На пакетике написано «лимонная кислота», но путь этого ингредиента на кухню может начинаться с микроскопического гриба. Aspergillus niger выращивают в питательной среде с сахарами: в подходящих условиях он накапливает кислоту, которую затем выделяют из жидкости. [1]

18 октября в России отмечают День биотехнолога. Дата давно знакома профессиональному сообществу, хотя приказ о её установлении вступает в силу только в 2029 году. Работа этих специалистов помогает превращать способности живых организмов в производство привычных вещей — от пищевых ингредиентов до лекарств. [2]⁠[3]

Как гриб заменил лимоны

В 1917 году пищевой химик Джеймс Карри показал, что Aspergillus niger производит много лимонной кислоты в сахарной среде. Существенной частью открытия были условия: гриб мог работать даже при высокой кислотности. Два года спустя компания Pfizer создала опытное производство, а к середине 1920-х ферментация с его помощью уже значительно превосходила получение кислоты из цитрусовых по объёму. [1]

Для такого производства грибу нужны доступные сахара и кислород. Сырьём могут служить, например, меласса — сахаристый побочный продукт сахарного производства — или продукты расщепления кукурузного крахмала. Но одного питания мало: биологический процесс должен идти в условиях, которые позволяют получать нужное вещество. [1]

Что делает человек, пока работает гриб

На производстве микроорганизмы выращивают в биореакторе — ёмкости, оборудованной для поддержания нужных условий. Датчики следят за температурой, кислотностью и количеством растворённого кислорода; системы управления регулируют подачу питания и газов, нагрев и перемешивание. [4]

Здесь и начинается работа на стыке биологии и инженерии. Специалисту нужно подобрать режим, следить за ходом процесса и удерживать его параметры в заданных пределах. Способность организма вырабатывать полезное вещество ещё предстоит превратить в устойчивый производственный результат. [4]

Когда ферментация завершена, гриб отделяют от жидкости, обычно фильтрацией. Затем из раствора выделяют лимонную кислоту. На кухню попадает полученный и очищенный ингредиент; вырастить микроорганизм — лишь один из этапов его производства. [1]

А если нужную способность добавить клетке?

Генная инженерия расширила возможности биотехнологов. Один из её известных результатов — человеческий инсулин, получаемый с помощью бактерий. До появления этой технологии основным сырьём для препарата служили поджелудочные железы животных. [5]

В 1978 году исследователи City of Hope и Genentech разработали многоступенчатый способ получения человеческого инсулина с применением рекомбинантной ДНК. Бактерии использовали генетическую информацию для производства компонентов будущей молекулы; дальнейшая обработка оставалась частью технологии. 28 октября 1982 года FDA одобрило Humulin — первый одобренный ведомством медицинский продукт, полученный с помощью этой технологии. [5]

Так к подбору среды и управлению процессом добавился ещё один инструмент — изменение генетической программы клетки.

Когда отмечают День биотехнолога

Поздравления с этой датой существовали до принятия приказа: 18 октября 2021 года факультет биотехнологии и биологии Мордовского государственного университета поздравлял коллег с «Днём биотехнолога и биоэколога». [2]

Приказ Минобрнауки России № 670 от 10 октября 2024 года устанавливает День биотехнолога — 18 октября, а срок вступления самого приказа в силу — 17 октября 2029 года. До этого профессиональная традиция существует отдельно от действия приказа. Причину выбора числа документ не объясняет. Дополнительного федерального выходного эта дата не даёт. [3]⁠[6]

Повод вспомнить о профессии при этом найдётся на обычной кухне. За небольшим пакетиком лимонной кислоты стоят питательная среда, работа микроорганизма, точные измерения и выделение продукта. Биотехнолог соединяет эти этапы так, чтобы полезная способность живой системы стала частью повседневной жизни.

Источники и материалы

  1. Timothy C. Cairns, Corrado Nai, Vera Meyer. “How a fungus shapes biotechnology: 100 years of Aspergillus niger research”, 2018. Работа Карри, переход к промышленной ферментации, питание гриба и выделение кислоты. Научный обзор у издателя
  2. Мордовский государственный университет, факультет биотехнологии и биологии. «18 октября — День биотехнолога и биоэколога», 2021. Свидетельство существования даты до приказа. Новость факультета
  3. Приказ Минобрнауки России от 10 октября 2024 года № 670. Дата празднования — 18 октября; вступление в силу — 17 октября 2029 года. Зарегистрирован в Минюсте 23 октября 2024 года, № 79871. Текст приказа
  4. Sagnik Mitra, Ganti S. Murthy. “Bioreactor control systems in the biopharmaceutical industry: a critical perspective”. Опубликовано онлайн в 2021 году, выпуск 2022 года. Параметры биопроцессов, датчики и управление условиями. Научный обзор
  5. U.S. Food and Drug Administration. “100 Years of Insulin”. Животное сырьё, разработка рекомбинантного метода в 1978 году и одобрение Humulin 28 октября 1982 года. Исторический материал FDA
  6. Трудовой кодекс РФ, статья 112. Перечень федеральных нерабочих праздничных дней. Статья 112 ТК РФ

Опубликовано

Редакция Календарь365.Ру