ВВЕДЕНИЕ В БИОТЕХНОЛОГИЮ - БГУ. Сайт биологического ...

Другим существенным различием между биотехнологическими и
химическими процессами является необходимость создания аэробных или
анаэробных условий, требуемых для культивирования соответствующего
организма. Поэтому в определенных случаях необходимо подавать
кислород и удалять образующиеся газообразные продукты иного рода, в
первую очередь двуокись углерода (СО 2 ).
Системы аэрации зачастую бывают очень сложной конструкции,
поскольку они должны обеспечить баланс между расходом О 2 и его
поступлением в нужных количествах, учитывая тот факт, что потребность
в кислороде не одинакова на различных стадиях культивирования.
Крайне важным является обеспечение должного уровня теплообмена
в биореакторах, поскольку жизнедеятельность и метаболическая
активность объектов зависит в значительной степени от колебаний
температуры. Поддержание температуры в определенном узком диапазоне
диктуется: 1) резким снижением активности ферментов по мере падения
температуры и 2) необратимой инактивацией (денатурацией)
макромолекул (в первую очередь белков) при ее повышении до
критических значений. Температурный оптимум у каждого организма
лежит в определенных пределах. Большинство биотехнологических
процессов осуществляется в мезофильных условиях (30–50 0 С). С одной
стороны, это имеет преимущество, потому что лишь в редких случаях
приходится обеспечивать повышенный подогрев реакторов. Однако, с
другой стороны, возникает проблема удаления избыточного тепла,
выделяющегося при интенсивном росте культивируемых клеток, поэтому
биореактор должен быть оснащен эффективной системой охлаждения.
Еще одной серьезной проблемой при культивировании в
биореакторах является пенообразование, связанное с необходимостью
аэрирования содержимого, в котором постоянно присутствуют
поверхностно-активные вещества (ПАВ) продукты распада жиров (мыла)
и белки (составные компоненты субстрата например, белки соевой и
кукурузной муки и т. п.). Образующийся слой пены опять же, с одной
стороны, способствует росту аэробных микроорганизмов, а с другой –
сокращает полезный объем реактора и способствует заражению культуры
посторонней микрофлорой. Это заставляет интенсивно разрабатывать
эффективные системы пеногашения.
Специфическим элементом биореактора является система,
обеспечивающая стерильность процесса. Стерилизация осуществляется
на разных этапах процесса, как до его начала, так и при осуществлении и
после окончания. Иными словами, в биотехнологическом производстве
30