Иммобилизованные микроорганизмы

Иммобилизованные
микроорганизмы
Лекция 6
План лекции:
1. Требования к производственному штамму
микроорганизмов.
2. Подходы к созданию иммобилизованных микробных
биокатализаторов.
3. Типы иммобилизованных микробных биокатализаторов
по принципу действия, масштабности и специфике
биотехнологического процесса.
4. Параметры для оценки физиологического состояния
клеток микроорганизмов в иммобилизованном
состоянии.
5. Направления промышленного использования
иммобилизованных микробных клеток.
6. Характеристика биореакторов для иммобилизованных
клеток микроорганизмов.
Производственный штамм должен
отвечать следующим требованиям:
•расти на дешевых субстратах;
•обладать высокой скоростью роста или давать
высокий выход продукта за короткое время;
•синтезировать целевой продукт при низком
содержании побочных продуктов;
•образовывать максимально высокую концентрацию
целевого продукта, чтобы затраты на его выделение
были экономически оправданными;
•быть устойчивым к фаговой и другим видам инфекций;
•быть безопасным людей и окружающей среды;
•желательно использовать штаммы, для которых легко
поддерживать стерильность в производстве
Направления
использования
иммобилизованных
микроорганизмов
Создание биокатализаторов
для процессов
биотрансформации
различных органических
соединений
Создание биокатализаторов
для реализации процессов
биосинтеза
различных органических
соединений
Типы
микробных биокатализаторов
По принципу действия
По масштабности
биотехнологического процесса
По специфике
биотехнологического процесса
Оценка физиологической и метаболической
активностей клеток в иммобилизованном
состоянии
Иммобилизация, как правило, приводит к повышению
стабильности клеток микроорганизмов:
- более продолжительное активное функционирование клеток;
- расширение рН и температурных пределов
функционирования;
- большая устойчивость к негативным воздействиям
окружающей среды;
- ингибирование более высокими концентрациями
образованных продуктов по сравнению со свободными
Параметры для оценки физиологического
состояния клеток микроорганизмов в
иммобилизованном состоянии
1. Определение жизнеспособности клеток.
2. Определение активности ферментов.
3. Определение скорости потребления субстрата или
образования целевого продукта.
4. Определение скорости потребления кислорода или
энергетического субстрата.
5. Определение удельной
синтетической/трансформационной продуктивности количество целевого продукта, образованного единицей
объема (или массы) катализатора в единицу времени.
Использование
иммобилизованных
микроорганизмов
1. Получение аминокислот
2. Получение органических кислот
3. Получение спиртов и кетонов
4. Получение антибиотиков
(см. Иммобилизованные ферменты)
5. Трансформация стероидов
6. Утилизация отходов, очистка сточных вод
7. Удаление из воды металлов
8. Получение ферментов
9. Создание аналитических устройств
Реакторы с неподвижным
слоем биокатализатора
Реактор с взвешенным
слоем биокатализатора
Реактор с движущимся
фиксированным слоем
биокатализатора