УДК 577.1.002-03.883-82

ПРЕДИСЛОВИЕ

БЕКЕР М. Е. ВВЕДЕНИЕ В БИОТЕХНОЛОГИЮ. Пер. с латышского (Рига, 1974), 1978.

В книге изложены основы микробиологического получения белковых и хлебопекарных дрожжей, бактериальных удобрений, вакцин, липидов, полисахаридов, спиртов, органических кислот, аминокислот, витаминов, антибиотиков, ферментов. Показаны принципы микробиологической трансформации органических соединений и сущность очистки сточных вод. Эти вопросы рассмотрены в технологическом аспекте с краткой характеристикой биохимии и микробиологии каждого процесса.

В книге впервые систематизированы сведения по получению аминокислот, витаминов, липидов, микробных полисахаридов, по трансформации органических веществ. Для их производства служат отходы пищевой промышленности, которые не всегда рационально используются.

„ 31709-048 ,„ „„

Б '48—78

044(01)—78

© Издательство «Звайгэне», 1974 г.

© Перевод на русский язык. Издательство «Пищевая промышленность», 1978 г.

Микробиологические процессы широко используются в различных отраслях народного хозяйства. Успехи биологических и инженерных наук позволяют создать высокопроизводительные, основанные на промышленных методах управляемые процессы микробиологического производства ряда пищевых и кормовых продуктов, медикаментов, органических веществ.

Достижения биотехнологии позволяют ускоренными темпами развивать микробиологическую промышленность, в частности производство кормового белка, аминокислот, ферментов, витаминов, антибиотиков, средств биологической защиты растений, бактериальных удобрений и др.

Можно предвидеть возможность широкого использования микробиологических процессов в сфере сельского хозяйства, особенно при создании аграрно-промышленных комплексов. Уже имеются межколхозные дрожжевые заводы, обсуждаются проекты создания биоцехов при кормозаготовительных пунктах для рационального использования местного сырья и превращения малоценных отходов сельскохозяйственного производства в богатые белками и незаменимыми аминокислотами кормовые продукты.

Биотехнология тесно связана с технической микробиологией и биохимией. В биотехнологии применяются многие методы химической технологии, особенно на конечных этапах производственного процесса, при выделении веществ из культуральной жидкости или из биомассы микроорганизмов.

Чтобы получить какое-либо вещество микробиологическим путем, необходима соответствующая культура микроорганизмов. Надо знать физиологию этой культуры, т. е. комплекс процессов, протекающих в клетке, и условия, определяющие их протекание в желательном направлении. Следует отметить, что в промышленности биологические процессы осуществляются не только с помощью микроорганизмов, но и при помощи клеток или тканевых культур растений и животных, а также при использовании изолированных ферментов.

Провести микробиологический синтез на практике означает культивировать избранную культуру микроорганизмов в питательной среде определенного состава, строго соблюдать технологию, а также ограничить или полностью исключить нежелательную микрофлору. Во время культивирования клетки растут и размножаются. В результате активности находящихся в клетке ферментов не только увеличивается биомасса клеток, но иногда и синтезируются различные, часто очень полезные внеклеточные вещества, которые можно выделить из среды культивации.

В состав клеток микроорганизмов, так же как и в состав других живых клеток, входят белки, ферменты, аминокислоты, витамины, липиды и другие органические вещества, которые можно выделить из биомассы клеток, применяя методы химической технологии. Эту же биомассу можно использовать как источник получения перечисленных выше веществ для питания человека (дрожжи) и для целей животноводства. При оптимальных условиях в среде культивирования можно достичь выхода до 100 г/л сухой биомассы.

Микробиологическим процессам, протекающим в живых клетках, присущи огромные потенциальные возможности. Так, бактерии за сутки могут переработать объем веществ, в 30—40 раз превышающий массу самих клеток.

Клетки микроорганизмов растут и делятся очень быстро. Некоторые бактерии дают новую генерацию каждые 30 мин. Это значит, что за 5 ч из одной клетки может образоваться примерно 1000 клеток. Масса одной бактерии равна 0,2-Ю-9 мг, но масса образованной из нее биомассы через 16 ч равна уже 1 мг. В течение суток одна клетка образует около 1 кг биомассы, а в течение 2 сут—такое количество биомассы, которое трудно было бы вместить в один железнодорожный состав. Однако на практике прирост биомассы значительно меньше и новое поколение клеток, например дрожжевых, образуется через каждые 2—3 ч. При выращивании кормовых дрожжей в 1 м3 питательной среды за 1 ч можно получить около 3 кг биомассы дрожжевых клеток в пересчете на сухое вещество. Это означает, что с каждого кубического метра аппаратуры в течение суток можно получить около 30 кг белков. Для получения такого количества животных белков в сутки необходимо держать 100 коров, а для получения такого же количе