Методы дезинтеграции клеток.

Конечные стадии получения целевого продукта.

Существует 5 стадий биотехнологического производства.

Две начальные стадии включают подготовку сырья и биологически действующего начала. В процессах инженерной энзимологии они обычно состоят из приготовления раствора субстрата с заданными свойствами (рН, температура, концентрация) и подготовки партии ферментного препарата данного типа, ферментного или иммобилизованного. При осуществлении микробиологического синтеза необходимы стадии приготовления питательной среды и поддержания чистой культуры, которая могла бы постоянно или по мере необходимости использоваться в процессе. Поддержание чистой культуры штамма-продуцента - главная задача любого микробиологического производства, поскольку высокоактивный, не претерпевший нежелательных изменений штамм может служить гарантией получения целевого продукта с заданными свойствами.

Третья стадия - стадия ферментации, на которой происходит образование целевого продукта. На этой стадии идет микробиологическое превращение компонентов питательной среды сначала в биомассу, затем, если это необходимо, в целевой метаболит.

На четвертом этапе из культуральной жидкости выделяют и очищают целевые продукты. Для промышленных микробиологических процессов характерно, как правило, образование очень разбавленных растворов и суспензий, содержащих, помимо целевого, большое количество других веществ. При этом приходится разделять смеси веществ очень близкой природы, находящихся в растворе в сравнимых концентрациях, весьма лабильных, легко подвергающихся термической деструкции.

Заключительная стадия биотехнологического производства - приготовление товарных форм продуктов. Общим свойством большинства продуктов микробиологического синтеза является их недостаточная стойкость к хранению, поскольку они склонны к разложению и в таком виде представляют прекрасную среду для развития посторонней микрофлоры. Это заставляет технологов принимать специальные меры для повышения сохранности препаратов промышленной биотехнологии. Кроме того, препараты для медицинских целей требуют специальных решений на стадии расфасовки и укупорки, так должны быть стерильными. Далее приводится характеристики каждой из стадий промышленного микробиологического синтеза.

34. Отделение биомассы. Разделениекультуральной жидкости и биомассы- сепарация. Это 1-ый этап очисткицелевого продукта. Иногда сепарации предшествуют спец. Обработка культуры- изменение рН, нагревание, добавление коагулянтовбелков.

Виды сепарации:

1. Флотация. Если клетки продуцента в биореакторе из-за низкой смачи­ваемости накапливаются в поверхностных слоях жидкости, то жидкость предва­рительно вспенивают, затем отделяют ее верхний слой с клетками. Флотаторы различных конструкций сцеживают, откачивают или соскребают пену, состоя­щую из пузырьков газа с прилипшими к ним клетками. Флотацию широко ис­пользуют как первый этап отделения дрожжевой массы для осветления культу­ральной жидкости.

2. Фильтрация - задержание биомассы на пористой фильтрующей пе­регородке. Применяют фильтры однократного или многократно использования: барабанные, дисковые, ленточные, тарельчатые, карусельные, вакуум-фильтры, фильтр-прессы различных конструкций, мембранные фильтры. Диаметр пор мо­жет превышать размеры клеток. Иногда биомассу сдувают с поверхности фильт­ра сжатым воздухом или срезают специальным ножом.

3. Центрифугирование - осаждение взвешенных в жидкости частиц с применением центробежной силы. Требует более дорогостоящего оборудования, чем фильтрование. Поэтому оно оправдывает себя, если: а) суспензия фильтрует­ся медленно; б) поставлена задача максимального освобождения культуральной жидкости от содержащихся частиц; в) необходимо наладить непрерывный про­цесс сепарации в условиях, когда фильтры рассчитаны только на периодическое действие.

Центрифугирование и фильтрация иногда реализуются в комбинации, в фильтрационных центрифугах. Перспективны для осаждения биомассы центрифуги-сеператоры, в которых биомасса оседает на стенках вращаемого цилиндра или на тарелках специальной тарельчатой вставки.

Методы дезинтеграции клеток.

Дезинтеграция-это процесс измельчения различных мат-в и созд-е на ее основе эф-х аппаратов.Термин «Дезинтеграция» в биотех-и означает:

1)процесс необратимого анатомического нарушения целостности клеток;

2)измельчение, раздробление, разложение на части;

3)дезинтеграция вируса – распад вириона на составные части, наступающий в процессе вирусной инфекции, или под действием физ-х фак-в, противомикробных веществ, прежде всего ПАВ.

