Состав питательных сред

Основным требованием, предъявляемым к составу питательной среды, является ее полноцен­ность для роста продуцента и обеспечения синтеза целевого продукта. Микроорганизмам нужны соединения, содержащие углерод, азотистые вещества, водород, кислород.

Углеводсодержащие источники углерода наиболее часто используются в питательных средах, среди них глюкоза, сахароза, лактоза, крахмал, гидрол, меласса, кукурузная мука, пшеничные от- РУби, молочная сыворотка, свекловичный жом, гидролизаты древесины, сульфитные щелока, гид­ролизаты торфа, сок растений, отходы спиртового производства, картофельный сок.

Так как подавляющее большинство продуцентов является аэробами, почти все углеводы потреб- ляются ими путем окисления и основными продуктами метаболизма являются диоксид углерода и вода. Накапливающиеся в процессе роста культуры промежуточные продукты окисления, та­кие, как кетокислоты, ди- и трикарбоновые кислоты, альдегиды, служат по мере потребления углеводов основным источником углерода в среде. Если состав среды подобран верно и процесс ве­дется правильно, то избыточного накопления промежуточных продуктов не происходит.

Используются также неуглеводсодержащие источники углерода. Это жидкие углеводороды (па­рафины), углеводородные газы (метан, этан, пропан, бутан), спирты (этанол, метанол), уксусная кислота.

Хорошим источником углерода в среде могут быть жиры и масла. Это следует помнить при ис­пользовании жировых пеногасителей. Потреблению жиров предшествует их расщепление на гли­церин и жирные кислоты. Жирные кислоты при интенсивной аэрации среды окисляются микро­организмами по типу р-окисления, при котором от молекулы кислоты отделяются двухуглеродные фрагменты и образуются кислоты с более короткой углеродной цепью. В дальнейшем происходит окисление до диоксида углерода и воды, но в процессе культивирования, пока в среде есть жир, наблюдается образование жирных кислот, и среда заметно подкисляется.

Источниками азота для микроорганизмов могут быть сложные органические вещества, их гид­ролизаты и минеральные соли. Богаты азотными веществами кукурузный экстракт, соевая и пше­ничная мука, гидролизат казеина и т.д. Минеральный азот многие микроорганизмы способны утилизировать в виде сульфата аммония, нитрата аммония, карбамида, аммиачной воды.

Часто в состав среды следует включать источники органического азота, действующим началом которых являются аминокислоты и белки. Наиболее распространенные среди них кукурузный эк­стракт, соевая мука, мука семян хлопка, мука семян льна, арахисовая мука, рыбная мука, кровя­ная мука, мясокостная мука, сухок молоко, продукты переработки животного сырья, дрожжевые автолизаты, мясной и рыбный пептоны.

Органические соединения и аммонийные соли содержат азот в восстановленной форме, поэтому он легко и быстро потребляется. Азот нитратов должен быть сначала восстановлен и потом уже ус­воен микроорганизмами. Этим объясняется большая скорость потребления аммонийного азота, чем нитратного, при их совместном присутствии в составе среды. Введение аммонийных солей при­водит к подкислению среды, так как в растворе остается анион кислоты; при введении нитратов среда подщелачивается за счет остающегося в растворе катиона соли. Для каждого продуцента источник азота следует подбирать индивидуально с учетом условий синтеза им целевого продукта.

Источники фосфорного питания. Фосфор участвует во многих реакциях обмена веществ в клетке. Кукурузная и соевая мука являются одновременно источниками углерода и фосфора. Неорганические источники также содержат азот. Это — аммофос (смесь моно-, ди- и триаммоний- фосфата), отдельно МАФ (моноаммонийфосфат) и ДАФ (диаммонийфосфат). Иногда применяют ортофосфорную кислоту, но обычно это наиболее дорогой источник фосфорного питания.

Большое влияние на синтез биологически активных веществ (БАВ) оказывает присутствие в среде минеральных элементов, которые необходимы микроорганизму в макро- и микроколичес­твах. Для микроорганизмов необходимы фосфор и сера, входящие в состав важнейших веществ клеток — нуклеотидов, белков, липидов, витаминов. Такие элементы, как железо, цинк, медь, кобальт и некоторые другие, требуются для синтеза ряда веществ в ничтожно малых количествах. Повышенное содержание микроэлементов часто приводит к торможению нормального роста и жизненных процессов клетки.

Для пеногашения используют жиры и масла, которые также могут быть источником пита­ния для микроорганизмов. Чаще всего используют животные жиры, олеиновую кислоту, под­солнечное, соевое, хлопковое, кукурузное масла. Из всех перечисленных пеногасителей раци­ональнее всего вводить олеиновую кислоту, так как остальные масла имеют пищевую ценность и используются в пищевой промышленности. Постепенно они заменяются синтетическими пеногасителями.

1.2.2.