5.2 Выбор штамма и условий культивирования

Целесообразность применения микроорганизмов для производства ферментов заключается в следующем:

1) генетическими манипуляциями удаётся в тысячу и более раз увеличить уровень катаболитных и в несколько сот раз уровень биосинтетических ферментов;

2) энергетически оправдано выращивание микробных клеток в больших масштабах в связи с применением недорогих сред и быстрого роста микроорганизмов;

3) огромное разнообразие реакций, к которым способны микроорганизмы. Это особенно касается вторичного метаболизма;

4) микроорганизмы служат источником не только таких ферментов, которые встречаются у животных и растений, но и ряда уникальных ферментов, нигде более не обнаруженных. Например, целлюлоза, танназа, гидрогеназа и др. Среди микроорганизмов есть виды, развивающиеся при экстремально высоких температурах (87 ºС), в связи с чем потенциально возможно создание термостабильных штаммов;

5) способность микроорганизмов адаптироваться к различным окружающим условиям, что позволяет переносить культуру на производство, где она растет на дешевых субстратах.

Промышленное производство и применение ферментов основано на двух важных факторах: во-первых, ферменты образуются в живых клетках; во-вторых, они могут проявлять свое специфическое действие в среде независимо от живых клеток.

При первоначальном выделении штамма исходят из того, что микроорганизмы адаптируются к утилизации субстрата, находящегося в изобилии в местах их обитания, и, следовательно, образуют ферменты, реагирующие с этим субстратом.

Поэтому продуценты целлюлаз и лигнолитических ферментов выделяются из лесных почв, продуценты пектиназ – из фруктов и растений, деструкторы мочевой кислоты – из птичьего загона и т.д.

Ферменты близкородственных штаммов имеют сходные свойства, а у дальнеродственных – могут сильно отличаться. Первая ступень производства ферментов состоит в селекции организма, образующего желаемый фермент в наибольшем количестве. При этом учитывают следующие общие требования к продуценту:

1) желательно образование внеклеточных ферментов, так как их легче выделить;

2) высокий выход фермента за короткое время;

3) очистка фермента от культуральной жидкости должна быть легкой;

4) штаммы не должны продуцировать антибиотики, токсичные вещества и не должны быть родственниками штаммов, образующих токсины.

Чтобы вызвать сверхсинтез ферментов используют ряд методов, связанных с изменением окружающих условий роста и ведущих к изменению генетики организма.