Микробиология и биотехнологии

Отходы, содержащие значительные количества ферментируемых органических соединений, можно подвергать биологической обработке в анаэробных условиях. Хотя анаэробная обработка применяется во многих процессах, основной сферой использования этого метода является переработка избыточного активного ила (рис. 6.3 и 6.5), образующегося при биологической очистке сточных вод.

Активный ил с большим содержанием биопродуктов, образующийся в рассмотренных выше процессах, часто подвергают еще одной операции аэробной обработки; фактически она повторяет описанную в предыдущих разделах, но в отсутствие поступления свежих сточных вод.

Понятно, что природа и концентрация загрязняющих веществ в сточных водах зависят от их источника. Существуют два основных вида сточных вод - промышленные и бытовые. Последние загрязнены главным образом уличным мусором, моющими средствами и экскрементами.

Бытовые и промышленные сточные воды представляют собой сложную смесь, в состав которой входят различные питательные вещества и самые разнообразные микроорганизмы, поэтому для обработки стоков необходимо такие большое количество различных протистов. Эти организмы конкурируют в потреблении питательных веществ, уничтожают друг друга и взаимодействуют многими другими путями, характерными для небольшой экологической системы.

Присутствующая в почве микрофлора оказывает непосредственное влияние на ее плодородие, а, следовательно, и на повышение урожайности. Почвенные микроорганизмы в процессе роста и развития улучшают структуру почв, накапливают в них питательные вещества, превращая органические и неорганические соединения в легкоусвояемые растениями компоненты питания.

Убытки сельского и лесного хозяйства от насекомых-вредителей ежегодно исчисляются в мире около 100 млрд долларов. Долгое время для борьбы с ними использовались ядохимикаты, но, во-первых, они зачастую токсичны для животных и человека, а, во-вторых, ко многим ядохимикатам у насекомых развивается устойчивость. Все это привело к необходимости поиска новых эффективных средств борьбы.

Микопротеин - это пищевой продукт, состоящий в основном из мицелия гриба. При его производстве используется штамм Fusarium graminearum, выделенный из почвы. Микопротеин производят сегодня на опытной установке методом непрерывного выращивания. В качестве субстрата используется глюкоза и другие питательные вещества, а источниками азота служат аммиак и аммонийные соли. После завершения стадии ферментации культуру подвергают термообработке для уменьшения содержания рибонуклеиновой кислоты, а затем о...

Крупномасштабное культивирование микроорганизмов как прямой источник белка для питания человека и животных рассматривалось в качестве способа решения проблемы нехватки пищи в Германии уже во время Первой мировой войны. Были разработаны технологические процессы культивирования пивных дрожжей, которые после обработки и высушивания добавляли в супы и колбасы. Во время Второй мировой войны эти процессы уже были хорошо отработаны.

В настоящее время большое значение имеет так называемый полусинтетический (биологический + химический) способ получения аналогов природного пенициллина, обладающих рядом ценных свойств. Исходным продуктом в синтезе служит 6-аминопенициллановая кислота (6-АПК)

После выделения и химической очистки антибиотика его необходимо высушить, т. е. удалить из препарата свободную и связанную воду. Поскольку большинство антибиотиков в той или иной степени термолабильны, для их высушивания применяют методы, не приводящие к потере биологической активности, не изменяющие цвета препарата. На современном этапе промышленного получения антибиотиков используют следующие методы обезвоживания.

В современных условиях наиболее перспективным методом выращивания микроорганизмов-продуцентов антибиотиков признан метод глубинного культивирования. Метод состоит в том, что микроорганизм развивается в толще жидкой питательной среды, через которую непрерывно подается стерильный воздух, и среда перемешивается.

Вторичные метаболиты (идиолиты) - это низкомолекулярные соединения, не требующиеся на стадии роста чистой культуры, однако они необходимы для функционирования зрелой популяции. Часто они выполняют защитную роль при конкуренции с другими микроорганизмами. К ним относятся антибиотики, алкалоиды, гормоны роста растений, токсины.

Витамины поставляются в организм с пищей или их назначают в форме лекарственных препаратов при определенных патологических процессах. Среди жиро- и водорастворимых витаминов биотехнологическим путем производят витамины А1 и D, рибофлавин (витамин В6), аскорбиновую кислоты (витамина С) и цианкобаламин (витамин В12).

Органические кислоты можно получать как в анаэробных условиях (так называемые бродильные процессы), так и в аэробных условиях (окислительные процессы).

Первичные метаболиты - низкомолекулярные соединения, необходимые для роста микробов: одни из них являются строительными блоками макромолекул, другие - участвуют в синтезе коферментов. Среди наиболее важных для промышленности первичных метаболитов можно выделить аминокислоты, органические кислоты, нуклеотиды и витамины.