В течение всего срока работы биореактора много хлопот с невидимыми нарушителями запланированного хода микробиологического процесса. Что пользы от наилучшего штамма-продуцента пенициллина, если другие, нежелательные микроорганизмы поглотят в биореакторе питательные вещества, подавят рост «наших» грибов или даже выделят в питательный раствор ядовитые вещества? Во избежание этого питательная среда, а также нагнетаемый воздух должны быть подвергнуты кратковременному прогреванию, чтобы освободиться от микроорганизмов (этот процесс называется стерилизацией, от лат. sterilis — бесплодный). Для стерилизации биореакторов используется водяной пар, который пропускают через биореакторы непосредственно перед засевом в них микроорганизмов.

Высокие температуры с этой целью используются и в домашнем хозяйстве, и в пищевой промышленности. Чтобы убить «зародышей», то есть вредных микробов, в молоке, мы полагаем достаточным простого кипячения или пастеризации. И при обработке фруктов или при изготовлении консервов бактерий и большую часть грибных спор тоже убивают с помощью нагревания. Поскольку при этом все сосуды герметически закрываются (закупориваются), туда не могут проникнуть ни новые микробы, ни кислород, необходимый для развития большинства микроорганизмов. Вот если в консервы проникнет воздух, они будут испорчены. Например, в стеклянных банках с компотами, которые были недостаточно плотно закрыты, можно увидеть плесень.

Впрочем, консервы «изобрёл» без всякого знания о существовании микробов ещё за 50 лет до открытий Пастера французский повар Никола Аппер (1752—1841). В 1795 г. Наполеон назначил награду за изобретение способа длительного предохранения от порчи продуктов питания, необходимых для снабжения его армии во время походов. Над этой проблемой Аппер проработал 14 лет. Он нагревал пищевые продукты и герметически закупоривал сосуды пробками. После этого его консервы могли храниться месяцами. За свое изобретение Аппер в 1809 г. получил награду в 12 000 франков; он опубликовал описание своей методики и стал основоположником современной консервной промышленности.

Однако, для того чтобы замедлить нежелательное размножение микроорганизмов, можно наряду с сильным нагреванием использовать также охлаждение. Поскольку для развития большинства микробов требуется тепло, то пищевые продукты сохраняют в холодильниках или замораживают в низкотемпературных морозильниках. При этом имеет место лишь временное подавление развития микробов, но не их гибель. Многие микроорганизмы без всякого вреда для себя выдерживают даже температуры жидкого водорода, то есть вплоть до −250 °С. Размороженные пищевые продукты должны быть немедленно употреблены в пищу, иначе они послужат идеальной питательной средой для «пробуждённых из ледяного оцепенения» микробов.

Микробам для жизнедеятельности постоянно требуется вода, поэтому путём высушивания можно воспрепятствовать их развитию (например, это реализуется при заготовке чернослива и сушёной рыбы). При закладке в рассол (например, при солении сельди) или в крепкие сахарные растворы (сиропы) у микробных клеток также отнимается вода, они «сморщиваются», высыхают и прекращают развитие. Наконец, человек нашёл вещества, подавляющие развитие микроорганизмов и вошедшие в состав дезинфицирующих средств.

Когда же, несмотря на все заботы о стерильности и чистоте, в биореакторе «берут верх» нежелательные поселенцы, то волей-неволей приходится реактор полностью опорожнять, а затем подвергать очистке и стерилизации все его части. Процесс производства пенициллина длится не менее двух недель, и если его приходится прерывать до получения результатов, то это означает значительный финансовый ущерб. Вот почему стерильность — это основное и важнейшее требование биотехнологического процесса!

Ну, а если процесс завершился успешно? Тогда можно «собрать урожай». Например, в биореакторе получают пенициллин. Вязкую массу, содержащую плесневые грибы, остатки питательных веществ и пенициллин, выливают из реактора. Пенициллин выделяется грибами в питательный раствор, поэтому его получение очень просто: микробные клетки отфильтровывают, после этого растворённый пенициллин образует в прозрачном питательном растворе твёрдые кристаллы, которые оседают на дно резервуара и легко отделяются. Однако существуют и такие продукты, которые не выделяются микробами в питательный раствор. Тогда приходится разрушать микробные клетки и с большим трудом отделять нужные продукты от остального клеточного содержимого. Разумеется, в связи с этим получение таких веществ значительно удорожается.