Подготовка посевного материала для поверхностного культивирования

Тема 1. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПОСЕВНОГО МАТЕРИАЛА

Подготовка посевного материала для поверхностного культивирования

И ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД

Стадия приготовления посевного материала

Штаммы микроорганизмов для производства биологических препаратов поступают на биопредприятие в виде чистых культур, законсервированными в ампулах. Каждая культура штамма имеет паспорт с описанием культурально-морфологических, биохимических и биологических свойств микроорганизма, характеристики сред и условий для их поддержания, выращивания, срока и условий хранения и транспортировки.

В основе хранения культур лежит охлаждение, замораживание или обезвоживание. Во всех этих случаях должен быть резко сокращен или полностью прекращен клеточный обмен веществ.

На практике культуры штаммов хранят с использованием следующих основных способов:

– на скошенном агаре при температуре -1 – -5 °С;

– замораживание со стабилизатором и хранение при температуре ниже -20 ° С. Недопустимо многократное оттаивание и замораживание;

– лиофилизация культуры и хранение в ампулах в течение нескольких лет.

Через определенное время, оптимальное для каждого способа хранения, культуру пересевают.

Перед началом технологических процессов культуру размножают в стерильных условиях.

Для приготовления посевного материала используют полноценную среду. Количество питательной среды в инокуляторе и биореакторе должно превышать 70% от общего объема. Если культуру в инокулятор вносят из колб, то количество посевного материала составляет примерно 0,1% объема питательной среды.

Для промышленных биореакторов обычно используют от 6 до 10% инокулянта. С плотной питательной среды выросшую культуру смывают стерильной питательной средой или физраствором и вносят в инокулятор в таком же объеме как и жидкую.

Тема 2. КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ И СИСТЕМ

КУЛЬТВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Для осуществления любого биотехнологического процесса мик-робного синтеза необходимы культура микроорганизмов, питательная

среда, аппаратура для выращивания и проведения вспомогательных операций, средства контроля и управления.

Культивирование является основной стадией технологического процесса и во многом определяет количественные и качественные характеристики производства биопрепаратов.

На стадии культивирования осуществляется накопление, как самой биомассы, так и продуктов метаболизма (жизнедеятельности) микроорганизмов.

Иногда (например, при производстве бактериальных препаратов) целевым продуктом является сама биомасса, в других случаях – продукты, синтезируемые клеткой (антибиотики, ферменты, аминокислоты и др.). При этом синтезируемый продукт может накапливаться как внутри клеток, так и выделяться в культуральную жидкость.

Необходимые полезные свойства целевых продуктов (клеток или продуктов метаболизма) создаются, в основном, на стадии культивирования. Основная задача на последующих стадиях состоит в том, чтобы при выделении, сушке и других операциях максимально сохранить и стабилизировать эти полезные свойства.

Классификация способов и систем культивирования

Микроорганизмов

Культивирование микроорганизмов осуществляется следующими основными способами: поверхностное, глубинное, периодическое, отъемно-доливное и непрерывное.

При твердофазном поверхностном культивировании клетки растут на поверхности твердой (плотной) среды, содержащей достаточное количество влаги и питательных веществ.

При жидкофазном поверхностном культивировании микроорганизмы растут на поверхности жидкой питательной среды, потребляя содержащиеся в ней субстраты и выделяя в эту среду продукты метаболизма.

При глубинном культивировании микроорганизмы распределяются по всему объему жидкой питательной среды, а источники газообразных продуктов питания (кислород, углекислый газ, азот) и компоненты питательной среды поступают к микроорганизмам в результате аэрации и перемешивания.

Глубинный способ культивирования микроорганизмов наиболее широко используется в производстве большинства биопрепаратов по следующим причинам:

1. Позволяет получить за более короткое время большее количество бактериальной массы или продуктов биосинтеза. Так, при культивировании микроорганизмов группы кишечной палочки в поверхностных условиях, количество микробов не превышает 1-2 млрд в мл применением глубинного культивирования, в зависимости от состава питательной среды и режимов культивирования, достигает 50-60 млрд. в мл.

2.

Возможность осуществить управляемое культивирование, при котором основными управляющими воздействиями являются: аэрация, перемешивание, подача хладоагента или теплоносителя, титрантов для регулирования концентрации водородных ионов (рН), редуцентов для регулирования окислительно-восстановительного потенциала (еН) культуральной жидкости, пеногасителей для регулирования уровня пены в биореакторе, дозирования необходимых для оптимального роста культуры микроорганизмов азотных, углеводных, фосфорных и других субстратов, а также предшественников биосинтеза.

3.Возможность использования стандартного механизированного и автоматизированного технологического оборудования для культивирования (инокулятор, биореактор, что обеспечивает снижение подготовительных операций и операций съема биомассы) и повышения качества биопрепарата.

Для роста биомассы и биосинтеза продуктов метаболизма при культивировании необходимо соблюдение следующих условий:

– жизнеспособность посевного материала;

– наличие источника энергии;

– содержание в питательной среде компонентов, необходимых для синтеза биомассы;

– отсутствие в среде ингибиторов;

– поддержание в культуральной жидкости необходимых физико-химических условий жизнедеятельности культуры микроорганизмов.

Параметры роста

Основные факторы, влияющие на рост и развитие микроорганизмов, можно подразделить на две группы: внутриклеточные факторы, обусловленные структурой и специфическими особенностями организма, и внеклеточные факторы, т.е. условия внешней среды клетки.

К внутриклеточным факторам относятся структура клетки, механизмы метаболизма и генетические характеристики, что является прерогативой цитологических, биологических и генетических исследований.

Основной целью исследований в биотехнологии являются внеклеточные (внешние) факторы.

Для количественной характеристики роста микроорганизмов анализируются основные параметры роста.

Контроль роста. Под определением «биомасса» подразумевается общая концентрация микроорганизмов или клеток на твердой или жидкой питательной среде при культивировании.

