Концентрирование, обезвоживание, модификация и стабилизация продуктов микробиологического синтеза
Концентрирование продукта проводят методами обратного осмоса, ультрафильтрации, выпаривания.
Если мембрана пропускает воду, задерживая растворенные в ней вещества, речь идет об осмосе. Прямой осмос - диффузия вещества через мембрану, разделяющую раствор и растворитель. Раствор помещают в мешок из полупроницаемого материала, а мешок погружают в сосуд с растворителем. За счет разности давлений и осмоса происходит концентрирование продукта. Растворитель, поступающий извне, оказывает на мешок давление, называемое осмотическим. Если к раствору приложить внешнее давление, превышающее осмотическое, то растворитель вытекает через полупроницаемую мембрану против градиента концентрации растворенного вещества, т.е. происходит дальнейшее концентрирование раствора. Подобный процесс представляет собой обратный осмос, используемый как метод концентрирования продукта.
Ультрафильтрация - отделение веществ с помощью мембранных фильтров. Некоторые марки фильтров предназначены для отделения лишь сравнительно крупных частиц: иммуноглобулинов, коллоидных агрегатов, вирусов. Мембраны с наиболее мелкими порами задерживают молекулы органических кислот. Ультрафильтрация протекает при умеренно высоком давлении (20-400 кПа), приложенном к жидкости. Применяется для концентрирования таких малостабильных продуктов, как молочная и глютаминовая кислоты, некоторые антибиотики и ферменты.
Наиболее древний метод - выпаривание.Его недостаток состоит в необходимости нагревания, которое проводят при низком давлении. Используют вакуум-выпарные аппараты. Нагревающим агентом чаще всего служит водяной пар, хотя используют также обогрев жидким теплоносителем или электрообогрев. Пар характеризуется большой теплотой конденсации и облегчает регулировку процесса выпаривания.
Обезвоживание продукта - сушка на подносах, на ленточном конвейере с подогревом, подачей газообразного нагревательного агента (воздух, СО2, дымовые или топочные газы и др.) в сушильный аппарат, в вакуум - сушильных шкафах, в барабанных и распылительных сушилках.
При сушке в кипящем слое газообразный нагревательный агент мощной струей врывается в сушильный аппарат снизу и частицы обезвоживаемого продукта парят в газовом потоке.
Особо чувствительные к нагреву материалы сушат в вакуум-сушильных шкафах, при пониженном давлении и температуре.
Барабанные сушилки, в которых обезвоживают микробные суспензии, состоят из вращающихся подогреваемых барабанов, погруженных в сосуд с суспензией. Соприкасаясь с барабаном, суспензия обезвоживается и присыхает в виде пленки к его стенкам. Высохшую биомассу соскребают со стенок ножом.
Модификация продукта - перестройка полученных соединений животного, растительного или микробного происхождения с целью придания им специфических свойств, необходимых человеку. Химическая модификации необходима в тех случаях, когда биотехнологический процесс дает лишь «заготовку» целевого продукта. Например, пенициллин G, образуемый Penicillum notatum, модифицируют с целью получения ампициллина, метициллини и др. полусинтетических пенициллинов. К синтезированной организмом структуре химическим путем присоединяют необходимые заместители. Важный момент - придание продукту оптической асимметрии. Биообъект (например, дрожжи) избирательно потребляют один из изомеров (например, L-аминокислоты), в среде остается его оптический антипод. Подобная технология известна со времен Луи Пастера.
Модификация - необходимый этап в получении ряда ферментов, гормонов, препаратов медицинского назначения. Например, у бычьего инсулина «отстригают» аминокислотные остатки, после чего он становится идентичным человеческому гормону.
Стабилизация продукта направлена на сохранение свойств продукта в период его хранения и использования потребителем (добавление наполнителей, модификация и др.). Включает физико-химические воздействия на продукт. Сушка повышает устойчивость продукта к внешним воздействиям. Обезвоживание ферментов вызывает их устойчивость к нагреванию.
К стабилизации продуктов, в том числе кормового микробного белка, ведет добавление наполнителей из грибного мицелия, пшеничных отрубей, кукурузной муки, которые сами обладают питательной ценностью. Стабилизация ферментов достигается добавлением глицерина, углеводов или неорганических ионов - Со2+, Мg2+; Na+ для пектиназы, формалина 0,2 %-ного раствора для глюкоамилазы, антибиотиков - лизина для глюкоамилазы.
Иногда стабилизация продукта представляет собой задачу особого био-технологического процесса. Меланж, получаемый из яичных белков, - ценный пищевой продукт, через несколько месяцев хранения - темнеет, его органолептические свойства ухудшаются. Порча меланжа может быть предотвращено, если из него удалить углеводы. С этой целью на меланже рекомендуется выращивать пропионовые бактерии, «выедающие» углеводы. Это приводит к удлинению срока хранения меланжа, повышается питательная ценность, т.к. пропионовые бактерии обогащают его органическими кислотами и витамином В12.
Дата добавления: 2014-12-27; просмотров: 3340;