Основные пути получения новых штаммов и на их основе – новых продуктов

Промышленная биотехнология имеет свою главную цель – увеличить количество синтезируемого продукта и улучшить его качество.

Для получения новых штаммов-продуцентов необходимо выделить селективные факторы для получения специфических типов микроорганизмов, которыми можно управлять.

1. Для автотрофных микроорганизмов:

а) для аэробных автотрофных микроорганизмов (живущих при аэрации воздухом):

I вариант: Свет и сульфид отсутствуют.

а) NН₄⁺ – источник азота;

б) NО₂^- – источник азота.

II вариант: Свет присутствует, а сульфид отсутствует.

Источник азота может быть в свободном (N₂) или в связанном виде.

б) для анаэробных автотрофных микроорганизмов (живущих без воздуха, например, в среде метана и др.):

I вариант: Свет отсутствует.

а) сульфид в виде S⁰ или S₂О₃^-2 – окисляют для получения энергии;

II вариант: Свет присутствует.

Имеет значение концентрация сульфида (низкая или высокая).

2. Для гетеротрофных микроорганизмов:

а) для аэробных автотрофных микроорганизмов (живущих при аэрации воздухом):

Свет присутствует или отсутствует, рН среды нейтральная или кислая, источник азота – N₂ или азотсодержащие соединения (NО₃^-). Источником серы являются сульфаты (SО₄^-2), в качестве источника углерода и СО₂ – вводят глюкозу.

б) для анаэробных автотрофных микроорганизмов (живущих без воздуха, например, в среде метана и др.):

Свет присутствует или отсутствует, рН среды нейтральная или кислая, источник азота – N₂ или азотсодержащие соединения (NО₃^-). Источник серы отсутствует, в качестве источника углерода и СО₂ – вводят глюкозу.

После обработки микроорганизмов мутагенами их культивируют в присутствии их же аналогов, которые тормозят или прекращают их рост. При этом выживают лишь те клетки, которые тем или иным путем преодолели барьеры негативной регуляции.

Как правило, штамм-продуцент должен нести в своем геноме несколько необходимых для сверхсинтеза продукции мутаций.

Стратегия ступенчатого отбора предполагает последовательное введение мутаций в геном микроорганизма. Любой метод генетического обмена может устранить из потомства вредные мутации и собрать в одной клетке нужные.

Аэрация осуществляется подачей через барботер стерильного воздуха или инертного газа (азота). При этом одновременно идет перемешивание ферментационной среды.

При необходимости для стимулирования или ингибирования роста биомассы и усиления синтеза целевых продуктов в питательную среду вводят микроэлементы: Fе⁺², Мn⁺², Мо⁺ и др., а также витамины: Н, В₁, В₂, В₆, С, РР и др.