Выбор метода измерения зависит от задач исследований в области культивирования, биохимической характеристики культуры, питательной среды и требуемой точности измерений.

Наименее чувствительным является метод определения веса сухой биомассы, а наиболее чувствительным – метод подсчета клеток.

Тема 3. ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ГЛУБИННОЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ

Периодическое глубинное культивирование представляет собой закрытую систему, в которой скорость роста биомассы стремится к нулю из-за исчерпания субстрата и накопления ингибиторов. Такие системы всегда находятся в неустойчивом состоянии.

Фазы роста.

1. Лаг-фаза или индукционный период начинается после посева (инокуляции) в питательную среду микроорганизма и является периодом их адаптации.

Во время этой фазы происходит реорганизация микро молекулярных и макромолекулярных составных частей микробной культуры, синтез или подавление ферментов или структурных компонентов клетки.

Данная фаза, в зависимости от внешних условий, может быть короткой или довольно длинной. Во время этой фазы клеточная масса может изменяться без изменения числа клеток.

2.

Лаг-фаза переходит в фазу экспоненциального роста. Это – период, быстрого накопления биомассы и продуктов реакции. Описывается экспоненциальной кривой.

3. Фаза линейного роста характеризуется сбалансированностью роста в установившемся состоянии, т.е.

скорость роста остается постоянной на протяжении всего процесса культивирования, а химический состав культуральной жидкости изменяется, поскольку потребляются питательные вещества и вырабатываются продукты метаболизма.

Как следствие этого, окружающая микроорганизмы среда непрерывно изменяется, но скорость роста в широком диапазоне концентраций питательных веществ не зависит от них.

4. Фаза линейного роста сменяется периодом, в течение которого скорость роста культуры снижается до нуля – это фаза замедления роста.

5. Далее рост культуры может переходить в достаточно устойчивую стационарную фазу, при этом скорость гибели микроорганизмов компенсируется скоростью прироста биомассы.

6. При полном истощении питательной среды (субстрата) и значительном накоплении ингибирующих рост продуктов происходят существенные физиологические изменения культуры (лизис) и наступает так называемая фаза отмирания культуры.

Закономерности размножения микроорганизмов при периодическом культивировании. Основные положения обратимого равновесного автокаталитического роста популяции микроорганизмом можно сформулировать следующим образом:

– размножение микроорганизмов определяется протеканием двух противоположных процессов – образования и гибели клеток, т.е. синтеза и деструкции;

– скорость образования микроорганизмов (синтеза биомассы) пропорциональна все увеличивающейся в процессе их культивирования концентрации X и уменьшается с уменьшением концентрации лимитирующего субстрата S;

– скорость отмирания клеток (деструкции биомассы) пропорциональна квадрату их концентрации;

– концентрация питательных веществ, необходимых для размножения микроорганизмов, определяется содержанием в питательной среде одного или нескольких лимитирующих компонентов;

– продукты лизиса погибших клеток (Sx) в кинетическом отношении (количественно, но не качественно) эквивалентны исходному субстрату;

– процесс размножения в условиях периодического способа культивирования заканчивается установлением равновесия, при котором скорости синтеза и деструкции биомассы равны, а поэтому концентрации микроорганизмов и субстрата не меняются во времени.

Компоненты питательной среды по характеру их превращения в процессе размножения и влиянию на кинетику роста популяции можно разделить на две группы:

– вещества, которые при включении в структуру клеток и последующем лизисе погибших клеток не претерпевают изменений, и не исключают возможность их повторного использования в метаболическом обмене при образовании новых микроорганизмов;

– вещества, которые в процессе синтеза биомассы претерпевают такие превращения, что их повторное использование микроорганизмами в качестве субстрата невозможно.

Таким образом, кинетическая эквивалентность исходного субстрата и продуктов лизиса погибших клеток в реальной системе клетка-среда может иметь место, если величина субстрата связана с концентрацией в питательной среде веществ, относящихся к первой группе, что и предполагалось при построении модели обратимого равновесного автокаталитического роста популяции.

Продуктивность периодических процессов культивирования. Объемная продуктивность выражается в граммах того или иного продукта на литр среды в час (или количества микробных тел) и служит мерой общей «полезности» процесса.

При периодическом процессе культивирования расчет продуктивности должен вестись на все рабочее время, в которое необходимо включать не только время собственно культивирования, но и время, необходимое для того, чтобы освободить биореактор от предыдущей загрузки, промыть его, простерилизовать, заполнить новой партией среды и снова простерилизовать эту среду с биореактором.

Необходимый для этого период времени может быть как коротким (например, 6 ч при производстве дрожжей), так и довольно длинным (например. 20 ч при производстве антибиотиков).



Источник: https://infopedia.su/5x151f.html

Подготовка посевного материала

Подготовка посевного материала для поверхностного культивирования

В биотехнологии широко применяются плесневые грибы, дрожжи, актиномицеты (грамположительные бактерии, не образующие спор), бактерии и водоросли в виде чистых и смешанных культур.

В традиционных процессах ферментации предпочтение обычно отдается смешанным культурам, а в большинстве современных ферментационных процессов – монокультурам (чистым культурам), выращиваемых в асептических условиях.

Большинство используемых сегодня культур получено из природных источников, однако затем эти культуры были улучшены или путем выращивания в условиях, характерных для данного процесса (для повышения выхода биомассы и первичных метаболитов), или с помощью мутагенеза или генетической инженерии (для производства вторичных метаболитов).

Посевным материалом (инокулятом) называют чистую культуру микроорганизма, которую получают путем ее последовательного пересева из пробирки в колбу, а затем в аппараты увеличивающегося объема до количества, необходимого для промышленного производства.

Хранение чистой культуры. Поддержание чистой культуры штамма-продуцента – ключевая задача любого биотехнологического производства. Культуры микроорганизмов-продуцентов заводы получают из коллекций в пробирках на агаризованных питательных средах или в ампулах.

Чистая культура микроорганизма может постоянно или по мере необходимости использоваться в производстве. При длительном хранении чистых культур могут происходить случайные нерегулируемые мутации.

Для избежания мутаций следует не только соблюдать правила хранения и поддержания исходной культуры, но и периодически проводить пересев культуры и проверку ее однородности как по морфологическим, так и по физиологическим признакам.

На практике культуры хранят различными способами:

· на косом агаре при низкой температуре (1 – 5 °С) можно хранить культуру 1 – 2 мес;

· замораживание и хранение при температуре ниже – 20 °С позволяет сохранить культуру в течение нескольких месяцев, при условии строгого сохранения температурных режимов хранения;

· на твердых средах под слоем стерильного парафина или минерального масла можно хранить дрожжи, плесневые грибы –менее пригоден этот способ для хранения актиномицетов. Масло предохраняет культуру от высыхания идоступа кислорода;

· на агаре без добавления питательных веществ (допускаются очень незначительные добавки питательных веществ);

· лиофилизирование (культуру замораживают при температуре до – 80 °С (обычно при – 30 °С) и подвергают сублимации в вакууме. При этом происходит сублимация превратившейся в лед свободной воды или воды, непрочно связанной с гидрофильными веществами.

Лед переходит из твердого состояния в парообразное, минуя жидкую фазу. Для предохраненияклеток от инактивации используют защитные среды (сыворотка крови, бульон, сахароза, смесь песка и глины и др.).

Лиофилизированную чистую культуру в ампулах хранят в течение нескольких лет;

· хранение в стерильной смеси песка и глины заключается в следующем.Нанесенные на эту смесь микроорганизмы или суспензию спор сушат прикомнатной температуре и при такой же температуре хранят в посуде, закрытойватной пробкой.

Приготовление посевного материала состоит из следующих этапов:

1. Получение культуры микроорганизма в микробиологической лаборатории завода.

2. Выращивание микроорганизмов в малом посевном аппарате.

3. Выращивание микроорганизмов в большом посевном аппарате.

4. Накопление культуры микроорганизмов в малом ферментере.

Передачу чистых культур из одного аппарата в другой осуществляют в конце логарифмической фазы роста. Качество полученного посевного материала контролируют путем микроскопирования.

Лабораторная стадия. Перед началом технологического процесса культуру размножают в лаборатории в стерильных условиях при оптимальном составе среды и режиме выращивания (рН, температура, длительность).

С поверхности косого агара культуру стерильно переносят в колбы объемом 100 – 200 мл и инкубируют. Длительность каждой стадии выращивания 24 ч.

Содержимое колб используют в качестве посевного материала для первого инокулятора цеха чистой культуры.

Иногда для уменьшения опасности заражения инфекцией в инокулятор культуру вносят прямо из пробирок. При этом длительность инокуляции увеличивается.

В производстве антибиотиков часто используют споровый материал. При этом в лабораторных условиях культуру размножают двумя способами:

· культуру продуцента высевают на косой агар, инкубируют до образования спор и смывают их стерильной водой. Суспензию спор снова переносят в свежую агаризированную среду для получения спорового материала второго поколения. Выросшие споры еще раз смывают стерильной водой и суспензию используют для получения первого вегетативного поколения продуцента на жидкой среде;

· культуру продуцента высевают на агаризованную среду для получения спор. Полученную суспензию спор сразу же вносят в колбы с жидкой средой и выращивают их на качалке.

Полученный таким образом вегетативный материал продуцента первого поколения используют в качестве посевного материала для второго поколения продуцента в колбах с жидкой средой.

Вегетативный материал второго поколения используют для внесения в инокулятор.

Инокуляционная стадия. Дальнейшее размножение посевного материала обычно идет в две стадии: в цехе чистой культуры и в отделе инокуляции.

Для приготовления посевного материала используют полноценную среду, тщательно проверенную различными химическими и микробиологическими методами.

Культивирование микроорганизмов на питательной среде основного состава позволяет культуре быстро адаптироваться к окружающим условиям и компонентам питательной среды, при этом происходит активация ферментов, а также синтезируются новые ферментные системы.

Количество питательной среды в аппарате не должно превышать 60 % общего объема Продолжительность приготовления посевного материала на этой стадии обычно не превышает 1 сут. Посевной материал для главной ферментации готовят в количестве 5 – 20 % объема используемой питательной среды.

Подготовленный посевной материал направляют на культивирование.

Дата добавления: 2016-10-26; просмотров: 6037;

:

Источник: https://poznayka.org/s69310t1.html

Приготовление посевного материала для поверхностного культивирования микроорганизмов

Подготовка посевного материала для поверхностного культивирования

Поверхностный способ применяют в основном при культивировании мицелиальных грибов. В этом случае посевной материал может быть приготовлен тремя способами:

1) в виде культуры, выращенной на твердой питательной среде;

2) в виде спорового материала;

3) в виде мицелиальной массы продуцента, выращенной на жидкой питательной среде глубинным способом.

Посевную культуру на твердой питательной среде готовят выращиванием микроорганизмов в возрастающем количестве в 3–4 этапа. Состав питательной среды определяется свойствами микроорганизма-продуцента.

Чаще всего для этой цели используют увлажненные пшеничные отруби. Влажность среды после стерилизации должна составлять в зависимости от вида продуцента 35–65%.

Для рыхлости к отрубям иногда добавляют древесные опилки, солодовые ростки, свекловичный жом.

На первом этапе приготовления посевного материала исходную культуру продуцента пересевают в пробирку с 1,0–1,5 г стерильных отрубей и выращивают при оптимальной температуре до обильного спорообразования.

На втором этапе продуцент культивируют в тех же условиях и на той же среде в колбах емкостью 0,75–1,0 дм3, содержащих 40–100 г влажной среды (из одной пробирки засевают среду в 3–4 колбах).

На третьем этапе (дополнительный этап, при малом спорообразовании у продуцента) культивирование осуществляют в колбах с 300 г влажных отрубей до наступления обильного спорообразования.

На четвертом этапе полученный посевной материал используют для засева посевных кювет.

Кюветы прямоугольной формы размером 600×400 мм и высотой борта 20–30 мм выполнены из сплошного листа оцинкованного железа, снабжены крышками с одним или двумя отверстиями, которые закрываются ватно-марлевыми подушками. Вместимость посевных кювет 400–500 г воздушно-сухих отрубей.

Питательную среду стерилизуют в автоклаве в биксах по 2 кг при давлении 0,15 МПа в течение 1 ч, а посевные кюветы – в стерилизационных шкафах при температуре 120–130°С в течение 2,0–2,5 ч.

Содержимым одной колбы засевают 20 посевных кювет. Посевной материал смешивают с питательной средой в отдельной емкости с соблюдением всех правил асептики и раскладывают в кюветы слоем толщиной 0,8–1,2 см. Между кюветой и крышкой укладывают слой непроклеенной бумаги для предотвращения возможной конденсации влаги на крышке и создания зон излишнего увлажнения растущей культуры.

Кюветы со средой помещают на стеллажи в растильные камеры, в которых поступающим через кондиционер воздухом поддерживается определенный режим по влажности и температуре. Камеры заполняют кюветами исходя из удельной нагрузки по культуре 1–2 кг засеянной среды (по сухой массе) на 1 м3 объема камеры. При этом обмен воздуха в камере должен быть равен 2-3 объемам камеры за 1 ч.

Готовый посевной материал снимают с кювет и во влажном состоянии помещают в стерильные пакеты, которые затем хранятся при температуре 3–4°С. Длительность хранения посевного материала не должна превышать 5–6 суток (влажная культура подвержена лизису и активность ее снижается).

При необходимости более длительного хранения посевной материал подсушивают до влажности 10–12% в растильной камере воздухом при температуре 28–30°С, предварительно сняв крышки с кювет. Приготовленный посевной материал представляет собой спороносящую культуру продуцента и должен содержать не менее 0,7 млрд спор в 1 г.

Для получения засевной суспензии посевной материал смешивают в специальной емкости со стерильной водой. Суспензия используется для засева среды в производственных условиях.

Споровой материал отличается от спороносящей культуры незначительным содержанием самой питательной среды и состоит главным образом из спор продуцента при небольшом содержании мицелия. Споровой материалсодержит 7–10 млрд. спор в 1 г.

Для получения спорового посевного материала поверхностную культуру подсушивают до влажности 9–10% и подают в вибросепаратор, из которого воздушным потоком (вакуум-насосом) конидии отделяются от среды и собираются в приемник. Споровой материал расфасовывают в полиэтиленовые пакеты в боксе-манипуляторе.

Полученный таким образом конидиальный материал может храниться без значительных изменений при температуре 8–24°С до 1,5 лет. За год хранения конидии теряют всхожесть в среднем на 8%.

Споры (конидии) обладают свойством гидрофобности, плохо смачиваются водой. Это приводит к неравномерности засева среды и, следовательно, к неодинаковой скорости роса культуры. Однородную суспензию конидий можно получить добавлением в воду на каждый грамм спорового материала 25–50 см3 ПАВ (алкилбензолсульфата). При этом смачиваемость спор сильно возрастает при неизменной всхожести.

Применение спорового материала облегчает технологический процесс, позволяет более полно механизировать его. Однако получение спорового посевного материала приводит к сильному загрязнению воздуха конидиями.

Несмотря на наличие аспирационных устройств, насыщенность воздуха конидиями может достигать 3·102–1·104 на 1 м3, что недопустимо в санитарно-гигиеническом отношении. Это приводит к необходимости применять специальную одежду и индивидуальные средства защиты.

Чтобы исключить возможность проникновения посторонней микробиоты, в помещениях цеха чистой культуры поддерживается подпор воздуха (ризб. = 0,01–0,02 МПа).

Наиболее безопасным является способ получения посевного материала глубинным культивированием в виде мицелиальной массы. Отличие этого способа от рассмотренных состоит в том, что культура, выращенная в колбах на отрубях, поступает для засева жидкой питательной среды в лабораторных ферментаторах объемом до 40 дм3.

Продолжительность культивирования обычно составляет 24–30 ч. Молодая, активно растущая мицелиальная масса служит посевным материалом для засева производственной среды.

Такой способ позволяет в 2,5–3,0 раза сократить длительность приготовления посевного матерала, в 4–5 раз уменьшить площадь отделения чистой культуры, улучшить условия труда, снизить спорообразование в готовой производственной культуре.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/8_147556_prigotovlenie-posevnogo-materiala-dlya-poverhnostnogo-kultivirovaniya-mikroorganizmov.html

Получение посевного материала для промышленного культивирования микроорганизмов

Подготовка посевного материала для поверхностного культивирования

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ» (ПГТА)

Кафедра биотехнологии и техносферной безопасности

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Дисциплина «Биотехнология белка и биологически активных веществ»

на тему: Получение посевного материала для промышленного культивирования микроорганизмов

fЗадание

на курсовую работу по дисциплине «Биотехнология белка и биологически активных веществ»

Студенту Кочетковой Е.В. Группа 08БТ

Тема работы:«Получение посевного материала для промышленного культивирования микроорганизмов.»

Исходные данные:

1. Введение: виды белковых и биологически активных веществ, получаемые путем микробиологического синтеза, дать краткую характеристику процессов, осуществляемых на биотехнологической стадии типовой технологической схемы.

2. Технология подготовки посевного материала для промышленного культивирования микроорганизмов в ферментаторах большой вместимости, включая:

– методы поддержания продуцента в рабочем состоянии и сохранения его ценных свойств,

– способы хранения культур продуцентов,

– технологическую схему получения посевного материала (блок-схема) с описанием процессов, проводимых на стадиях

– а) получение рабочих партий посевного материала на агаризованной среде в пробирках, сыпучем субстрате и т.д., б) получение вегетативного посеаного материала, включая технологию культивирования микроорганизмов, в) характеристику аппаратурного оформления процессов вырвщивания посевного материала.

Руководитель: Черкасова Г.Н.

Задание получил 6 февраля 2012 г.

Студент: Кочеткова Е.В.

f

Ведение

1. Технология подготовки посевного материала для промышленного культивирования

2. Способы хранения культур микроорганизмов

3. Технологическая схема получения посевного материала (блок-схема)

4. Особенности технологии промышленного культивирования микроорганизмов

5. Аппаратурное оформление процесса выращивания посевного материала

Список литературы

fВедение

К группе белковых препаратов, получаемых биотехнологическим способом, относятся:

– Ферментные препараты (группа фармакологических средств, способствующих улучшению процесса пищеварения. В настоящее время на рынке представлено множество различных ферментныхпрепаратов)

– Аминокислоты (органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы. Аминокислоты могут рассматриваться как производные карбоновых кислот, в которых один или несколько атомов водорода заменены на аминные группы.);

– Продукты микробного происхождения(они дополняют вещества, получаемые классическим способом, а частично и заменяют их);

– Белковые концентраты (белок является основной составляющей человеческого тела, и хронический недостаток белка в рационе любого человека приводит к нарушению обмена веществ, нарушению работы внутренних органов, снижению сопротивляемости организма к инфекциям. Поэтому белковые концентраты являются продуктами широкого назначения и должны применяться независимо от уровня вашей физической активности, а порой и вопреки ей.);

-Белковые изоляты (изолят – куда более чистый продукт, чем концентрат. Его получают методом продолжительной фильтрации или ионного обмена. В итоге производитель получает сухую массу, содержащую более 95% белковых фракций.

Лактозы и жиров в изоляте почти нет, а это означает, что изолят идеален для приема как с целью лечения белковой недостаточности, так и для коррекции белка до и после тренировок.

Плюс изолят гораздо дешевле гидролизата, поэтому его могут себе позволить широкие слои населения.);

– Токсины (яд биологического происхождения. Вещества бактериального, растительного или животного происхождения, способные угнетать физиологические функции, что приводит к заболеванию или гибели животных и человека. По химической природе все токсины — белки или полипептиды.);

– Анатоксины (препарат, приготовленный из токсина, не имеющий выраженных токсических свойств, но при этом способный индуцировать выработку антител к исходному токсину.

Обычно инактивация токсина производится путём длительного выдерживания в тёплом разбавленном растворе формалина.

Анатоксины используются для профилактики инфекционных заболеваний, в основе патогенеза которых лежит интоксикация: дифтерии, столбняка, отравлений токсином стафилококка, и т. п.);

– Токсические белки энтомопатогенных бацилл.

Биотехнологическая стадия- это основная стадия ботехнологического производства, на которой происходит преобразование сырья биологическим объектом в целевой продукт.

Сначала на этой стадии идет накопление биомассы, а затем образуется целевой метаболит.

Основные процессы биотехнологической стадии:

1) Биоконверсия

2) Биокатализ

3) Биоокисление

4) Метановое брожение

5) Биокомпостирование

6) Биосорбция

7) Бактериальное выщелачивание

8) Биодеградация

Биоконверсия (биотрансформация) заключается в видоизменении молекул органических веществ под действием микробных клеток или ферментов и в превращении их в новые соединения.

Особенности биоконверсии: идет превращение веществ – субстратов в структурно – родственные соединения; не идет полная деградация субстрата, присутствуют лишь незначительные изменения продукта, которые приводят к получению целевого продукта. Процессы биоконверсии используют в медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве, очистке окружающей среды (вод) и т.д.

Процессы биоконверсии бывают односубстратные и многоубстртные. К односубчтратным относятся процессы биотрассформации и биокатализа, а к многосубстратным все остальные.

Биокатализ- это химическое превращение вещества, протекающие с использованием биокатализаторов ферментов.

Биоокисление – это процесс потребления загрязняющих веществ микроорганизмами, которые используют при биологической очистке сточных вод.

Метановое брожение – это разложение органических веществ, содержащихся в твердых и жидких отходах метанобразующими бактериями в анаэробных условиях. При этом не только разлагаются бактерии, но и выделяется метан, который можно использовать как топливо.

Биокомпостирование – это процесс разложения микроорганизмами органических веществ, в том числе вредных, содержащихся в твердых отходах, растительных и животных остатках, в результате которого получаются органические удобрения.

Биосорбция – это накопление бактериями и грибами различных микроэлементов и концентрация их в местах массового развития этих микроорганизмов.

Бактериальное выщелачивание – это процесс перевода нерастворимых в воде соединений металлов в растворенное состояние под действием микроорганизмов.

Биодеградация – это способность микроорганизмов разлагать сложные молекулы веществ на более простые соединения.

f1. Технология подготовки посевного материала для промышленного культивирования

Посевным материалом называют чистую культуру микроорганизма-продуцента, «размноженную» до такого количества (объема), которое необходимо для засева промышленных аппаратов.

Для получения посевного материала используют исходную культуру продуцента, хранящуюся в центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ).

Каждая производственная культура имеет паспорт, в котором указаны ее название (род, вид), коллекционный номер, серия и дата выпуска, средний уровень активности, срок годности. В паспорте представлена характеристика среды для выращивания и хранения культуры.

Чтобы свойства культуры-продуцента оставались без изменения, ее надо хранить в соответствующих условиях. При длительном хранении, особенно при частых пересевах, легко изменчивыми (вариабельными) являются прежде всего физиологические признаки культуры, т. е.

те, которые представляют наибольший интерес для получения целевого продукта.

Учитывая особую важность сохранения свойств культуры-продуцента, познакомимся со способами хранения культур, применяемыми в настоящее время. Некоторые из них используются непосредственно на заводах микробиологической промышленности.

Преимущественно методом сохранения продуцента в рабочем состоянии является метод естественного отбора.

2. Способы хранения культур микроорганизмов

Способы длительного хранения культур основаны на свойствах микроорганизмов ограничивать или даже прекращать клеточный обмен веществ при изменении внешних условий.

Так, при охлаждении процессы жизнедеятельности клеток резко замедляются, а при замораживании и обезвоживании клетки приходят в состояние анабиоза и преданабиоза.

Однако такие клетки сохраняют жизнеспособность и при создании нормальных условий полностью восстанавливают присущие им свойства.

Наиболее распространены следующие способы хранения культур.

Хранение в холодильнике. Это самый простой способ, заключающийся в том, что готовую культуру на агаризованной среде в пробирках помещают в холодильник и хранят при температуре + 4 – 4°С в течение 1 – 2 мес. Для более длительного хранения культуру необходимо пересевать, чтобы сохранить ее физиолого-биохимические свойства.

Длительные промежутки между пересевами недопустимы, так как микроорганизмы в процессе хранения потребляют из среды питательные вещества и накапливают продукты обмена, вредно влияющие на их свойства. Кроме того, в процессе хранения среда обезвоживается, что может привести не только к изменению свойств культуры, но и к ее гибели.

Хранение под слоем минерального масла. На твердых средах под слоем стерильного вазелинового масла или парафина можно хранить культуру несколько месяцев.

Толщина слоя масла над поверхностью агар-агара должна быть не менее 1 см, чтобы предохранить среду от высыхания. При большей толщине слоя масла может произойти гибель аэробной культуры из-за недостатка кислорода.

Культуру заливают стерильным маслом после того, как она достигнет полной физиологической зрелости.

Хранение в сыпучих материалах. Этот способ нашел широкое применение, благодаря простоте и надежности.

Заключается он в том, что суспензию микроорганизмов или спор наносят на предварительно простерилизованный сыпучий материал (почву, песок, глину, зерно), высушивают при комнатной температуре и хранят в стеклянной посуде, закрытой ватной пробкой.

Чтобы возобновить культуру с сыпучего материала делают смыв на чашки Петри и высевают на питательный агар-агар. Срок хранения культуры в зависимости от вида микроорганизмов может достигать нескольких месяцев.

Замораживание и хранение при температуре ниже — 20 °С.

При таком способе культура сохраняется несколько месяцев, однако следует избегать многократных оттаиваний и замораживаний. Некоторые культуры можно хранить в замороженном состоянии при температурах–165-196°С (температура жидкого азота).

Культуру замораживают в 10%-ном водном растворе глицерина и помещают в ампулы, которые запаивают. Ампулы хранят в контейнере с жидким азотом. В этих условиях некоторые микроорганизмы сохраняют все физиолого-био-химические свойства в течение нескольких лет.

посевной культивирование микроорганизм почва

Сублимационная сушка. В настоящее время сублимационная сушка считается наиболее перспективным способом длительного хранения микроорганизмов. Этот способ отличается сложностью и проводится в несколько этапов. Вначале в культуру микроорганизмов добавляют так называемую защитную среду (сахарозу, бульон и др.

), которая предохраняет клетки от инактивации за счет снижения лиофильного взаимодействия воды с клетками, разливают в стерильные ампулы и закрывают стерильными ватными тампонами. . Затем проводят быстрое замораживание при температуре –35-;–78 °С.

Ампулы с замороженной культурой переносят в вакуум-сушильный аппарат и подвергают сублимационной (из твердой фазы в газообразную) сушке при комнатной температуре и остаточном давлении 1 –10 кПа в течение 25–30 ч.

Сублимационно высушенные культуры могут сохраняться 5–6 лет без потери физиологических особенностей и способности к быстрому росту.

Этот способ называют также хранением культур в лиофилизованном состоянии.

В заводских условиях чаще всего используют способы хранения культур в холодильнике или под слоем вазелинового масла.

f3. Технологическая схема получения посевного материала (блок-схема)

Готовый посевной материал

1. Исходную культуру размножают на скошеной агаризованной среде.

2. Выращенную культуру переносят в колбу, содержащею жидкую питптельную среду(18-36ч.)

3. Готовую культуру из колб стерильно переносят в посевной аппарат (инокулятор), в который предварительно вносят парафины и минеральные соли(12-14ч.)

4. Все содержимое малого инокулятора перекачивается в аппарат большего объема, в котором находится простерилизованная питательная среда (12-14ч.)

5. Перед приемом дрожжевой суспензии с предыдущей стадии в аппарате готовят питательную среду путем подачи парафина, растворов питательных солей и микроэлементов. Перекачивают засевные дрожжи с предыдущей стадии и начинается процесс выращивания при непрерывной аэрации и перемешивании. (Процесс накопления дрожжей длится 10– 12 ч.)

4. Особенности технологии промышленного культивирования микроорганизмов

Для осуществления любого биотехнологического процесса необходимы:

– культура микроорганизмов;

– питательная среда;

– аппаратура для выращивания и проведения вспомогательных операций;

– средства контроля и управления процессом.

Культивирование является основной стадией технологического процесса и во многом определяет количественные и качественные характеристики производства препаратов. На стадии культивирования осуществляется накопление, как самой биомассы, так и продуктов метаболизма (жизнедеятельности) микроорганизмов.

Так, при производстве бактериальных препаратов целевым продуктом является сама биомасса, в других случаях продукты, синтезируемые клеткой, – антибиотики, ферменты, аминокислоты и др. При этом синтезируемый продукт может накапливаться как внутри клеток, так и выделяться в культуральную смесь.

В том случае, когда культура растет на поверхности жидкой или плотной питательной среды, потребляя содержащиеся в ней субстраты и выделяя в эту среду продукты метаболизма, способ культивирования называют поверхностным. Когда же микроорганизмы распределяются по всему объему жидкой питательной среды, культивирование называют глубинным (жидкофазным).

В таком случае кислород поступает к клеткам в результате интенсивной операции перемешивания. Последний способ наиболее широко применяется в настоящее время в производстве большинства препаратов по следующим причинам:

1. Позволяет получить большое количество бактериальной массы за короткое время. Так, при культивировании микроорганизмов группы кишечной палочки в условиях состояния покоя количество микробов не превышает 1-2 млрд./см-3, а при применении принудительной аэрации урожайность достигает 50-60.

2. Процесс легко управляем. С целью длительного поддержания роста и размножения микроорганизмов в процессе их культивирования дополнительно вводят углеродные и азотистые соединения, а при необходимости и другие стимуляторы роста. Данный способ также позволяет легко корректировать рН среды в процессе культивирования.

3. Процесс максимально технологичен. Технологический процесс глубинного выращивания микроорганизмов в реакторах (ферментерах) складывается из следующих этапов:

– отбор штаммов микроорганизмов и работа с ними;

– приготовление посевной микробной культуры;

– приготовление и стерилизация питательных сред;

– подготовка биореактора к посеву;

– выращивание микроорганизмов в реакторе и контроль над процессом культивирования. Кроме того, он включает ряд вспомогательных операций:

– стерилизацию оборудования и коммуникаций;

– приготовление и стерилизацию пеногасителей, растворов и др. Остановимся на каждом из этапов культивирования.

5. Аппаратурное оформление процесса выращивания посевного материала

Приготовление посевного материала в зависимости от вида продуцента, его физиолого-биохимических особенностей состоит из нескольких последовательных этапов: исходная культура (в пробирке) –выращивание на скошеной агаризованной среде ( в пробирках)– выращивание в колбах на качалке на жидкой среде (одна — две стадии)–выращивание в посевном аппарате (инокуляторе — один или несколько)– накопление культуры микроорганизмов в малом ферментаторе–посевной материал.

На рис. 1 для примера показана схема приготовления посевного материала, применяемая в производстве дрожжей на предельных углеводородах нормального строения — н-парафинах нефти.

Рис. 1. Схема приготовления посевного материала.

fВыращивание посевного материала производится по следующим стадиям: 1 — получение культуры микроорганизма в микробиологической лаборатории завода; 2 — выращивание посевного материала в малом посевном аппарате (вместимостью 300 л); 3– выращивание дрожжей в большом посевном аппарате (вместимостью 3200 л); 4 — накопление культуры дрожжей в малом ферментаторе (вместимостью 50 м3).

Первая стадия выращивания посевного материала осуществляется в заводской лаборатории. Исходную культуру размножают на скошеной агаризованной среде в пробирке в стерильных условиях при оптимальных составе питательной среды и режиме выращивания (рН, температура, длительность).

Выращенную культуру стерильно смывают водой с поверхности агаризованной среды в колбы Эрленмейера вместимостью 750 мл, содержащие 50–100 мл жидкой питательной среды. Колбы с культурой помещают на качалку, которая находится в термостатируемом помещении (28–30 °С).

Перемешивание культуры, которое осуществляется встряхиванием качалки (120–240 об/мин), увеличивает скорость роста культуры, благодаря интенсификации массообмена. Продолжительность выращивания культуры в колбах на качалке составляет 18– 36 ч. Эту стадию выращивания необходимо контролировать по морфологическим показателям микроорганизма.

Наилучшие результаты дает культура, которая находится в стадии физиологической зрелости в конце логарифмической фазы роста.

На второй стадии выращивания посевного материала готовую культуру из колб стерильно переносят в посевной аппарат (инокулятор), в который предварительно вносят парафины и минеральные соли в определенных количествах.

Посевной аппарат оснащен мешалкой, аэрирующим устройством, а также контрольно-измерительной аппаратурой для регулирования температуры, рН, уровня пены и т. д. Объем питательной среды в аппарате не должен превышать 60% общего объема. Важное значение имеет количество внесенного в аппарат посевного материала.

При малом количестве посевного материала требуется более длительный период инокуляции. Поэтому в посевной аппарат вносят обычно посевного материала 10– 12% от объема питательной среды.

Во время приготовления посевного материала в аппаратах необходимо поддерживать оптимальный режим культивирования. Для контроля регулярно отбирают пробы и проводят их микробиологический и биохимический анализ. Культивирование продолжают до тех пор, пока в среде не накопится дрожжей 14–20 г/л (в расчете на сухую массу). Обычно процесс заканчивается за 12–14 ч.

Третья стадия культивирования посевного материала осуществляется в посевном аппарате объемом 3,2 м3. Для этого все содержимое малого инокулятора перекачивается в аппарат большего объема, в котором находится простерилизованная питательная среда. Коэффициент перехода от одного аппарата к другому зависит от конкретных условий выращивания каждой культуры микроорганизмов.

Если этот переход осуществляется в фазе экспоненциального роста, то коэффициент перехода по отношению к объему следующего аппарата равен обычно 10. Процесс выращивания длится 12–14 ч. Четвертая стадия процесса осуществляется в аппарате объемом 50 м3.

Перед приемом дрожжевой суспензии с предыдущей стадии в аппарате готовят питательную среду путем подачи парафина, растворов питательных солей и микроэлементов. Среду доводят до оптимальных значений рН и температуры, перекачивают засевные дрожжи с предыдущей стадии и начинают процесс выращивания при непрерывной аэрации и перемешивании. Процесс накопления дрожжей длится 10– 12 ч.

Когда концентрация абсолютно сухих дрожжей (АСД) в среде составит 14–17 г/л, дрожжевую суспензию можно подавать в производственные ферментаторы.

Полученный посевной материал подвергают тщательному микробиологическому и биохимическому контролю, так как от его активности и чистоты зависит дальнейший производственный цикл.

fСписок литературы

1) Беккер М.Е. Введение в биотехнологию Пер с латышского. – Рига.: Изд. «Звайгэне», 1987

2) Бирюков В.В.Основы промышленной биотехнологии. -М.,2004.-296с

3) Елинов Н.П. Основы биотехнологии. – СПб.: фирма «наука». 1995

Размещено на Allbest.ru

Источник: https://revolution.allbest.ru/biology/00834431_0.html

Получение посевного материала

Подготовка посевного материала для поверхностного культивирования

СТАДИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА

Технологический процесс – это совокупность взаимосвязанных технологических операций, обеспечивающих переработку исходных материалов в готовые продукты. Для каждого процесса существует своя технология, но все стадии обычно приблизительно одинаковы:

– получение посевного материала;

– приготовление и стерилизация питательной среды;

– подготовка и стерилизация воздуха;

– ферментация и культивирование;

– отделение биомассы и выделение целевого продукта;

– очистка сточных вод и газовых выбросов.

