МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс., например пекарские дрожжи, давно использовались человеком, однако широкое применение МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. началось в 40-50-х гг. 20 в. в связи с освоением производства пенициллина. К этому же времени относится возникновение новой отрасли народного хозяйства - микро-биологическое промышлености.

В МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. сложные вещества образуются из более простых в результате функционирования ферментных систем микробной клетки. Этим он отличается от брожения, в результате которого также образуются различные продукты обмена веществ микроорганизмов (спирты, органическое кислоты и др.), но преимущественно в результате ферментативного распада органическое веществ.

М.с. использует способность некоторых организмов размножаться с большой скоростью (выделены бактерии и дрожжи, биомасса которых увеличивается в 500 раз быстрее, чем у самых урожайных сельское хозяйство культур) и к "сверхсинтезу" - избыточному образованию продуктов обмена веществ (аминокислот, витаминов и др.), превышающему потребности микробной клетки. Такие микроорганизмы выделяют из природные источников или получают их мутантные штаммы (например, мутантные штаммы плесневых грибов продуцируют пенициллин в 100-150 раз быстрее, чем природные). В качестве продуцентов находят применение культуры, полученные методами генетич. инженерии, в которых функционирует чужеродный для них ген, например: в бактерии кишечной палочки (Escherichia соli)-ген гормона роста человека.

Для МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. органическое соединение в качестве сырья применяют наиболее дешевые источники азота (например, нитраты или соли аммония) и углерода (например, углеводы, органическое кислоты, спирты, жиры, углеводороды, в том числе газообразные). МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. включает ряд последоват. стадий. Главные из них-подготовка необходимой культуры микроорганизма-продуцента, выращивание продуцента, культивирование продуцента в заданных условиях, в ходе которого и осуществляется МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. (эту стадию часто называют ферментацией), фильтрация и отделение биомассы, выделение и очистка требуемого продукта (если это необходимо), сушка.

Ферментацию проводят в спец. реакторах (ферментерах), снабженных устройствами для перемешивания среды и подачи стерильного воздуха. Управление процессом может осуществляться с помощью ЭВМ. Наиб. удобно ферментацию осуществлять непрерывным способом-при постоянной подаче питат. среды и выводе продуктов МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. Так производят, например, кормовые дрожжи. Однако большинство метаболитов получают периодической способом-с выводом продукта в конце процесса.

Для выделения и очистки веществ, получаемых с использованием МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс., используют экстракцию из водной фазы органическое растворителями при различные значениях рН, хроматографич. методы (в том числе ионообменную хроматографию), кристаллизацию,

осаждение. При выделении продуктов белковой природы (ферменты, токсины) предварительно осаждают белки сульфатом аммония или органическое растворителями. Мн. операции по выделению проводят на холоду вследствие нестабильности некоторых продуктов обмена веществ.

Ниже приведены наиболее важные продукты МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс.

А н т и б и о т и к и. Большинство антибиотиков накапливается вне клеток микроорганизма-продуцента, к-рыми в основные являются актиномицеты, некоторые грибы и бактерии (главным образом их мутантные формы). Антибиотики, употребляемые преимущественно в медицине, подвергаются высокой степени очистки. Антибиотики для лечения сельское хозяйство животных имеют специфический активность относительно наиболее распространенных для них заболеваний, например гельминтозов, кокцидиозов и др. Для добавки в корма обычно выпускают концентрат среды после выращивания в ней продуцента, иногда вместе с биомассой, содержащей значительной количество др. продуктов обмена веществ продуцента, в том числе витамины, аминокислоты, нуклеотиды и др.

А м и н о к и с л о т ы. Существ. преимущество МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. аминокислот - возможность их получения в виде природные изомеров (L-форм). Продуцентами аминокислот служат главным образом мутанты, лишенные ряда ферментных систем, благодаря чему происходит сверхсинтез необходимого продукта. Обычно используют бактерии, относящиеся к роду Brevibacterium. Наиб. удельная вес среди аминокислот, вырабатываемых мировой промышленостью, занимают лизин и глутаминовая кислота. Получены мутанты микроорганизмов, способные к сверхсинтезу всех кодируемых аминокислот.

Н у к л е о з и д ф о с ф а т ы. Развитие МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. нуклеотидов (ино-зиновой, гуаниловой и др. кислот) связано с перспективами получения искусств. пищи, где их используют в качестве вкусовых добавоколо При введении в состав среды для культивирования микроорганизмов метаболич. предшественников продуктов синтеза можно получать практически все известные нуклеозидфосфаты, в том числе АТФ. Накопление ну-клеозидфосфатов происходит преимущественно вне клеток микроорганизмов.

