Переработка микробных клеток

Такие древнейшие производства, как хлебопечение, виноделие, пивоварение, получение кисломолочных продуктов, существовали задолго до того, как было установлено участие в этих процессах различных микробных клеток. С конца Х1Х столетия началась эра целенаправленного использования процессов клеточного синтеза для получения полезных для человека веществ. В первой половине ХХ в. были получены органические растворители, пищевые органические кислоты, антибиотики, аминокислоты, витамины и другие ценные продукты.

Антибиотики – низкомолекулярные органические вещества, которые синтезируются некоторыми микроорганизмами (чаще всего актиномицетами) и выполняют регуляторную и защитную функции в клетках. Оказалось, что антибиотики обладают высоким противомикробным действием и широко используются в медицине и сельском хозяйстве. Химический синтез антибиотиков весьма трудоемок и потому нетехнологичен. В промышленности их получают исключительно методом микробиологического синтеза. Во всем мире специально отобранные клетки – продуценты ежегодно синтезируют тысячи тонн антибиотиков. Для повышения эффективности антибиотиков и защиты их от действия микробных гидролаз используют полусинтетический метод получения этих препаратов. Антибиотики, полученные методом микробного синтеза, подвергают химической модификации, не влияющей на основной биологический эффект.

Микробные клетки синтезируют также аминокислоты – строительные блоки, из которых состоят белки. Путем отбора, направленных мутаций или генной инженерии можно получить продуценты, синтезирующие аминокислоты в количествах, имеющих промышленное значение, так как роль аминокислот для медицины, сельского хозяйства и промышленности очень велика. Многие пищевые продукты и корма для животных не содержат достаточного количества незаменимых аминокислот, например лизина. К таким продуктам относятся пшеница, рис, кукуруза и др.

Метионин, цистеин, гамма- аминомасляную кислоту используют в медицине в качестве лекарственных препаратов, ряд аминокислот обладает пестицидным действием, другие находят применение в кожевенной промышленности.

Огромное значение в практической деятельности человека имеет бродильное производство. Одной из самых древних технологий, использующих микробные клетки, является производство сыров. При производстве твердых сортов сыров используют пропионовокислые бактерии, образующие такие жирные кислоты, как миристиновая, пальмитиновая, стеариновая и олеиновая. Эти кислоты улучшают качество сыра, придают ему особый аромат. Следует отметить, что пропионовокислые бактерии используются как продуценты витаминов, например витамина В12.

Ферменты, синтезируемые микробными клетками, представляют большой интерес для промышленности и медицины. Высокая скорость метаболизма микробных клеток, обуславливающая несопоставимую с животными и растениями восполнимость сырья, повышает коммерческую значимость этих препаратов. В качестве лекарственных препаратов применяют ряд гидролитических ферментов, таких как гиалуронидаза, некоторые протеазы, амилаза, липаза. Некоторые ферменты, имеющие прикладное значение, синтезируются только микроорганизмами, например нитрогеназа, катализирующая образование аммиака из молекулярного азота. Велика роль микробных ферментов во многих промышленных процессах.