CC BY
175
SCIENCE TIME
■
МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ
Шарипова Алсу Рустамовна, Башкирский государственный университет, г. Уфа
E-mail: alsu-sharipova2009@yandex.ru
Аннотация. Данная статья посвящена методам выделения и очистки продуктов в биотехнологии на различных этапах производства. Рассмотрены основные методы и общие принципы выделения и очистки биотехнологических продуктов.
Ключевые слова: культивирование, биомасса, культуральная жидкость.
Биотехнология - это наука, разрабатывающая способы производства практически важных веществ и продуктов питания с использованием живых организмов и методы конструирования новых организмов с заданными свойствами. Основная цель биотехнологии - промышленное использование биологических процессов и агентов на основе получения высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами. Биотехнология возникла на стыке биологических, химических и технических наук.
Биотехнологический процесс - включает ряд этапов: подготовку объекта, его культивирование, выделение, очистку, модификацию и использование продуктов.
Данная тема, не зависимо от того, что принципы выделения и очистки целевых продуктов разработаны давно, является актуальной и в наше время. Потому что методы выделения и очистки биотехнологической продукции совершенствуются и появляются новые методы и принципы.В состав культуральной жидкости входят остатки использованной питательной среды, синтезированные метаболиты и клеточная биомасса продуцента.
I
SCIENCE TIME
I
В состав культуральной жидкости входят остатки использованной питательной среды, синтезированные метаболиты и клеточная биомасса продуцента.
Первым этапом на пути к очистке целевого продукта является отделение биомассы от культуральной жидкости - сепарация. Иногда сепарации предшествует специальная обработка культуры — изменение рН, нагревание, добавление коагулянтов белков или флокуллянтов для более эффективного отделения биомассы и стабилизации продуктов. Существуют различные методы сепарации:
а) флотация применяется, если клетки продуцента в биореакторе из-за низкой смачиваемости накапливаются в поверхностных слоях жидкости, то жидкость предварительно вспенивают, затем отделяют ее верхний слой с клетками,
б) альтернативный метод выделения клеток из культуральной среды -фильтрация через мембрану,
в) центрифугирование- осаждение взвешенных в жидкости частиц с применением центробежной сил.
Центрифугирование и фильтрация иногда реализуются в комбинации, в фильтрационных центрифугах. Перспективны для осаждения биомассы центрифуги-сеператоры, в которых биомасса оседает на стенках вращаемого цилиндра или на тарелках специальной тарельчатой вставки [1].
Вторым этапом при получении продукта, накапливающегося в клетках, является разрушение клеток. Для извлечения целевых продуктов эндометаболитов из концентрата микробной биомассы ее либо обрабатывают каким-либо экстрагентом без разрушения клеток (экстракция петролейным эфиром биожира из кормовой биомассы дрожжей, извлечение полиеновых антибиотиков), либо клетки разрушают каким-либо из методов, а затем экстрагируют продукты. При дезинтеграции клеток физические, химические, ферментативные методы [3].
Разрушенные клеточные стенки отделяют методами сепарации. В большинстве биотехнологических процессов клеточные стенки отбрасывают как балласт, но возможно и промышленное получение компонентов клеточных стенок как целевого продукта.
Последним этапом выделения продукта является узвлечение целевого продукта из культуральной жидкости или гомогената разрушенных кислот проводят путем его осаждения, экстракции или адсорбции [5].
На стадии выделения продукта главная задача - отделить основную часть продукта, пусть даже и с некоторыми примесями. Получается, как бы неочищенный продукт. Поэтому, когда необходимо получать биопродукты
I SCIENCE TIME Щ
высокой кондиции, добавляют еще стадию очистки продукта. Задача этой стадии - убрать примеси, сделать продукт максимально чистым.
Эта задача решается с помощью разнообразных процессов, в числе которых многие из тех, что уже были рассмотрены ранее. Это экстракция и экстрагирование, адсорбция, ионный обмен, ультрафильтрация и обратный осмос, ректификация и ферментолиз [2].
Современные методы разделения веществ включают хроматографию, электрофорез, изотахофорез, электрофокусировку, основанные на принципах экстракции и адсорбции. Разделение веществ путем хроматографии связано с их неодинаковым распределением между двумя несмешивающимися фазами. Различают хроматографию на бумаге, пластинках, колонках. При хроматографии на бумаге или на пластинках одной из несмешивающихся фаз служит движущийся растворитель, например, бутанол, а другой, неподвижной фазой — волокна бумаги или частицы покрывающего пластинку силикагеля или другого материала[4].
Стадия очистки необходима при получении очищенного целевого продукта. Для очистки биотехнологического продукта применяют такие методы как хроматография, диализ и электродиализ, кристаллизацию. Эта стадия приводит к росту себестоимости получаемого целевого продукта.
Литература:
1. Войнов Н.А. Современные проблемы и методы биотехнологии. Красноярск: ИПК СФУ, 2009.- 418 с.
2. Катлинский А.В. Курс лекций по биотехнологии. М.: Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова, 2005. - 152 с.
3. Новикова Д.А. Выделение и очистка продуктов биотехнологии. Минск: БГУ, 2014. - 256 с.
4. Османов В.К. Методы выделения и очистки продуктов биотехнологических производств. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородской государственной медицинской академии, 2006.- 104 с.
5. Федорчук Е.Г. Биотехнология. Белгород: Изд-во БелГСХА, 2010. - 63 с.
