Для приготування виробничої живильне середовище попередньо розчиняють цукру і солі, ретельно суспендують такі нерозчинні компоненти, як соєве борошно і крейда. Крохмаловмісну сировину попередньо клейстерізующімся. Для прискорення ці процеси проводять в невеликих апаратах з мішалками (реакторах), а потім розчини змішують у змішувачі-реакторі з плоским дном, забезпеченим барботажний пристроєм для введення пара. Концентрат середовища, що становить близько однієї третини необхідного обсягу, для остаточного розчинення і суспендування нагрівають гострим паром до 70-80 ºС. При цій температурі не відбувається розкладання термолабільних компонентів середовища. Приготування більш концентрованих середовищ дає можливість використання змішувачів меншої місткості.
Необхідна умова успішної стерилізації живильного середовища - ретельна гомогенізація її твердих компонентів. При температурі стерилізації великі частки повільно прогріваються, і в них може зберігатися постійна мікрофлора, здатна інфікувати культуральну рідину.
Для приготування поживних середовищ в біотехнологічному виробництві використовують мелясу (побічний продукт цукрових заводів), ацетоно-бутиловий барду (відходи виробництва ацетону і бутанолу), сироватки (побічний продукт молочної промисловості), гідролізат деревини, сульфітно луг (відходи целюлозно-паперової промисловості). Ацетоно-бутилова барда містить близько 1% вуглеводів, використовується для отримання вітаміну В12 мікробіологічними шляхом.
Тріска, тирса, сільськогосподарські відходи, малоразложившийся торф і їх гідролізат використовуються у виробництві кормових дріжджів, етанолу. Вони містять 2,5-8,0% моносахаридів (після гідролізу), кукурудзяна мука - 67-70%. Оцтова кислота застосовується для приготування поживних середовищ у виробництві лізину. Метиловий спирт отримують каталітичним синтезом з оксидів вуглецю і водню. Це джерело вуглець сировини для виробництва мікробного, кормового і харчового білка.
Живильне середовище перед подачею в ферментер повинна бути знезаражена. На цьому етапі підготовки субстрату необхідно вирішити два завдання: повністю знищити всю контамінантную мікрофлору, яка міститься в необхідному для культивування об'ємі рідини, і зберегти біологічну повноцінність живильного середовища.
Існують наступні методи стерилізації обладнання, поживних середовищ і повітря: термічний, хімічний, фільтраційний, радіаційний. Термічний метод найчастіше застосовується для стерилізації обладнання і поживних середовищ і може здійснюватися як нагрівання об'єкта до того, поки не загине вся мікропопуляція.
Рідку живильне середовище після завантаження в ферментер нагрівають до певної температури шляхом подачі пари у внутрішній обсяг ферментера. Цим прийомом досягається стерилізація труб і арматури.
Теплова стерилізація призводить до певних хімічних змін в складі живильного середовища. Деякі з них зводяться до розкладання нестійких до нагрівання сполук, що призводить до втрати необхідних для харчування мікроорганізму речовин. У процесі стерилізації може відбуватися взаємодія різних компонентів середовища і утворення продуктів, що пригнічують ріст мікроорганізмів. більшість змін хімічних інгредієнтів середовища виникає при температурах вище, ніж температура стерилізації.
ефективна стерилізація в поєднанні з мінімальними змінами середовища може бути досягнута шляхом впливу більш високої температури, а також швидкого нагрівання та охолодження.
Якщо стерилізацію вуглеводів проводити окремо, а потім асептически додавати до іншої заздалегідь простерилизованной живильному середовищі, то можна запобігти реакції між вуглеводами та іншими складовими компонентами середовища. Ті компоненти, які надзвичайно чутливі до дії тепла, також можуть бути простерилізовані окремо. При цьому для стерилізації може застосовуватися іонізуюче опромінення або фільтрація через спеціальні мембранні фільтри.
Для забезпечення контролю стерилізації використовують суперечки тест мікроорганізмів Bacillus stearothermophilus штаму 1518. Якщо після проведення стерилізації з ампули з тест-культурою висів дає негативний результат, вважають, що відбулося знищення всіх мікроорганізмів, контаміновані середу.
Вирішуючи задачу по гарантованої стерильності живильного середовища, слід пам'ятати, що режим знезараження не повинен знижувати її біологічну повноцінність. Якщо до складу стерилізується фази входять термолабільние компоненти, то слід прагнути до підвищеної температури (понад 140ºС), а також до скорочення часу обробки. Лабільність компонентів може бути змінена за рахунок зсуву pH стерилізується середовища. Наприклад, для глюкози оптимальними є pH = 3,0, а для сахарози - pH = 8,0.
Термічний спосіб стерилізації застосовується найбільш часто в мікробіологічної промисловості. Однак для стерилізації твердих поживних середовищ застосовують струми високої частоти. Стерилізація здійснюється протягом декількох хвилин, при цьому фізико-хімічні властивості компонентів середовища не змінюються.
Хімічний спосіб стерилізації - це застосування дезінфікуючих агентів - # 946; -пропіонатов, окис етилену, окис пропілену. Основною проблемою в цьому випадку виявляється необхідність усунення стерилізуючого агента з живильного середовища після загибелі сторонньої мікрофлори. Тому хімічні антисептики повинні легко розкладатися при зміні умов після завершення стерилізації. Вибір таких з'єднань невеликий, і поки їх не можна вважати легко доступними. До числа кращих з них можна віднести пропіолактон, має сильну бактерицидну дію і легко гідролізуемих в нетоксичну молочну кислоту. Хімічна стерилізація поживних середовищ не знайшла промислового застосування, однак використовують її в лабораторних і досвідчених установках.
Фільтраційний метод стерилізації застосовують для повітря і газів, що підводяться до реакторів. З фільтрів різних типів найбільш перспективні мембранні фільтри з тефлону.
Метод заснований на здатності напівпроникних мембран (типу мікрофільтраційних) пропускати рідку фазу і затримувати клітини мікроорганізмів.
Метод стерилизующей фільтрації є ідеальним засобом стерилізації термічно нестійких рідких і газових середовищ. Стерилізація здійснюється при низькій температурі і вимагає лише градієнта тиску по різні боки мембрани. Мембранна стерилізація має перспективи у розвитку мікробної біотехнології. Основні труднощі - наявність термостійких мембран, здатних виносити багаторазову термічну стерилізацію їх в процесі експлуатації. Можна стверджувати, що в міру створення досконалих конструкцій мембранних апаратів для стерилізації, розрахованих на тривалу експлуатацію, даний метод буде широко застосовуватися в великотоннажних виробництвах.
Підготовлене і відповідним чином подане в техногенну екологічну нішу сировина повинна бути використано Біооб'єкти в процесі культивування. Етап культивування складається з отримання посівного матеріалу (інокулята) і зі стадії біосинтезу (біотрансформації), коли в максимальному ступені використовуються можливості біооб'єкту для напрацювання цільових продуктів.