В настоящее время дезинтеграция имеет большое народно-хозяйственное

значение и распространение во многих отраслях промышленности, в том числе и в микробиологической. Методы дезинтеграции клеток играют значительную роль в области фундаментальных исследований, затрагивают важнейшие прикладные и технологические аспекты современной биотехнологии связанные с ней различные отрасли микробиологической промышленности. Кл-ки м/о хар-ся такими пар-ми, как геометрические размеры, плотность, прочность и упруго-вязкие св-ва оболочки.Величины этих пар-в влияют на вероятность их разруш-я при дезинтеграции, а особенно на прочностные харак-ки кл-к. В зав-ти от прочности кл-к для их разруш-я м.б.испол-ны различные методы дезинтеграции. К наиболее распростр-м можно отнести механические, ультразвуковые,экструзионные, десорбционные и др.

Основные объекты – живая кл-а идезинтегратор, аппарат для разрушения кл-к и тканей.Дезинтеграция-комплекс биол-х и биотех-х проц-в,она позволяет изучить субклеточную орг-ю биол-х объектов, а также испол-ть в прикладной биотехнологии фунционально активные и структурно интактные популяции субклеточных компонентов живой кл-и. Т.о., дезинтеграция кл-к явл.важным научным направл-ем в биотех-и связана с проблемой комплексной переработки микробной биомассы для получения белковых веществ пищевого и кормового назначения,ряда биологически активных и важных для медицины и народного хозяйства продуктов микробиологического синтеза.

В настоящее время можно определить три направления практического применения методов искусственной дезинтеграции клеточных систем:

1.Дезинтеграция живого вещества(животной,растительнойимикробной

биомассы)для производства продуктов пищевого,кормового и технического назначения.2.Дезинтеграция как способ стерилизации и инактивации живых систем.3.Дезинтеграция как инст-т для искус-го вскрытия кл-к и кл-х систем.

При этом основной задачей дезинтеграции является извлечение функционально активных структур и биополимеров.

36. Выделение целевых продуктов. Осаждение раствор.в-в осущ-ся физическими (нагревание, разведение или концентрирование, охлаждение р-ра) или хим.воздействиями, переводящими растворенное в-во в малорастворимое состояние.

Экстракцияизвлечение продукта из твердого (твердо- жидкофазная) или жидкого (жидко-жидкофазная) образца. К твердо-жидкофазной экстракции относится обливание образца водой с целью извлечения из него растворимых веществ, например солей металлов из руд, подвергнутых бактериальной обработке, или растворимых продуктов из массы субстрата (соломы и т.д.) при твердофазном культивировании. Применяют органические растворители, например, при экстракции клеточной массы ацетоном, переводящим в раствор ряд липидных и белковых компонентов.

Жидко-жидкофазная экстракция - добавление органических растворителей для извлечения из культуральной жидкости антибиотиков, витаминов, каратиноидов, липидов, некоторых гидрофобных белков. Витамин В12 экстрагируют фенолом и его производными (крезол, другие алкилфенолы, галогениды). Используют бензиловый спирт, особенно в щелочных условиях. Фосфолипиды извлекают путем экстракции хлороформом.

Полностью избежать нагревания, губительного для многих ценных веществ, позволяют методы холодовой экстракции (криоэкстракции). Она как бы нивелирует различие между твердым субстратом и культуральной жидкостью, поскольку и то и другое находится в замороженном состоянии. Криоэкстракция осуществляется растворителями, кипящими при низких температурах и находящимися при комнатной температуре в газообразном состоянии. Криоэкстракция может использоваться в комбинации с криоконсервацией клеток. Урожай клеток длительное время хранится без потери свойств в условиях глубокого замораживания. Адсорбция - частный случай экстракции, при котором экстрагирующим веществом из жидкой или газовой фазы является твердое тело. Хорошими адсорбентами являются древесный уголь, глины с развитой пористой поверхностью. Путем адсорбции из культуральной жидкости выделяют антибиотики и витамины.

Ионообменная хромотография, колонка наполняется гранулами адсорбента, кот. несут заряж-е катионные (NH4) или анионные (SO4) группы, способные захватывать ионы против-го заряда. Данный метод используется для выделения ионизированных в-в из жидкости, а также для очистки нейтральных соединений от примесей ионной природы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: