Неуглеводные источники углерода

Жидкие углеводороды – парафины с длиной углеродной цепи 10 – 27 атомов. Используются при производстве кормовых дрожжей, лимонной кислоты, биопрепаратов – деструкторов нефти.

Углеводородные газы – метан, этан, пропан, бутан – применялись для получения кормового белка и некоторых продуктов переработки биомассы (в том числе и феромонов).

Спирты. Этанол используется для выращивания кормовых дрожжей, производства уксусной кислоты и многих других биопродуктов. Метиловый спирт, хотя и является ядом для человека, очень подходит для культивирования многих микроорганизмов – кормового белка и продуктов его переработки (например, убихинонов – средств для лечения сердечно-сосудистых заболеваний).

Уксусная кислота – (синтетическая) иногда используется как источник углерода при получении аминокислот микробиологическим синтезом.

Жиры и масла. В историческом плане, жиры и масла применялись как средства для предотвращения пенообразования в процессах ферментации. Например, в производстве тетрациклина долгое время использовали кашалотовый жир, пока международная конвенция не наложила запрет на промысел кашалотов и китов. Для пеногащения стали применять синтетические поверхностно-активные вещества – пеногасители. Тогда и выяснилось, что кашалотовый жир был нужен продуценту тетрациклина и как источник углеродного питания. Пришлось заменить его свиным жиром (лярдом), растительными маслами. Говяжий и бараний жир, а так же пальмовое масло использовать было трудно, так как они при обычной температуре являлись твердыми продуктами.

Среди растительных масел в процессах ферментации применяются подсолнечное, соевое, арахисовое, льняное, рапсовое, касторовое, кокосовые масла, иногда даже масло бобов какао. Следует отметить, что излишнее употребление жиров приводит к трудностям на стадии выделения и очистки продукта.

Экзотические углеродные субстраты

Довольно медленно микроорганизмами используется лигнин – отход гидролизного производства. В лабораторной практике часто применяются агаризованные среды – на основе агара – полисахарида из морских водорослей. Хитин – покрытие насекомых и морских моллюсков, некоторых грибов – пока без особых успехов пытаются использовать как источник углерода. Еще меньшие результаты дает использование каменного угля и сланцев (конечно, с предварительной термообработкой).

Источники азотного питания

Многие микроорганизмы способны утилизировать источники неорганического азота:

- Сульфат аммония (чаще всего);

- Нитрат аммония;

- Карбамид;

- Аммиачная вода (используется одновременно как источник азотного питания и как титрант).

Часто для процессов ферментации в составе среды требуются органические источники азота, действующим началом которых являются аминокислоты и белки. Сырьем при этом могут быть различные натуральные продукты растительного и животного происхождения.

Кукурузный экстракт – отход крахмально-паточного производства, получающийся путем упаривания жидкости от замачивания («настоя») кукурузных зерен («замочная жидкость») с содержанием сухих веществ не менее 50%. В процессе замачивания происходит ферментативный гидролиз белков кукурузы, вследствие чего около половины азотсодержащих веществ экстракта представляют собой смесь аминокислот, полипептидов и белков. Экстракт – темная, вязкая жидкость, содержащая 6 – 8% общего азота, не более 25% золы. В золу входят фосфор, калий, магний, причем фосфор – до 5%, частично в связанном состоянии в виде фитина. Имеются также витамины группы В (биотин), ростовые вещества и биостимуляторы. Таким образом, кукурузный экстракт представляет собой хорошую смесь различных источников питания, что предопределило его использование во многих рецептурах сред.

Традиционно кукурузный экстракт используется при биосинтезе пенициллина. И хотя его применение имеет недостатки (например, темный пигмент сохраняется на стадиях очистки и его приходится сорбировать в дальнейшем активированным углем), попытки замены этого компонента обычно приводят к снижению продуктивности процесса ферментации.

Соевая мука получается при размалывании соевого зерна, а также соевого жмыха и шрота, образующихся после извлечения соевого масла. В зависимости от этого получается обезжиренная, необезжиренная и полуобезжиренная мука. Бывает еще дезодорированная (обработанная паром) соевая мука, что позволяет ей храниться в течение года. В недезодорированной муке сохраняются ферменты, в связи с чем срок хранения не превышает 1 – 3 месяцев. В соевой муке содержится до 50% протеина и 30% углеводов, так что ее можно использовать и как источник углерода. В состав ее золы (4 – 7%) входят калий, кальций и магний, а также довольно много фосфора. Соевая мука наряду с кукурузным экстрактом является прекрасным источником азотного, углеродного и фосфорного питания. Недостатком соевых сред является сильное пенообразование, а также некоторые трудности выделения продукта из-за наличия твердого осадка.

Выпускают продукт в сельскохозяйственном секторе, где еще не очень налажена культура производства. Например, качество соевой муки в ГОСТе определялось по такому показателю, как «хруст на зубах при разжевывании» (в случае, когда мука имеет механические примеси – песок и т.п.).

Мука семян хлопка содержит 40% протеина и до 30% углеводов. Не ее основе путем определенной переработки готовится среда с фирменным названием «Фарма-медиа», имеющая до 60% белков и 25% углеводов. Эта среда используется для получения антибиотиков.

Мука семян льна содержит 35% протеинов и 40% углеводов.

Арахисовая мука – 45% протеина, 5% жира, 25% углеводов.

Рыбная мука содержит до 65% белков и в некоторых случаях используется как компонент сред.

Кровяная мука является чемпионом по содержанию белка – 80%.

Сухое обезжиренное молоко содержит 35% белка (казеин, сывороточные белки).

Продукты переработки животного сырья (желатин, белкозин).

Дрожжевые автолизаты, ферментолизаты, гидролизаты в высушенном виде содержат до 55% органического азота, в основном в виде смеси органических кислот.

Мясной и рыбный пептоны используются в лабораторных питательных средах. Полная аналогия супа, бульона или студня.

Другие виды сырья