Особенности комплексной переработки бактериальной биомассы

Приведенные выше схемы комплексной переработки клеток промышленных микроорганизмов в равной мере применимы как в отношении дрожжей, так и бактерий. Однако клетки бактерий, в отли­чие от дрожжей, содержат то же количество нуклеиновых кислот — 7-12 %.

Схема данного производства представлена на рис. 22. Процесс предусматривает культивирова­ние в асептических условиях бактерий Methylomonas clara на метаноле, концентрирование клеток и их высушивание, т.е. она практически не отличается от технологии производства кормового микробного белка. Отличительной особенностью процесса переработки высушенной биомассы яв­ляется то, что высушенную биомассу при определенных условиях хранят несколько месяцев на складе (сборник 1). За это время в клетках бактерий происходит активация ферментов, преимуще­ственно РНК-аз, что приводит к необходимой степени деструкции РНК. Подготовленную таким об­разом биомассу, дополнительно подсушенную в распылительной сушилке 2, загружают в аппарат- экстрактор 3, где проводят экстракцию липидов бактерий метанол-аммиачным раствором при уме­ренной температуре 25-40 °С в течение 30 мин.

Обезжиренную биомассу из бункера 5 перегружают в реактор 9, где проводят экстракцию нук­леиновых кислот. Для этого ее разбавляют водой до содержания сухих веществ 10 % и проводят эк-

стракцию нуклеиновых кислот при температуре 90 °С, pH среды 7,5-8,5 в течение 1,5-2,0 ч. Де- нуклеинизированные клетки отделяют и отмывают от щелочи на сепараторе 10, собирают в проме­жуточном сборнике 11 и далее высушивают с получением белкового концентрата пищевого назна­чения. Бесклеточный экстракт, собранный в сборнике 12, содержащий смесь ДНК и низкомолеку­лярных РНК в соотношении 4:1, передают на ультрафильтрационную установку 17 с полыми во­локнами, удерживающими вещества с молекулярными массами свыше 100 кДа, где концентриру­ют ДНК при 10-кратном уменьшении объема. Полученный концентрат один раз промывают водой в режиме диафильтрации.

Концентрат, содержащий ДНК и высокомолекулярные белки, собранный в сборнике 15, направ­ляют на стадию выделения ДНК осаждением из водно-спиртового раствора в виде натриевой соли.

Для этого к готовому ретанту в охлажденном сборнике 13 добавляют 4 %-ный раствор гидрок­сида натрия в таком количестве, чтобы значение pH раствора составило 9,0. ДНК превращается в натриевую соль. В солевой раствор вносят 5-10 объемов метанола, что приводит практически к полному выпадению натриевой соли ДНК в осадок. Последний отделяют на нутч-фильтре 14, промывают свежим метанолом и высушивают в вакуум-сушильном шкафу при температуре не вы­ше 60 °С.

Пермеат, содержащий низкомолекулярную РНК, используют как сырье для производства 5'- нуклеотидмонофосфатов. Для этого пермеат, собранный в сборнике 16, нагревают до температуры 40 °С и пропускают через колонну 19, заполненную иммобилизованной фосфодиэстеразой змеино­го яда. Выходящий раствор 5’-нуклеотидмонофосфатов собирают в промежуточный сборник 18, откуда его направляют на стадию ионообменного разделения 4 мононуклеотидов. Ее проводят в ре­жиме хроматографии в колонных аппаратах, заполненных сильноосновным анионитом, исполь­зуя близкие к указанным выше условиям для выделения АТФ и АМФ. Из полученных элюатов ин­дивидуальных 5'-мононуклеотидфосфатов каждый выделяют осаждением из водно-спиртовых ра­створов с последующей очисткой перекристаллизацией из спирта. Очищенные мононуклеотиды высушивают в вакумм-сушильном шкафу при температуре не выше 50 °С и упаковывают. Все четыре препарата являются коммерческими продуктами.

Рис. 22. Технологическая схема комплексной переработки биомассы бактерий:

1 — бункер; 2 — распылительная сушилка: 3, 7, 9,13 — реактор; 4,8,14 — нутч-фильтр;

5,6,11,12,15,16, 20 — сборник; 10 — сепаратор; 17 — ультрафильтрационная установка; 18 — вакуум-сушильный шкаф; 19 — колонный аппарат с иммобилизованным ферментом фосфодиэстеразой змеиного яда

Дополнительная литература

1. Кейтс М. Техника липидологии./М.: Мир, — 1975. — 322 стр.

2. Земсков В.М., Лидак М.Ю. и др. Низкомолекулярная РНК: Получение, гидролиз и применение в медицине./Рига: Зинатне, — 1985. — 191 стр.

3. Грачева И.М., Гаврилова Н.Н., Иванова Л.А. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и жиров./М.: Пищ. пром-сть, — 1980. — 448 стр.

4. Биотехнология: Учебное пособие для вузов: Кн.5 / Под ред. Н.С. Егорова, В.Д. Самуилова. — М.: Высш. школа, — 1987.

Контрольные вопросы

1. Какие микроорганизмы используются в качестве продуцентов липидов?

2. Какие факторы и как влияют на культивирование продуцентов липидов?

3. Каковы особенности технологии экстракционного выделения биожира?

4. Расскажите об особенностях выделения фосфолипидов и свободных жирных кислот.

5. Расскажите о микробных липидах технического назначения.

6. Каким образом возможно получить убихинон и эргостерин?

7. Каковы особенности технологии получения дрожжевой РНК?

8. Расскажите о технологии получения нуклеозидов при гидролизе микробной РНК.

9. Каковы особенности выделения и получения очищенных препаратов рибонуклеозидов из гидро­лизатов РНК.

10. Каким образом возможно получить панкреатический гидролизат РНК?

11. Как возможно получить азотистые основания нуклеиновых кислот кислотным гидролизом РНК?

12. Получение гуанина и рибозы кислотным гидролизом гуанозина.

13. Получение инозина дезаминированием аденозина.

14. Получение аденозинфосфатов

15. Расскажите о технологии получения белковых изолятов.

16. Каковы особенности комплексной переработки бактериальной биомассы.

18.