В и т а м и н ы, п р о в и т а м и н ы, к о ф е р м е н т ы. Методом МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. производят в основные витамин В12 и его коферментную форму. Продуцентами в этом процессе служат пропионо-вокислые бактерии. Для получения кормовых концентратов, содержащих витамин В12, на отходах бродильной промышлености (послеспиртовые, ацетоно-бутиловые барды и др.) применяют комплекс метанообразующих бактерий. Разработаны способы получения витамина В2, р-каротина и дрожжей, обогащенных эргостеринами. При использовании соответствующих метаболич. предшественников возможен также МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. никотинамидных коферментов, например никотинамидаде-ниндинуклеотида.

А л к а л о и д ы. Грибы рода спорыньи (Claviceps)-продуценты эргоалкалоидов, в основе строения молекул которых лежит гетероцикл эрголин. Некоторые из этих алкалоидов (например, эргометрин и эрготамин) используют как маточные средства. Описаны также многочисленные продуценты др. алкалоидов.

Г и б б е р е л л и н ы. Их МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. осуществляют при культивировании грибов, относящихся к классу аскомицетов (As-comycetes), например Gibberella fujikuroi. Выделяют гибберел-лины из фильтрата культуральной жидкости. По химический природе все они являются теграциклический карбоновыми кислотами, относящимися к дитерпенам.

Ф е р м е н т ы. Продуцентами ферментов служат многочисленные представители микроскопич. грибов, некоторые актиномицеты и др. бактерии. Технология получения ферментных препаратов упрощается, если фермент продуцируется в питат. среду. При выделении внутриклеточных ферментов необходимо предварительно разрушить клетки микроорганизмов. Для исследоват. работ, аналит. целей и т. п. обычно получают ферменты в виде гомогенных (индивидуальных) белков. При пром. переработке сельское хозяйство сырья в пищевая промышлености иногда применяют комплексные ферментные препараты. Так, при переработке растит. сырья ферментный комплекс должен содержать целлюлазы, гемицеллюлазы, пектиназы, протеазы и некоторые др. ферменты. Один из важнейших ферментов, получаемый с помощью МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс.,-глюкоизомера-за, катализирующая изомеризацию глюкозы во фруктозу. Образующийся глюкозо-фруктозный сироп используют в пищевая промышлености вместо сахарозы.

Б е л к о в о-в и т а м и н н ы е п р е п а р а т ы. Особое вни мание как источник белка привлекает микробная биомасса.

Производство такой биомассы на дешевом сырье рассматривают как одно из ср-в устранения растущего белкового дефицита в питании животных. Наиб. интенсивное развитие получили пром. методы МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. кормовых дрожжей, применяемых в виде сухой биомассы как источник белка и витаминов в животноводстве. Для выращивания кормовых дрожжей используют углеводороды, гидролизаты различные отходов деревообрабатывающей промышлености, непищевых растит. материалов (подсолнечная лузга, стержни кукурузных початков и т.п.), сульфитные щелока, различные виды барды и т. д. Дрожжи, которые используют для получения белково-витаминных препаратов из углеводородов, обладают специфический ферментными системами, позволяющими осуществлять акт первичного окисления углеводородов и затем ассимилировать их, накапливая значительной биомассу. Кроме жидких углеводородов в качестве ассимилируемых компонентов среды может быть использованы газы (например, метан), пропускаемые в среду, содержащую минеральных компоненты, в которой происходит размножение клеток метанокисляющих микроорганизмов. Для получения кормовых микробных препаратов в качестве компонентов среды может быть также использованы этанол, метанол, уксусная кислота. Культивирование дрожжей на углеводородах требует высокой культуры производства. В частности, необходима надежная герметизация аппаратуры, исключающая вынос микробных клеток в окружающую среду.

К числу продуктов МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. относятся также некоторые средства защиты растений, например бактериальные энтомопатогенные препараты, вызывающие гибель вредных насекомых и предотвращающие их массовое размножение, и многие бактериальные удобрения.

Частный случай МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с.-микробиологическое трансформация органическое соединений. Она осуществляется благодаря высокой активности специфический ферментных систем микроорганизмов, которые катализируют превращаются вещества без изменения его основные структуры. Наиб. изучена трансформация стероидных соединений, например их дегидрирование, деацетилирование и гидроксили-рование в строго определенных положениях. Благодаря широкой возможности подбора микроорганизмов (носителей специфический ферментных систем) метод микробиологическое трансформации получает все большее распространение.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


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

 

 

Реклама
беспокрасочное удаление вмятин цена
чёрные дверные ручки
магазин столов и стульев
киркоров шоу я санкт-петербург 26 ноября

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(18.11.2017)