Посевной материал – это чистая культура, размноженная до такого количества, чтобы ею можно было засеять промышленный ферментер.

Приготовление посевного материала в зависимости от вида продукта, его физиолого – биохимических особенностей состоит из нескольких последовательных этапов: исходная культура (в пробирке) → выращивание на скошенной агаризованной среде (в пробирках) → выращивание в колбах на качалке на жидкой среде (одна – две стадии) → выращивание в посевном аппарате (инокуляторе) → накопление культуры микроорганизмов в малом ферментере → посевной материал.

Выращивание посевного материала производится по следующим стадиям:

– получение культуры микроорганизма в микробиологической лаборатории завода;

– выращивание посевного материала в малом посевном аппарате (вместимостью 300 л);

– выращивание дрожжей в большом посевном аппарате (вместимостью 3200 л);

– накопление культуры дрожжей в малом ферментаторе (вместимостью 50м3).

Первая стадия выращивания посевного материала осуществляется в заводской лаборатории. Исходную культуру размножают на скошенной агаризованной среде в пробирке в стерильных условиях при оптимальных составе питательной среды и режиме выращивания (рН, температура, длительность).

Выращенную культуру стерильно смывают водой с поверхности агаризованной среды в колбы Эрленмейера вместимостью 750 мл, содержащие 50 – 100 мл жидкой питательной среды.

Колбы с культурой помещают на качалку, которая находится в термостатируемом помещении (28 – 30°С).

Перемешивание культуры, которое осуществляется встряхиванием качалки (120 – 210 об/мин), увеличивает скорость роста культуры благодаря интенсификации

массообмена. Продолжительность выращивания культуры в колбах на качалке составляет 18 – 36 ч. Эту стадию выращивания необходимо контролировать по морфологическим показателями микроорганизма. Наилучшие результаты дает культура, которая находится в стадии физиологической зрелости в конце логарифмической фазы роста.

На второй стадии выращивания посевного материала готовую культуру из колб стерильно переносят в посевной аппарат (инокулятор), в который предварительно вносят питательную среду и минеральные соли в определенных количествах.

Посевной аппарат оснащен мешалкой, аэрирующим устройством, а также контрольно-измерительной аппаратурой для регулирования температуры, рН, уровня пены и т. д. Объем питательной среды в аппарате не должен превышать 60 % общего объема. Важное значение имеет количество внесенного в аппарат посевного материала.

При малом количестве посевного материла требуется более длительный период инокуляции. Поэтому в посевной аппарат вносят обычно посевного материала 10 – 12 % от объема питательной среды.

Во время приготовления посевного материала в аппаратах необходимо поддерживать оптимальный режим культивирования. Для контроля регулярно отбирают пробы и проводят их микробиологический и биохимический анализ.

Культивирование продолжают до тех пор, пока в среде не накопится дрожжей или других микроорганизмов 14 – 20 г/л (в расчете на сухую массу). Обычно процесс длится 12 – 14 ч.

Третья стадия культивирования посевного материала осуществляется в посевном аппарате объемом 3,2 м3. Для этого все содержимое малого инокулятора перекачивается в аппарат большего объема, в котором находится простерилизованная питательная среда.

Коэффициент перехода от одного аппарата к другому зависит от конкретных условий выращивания каждой культуры микроорганизмов. Если этот переход осуществляется в фазе экспоненциального роста, то коэффициент перехода по отношению к объему следующего аппарата равен обычно 10.

Процесс выращивания длится 12 – 14 ч.

Четвертая стадия процесса осуществляется в аппарате объемом 50 м3. Перед приемом дрожжевой суспензии с предыдущей стадии в аппарате готовят питательную среду путем подачи питательной среды, растворов питательных солей и микроэлементов.

Среду доводят до оптимальных значений рН и температуры, перекачивают засевные дрожжи с предыдущей стадии и начинают процесс выращивания при непрерывной аэрации и перемешивании. Процесс накопления дрожжей длится 10 – 12 ч. Когда концентрация абсолютно сухих дрожжей в среде составит 14 – 17 г/л, дрожжевую суспензию можно подавать в производственные ферментеры.

Полученный посевной материал подвергают тщательному микробиологическому и биохимическому контролю, так как от его активности и чистоты зависит дальнейший производственный цикл.

В микробиологической технологии требуются большие количества сжатого воздуха или инертного газа как для собственно биосинтеза, так и для вспомогательных операций. По технологическим признакам системы подготовки воздуха можно разделить на 4 группы:

– подготовка и подача воздуха на ферментацию при аэробном культивировании;

– подготовка и подача инертных газов для отвода газообразных продуктов из культуральной жидкости при анаэробном культивировании;

– подготовка и подача транспортного сжатого воздуха для перекачивания суспензий микроорганизмов из одного аппарата в другой и для пневмотранспорта сыпучих продуктов;

– очистка воздуха или смеси газов, отводимых от всех видов технологического оборудования.

Каждая из этих систем имеет свои особенности, но процессы стерилизации связаны общей теоретической основой.

При выращивании аэробных микроорганизмов в глубинных условиях требуется непрерывная подача воздуха в ферментеры. Воздух, подаваемый в ферментер, выполняет несколько функций:

– снабжает микроорганизмы кислородом;

– отводит газообразные продукты обмена;

– отводит теплоту, выделяемую микроорганизмами;

– создает однородность суспензии массы микроорганизмов;

– увеличивает скорость массопередачи и перемешивания жидкой среды.

Источник: https://studopedia.su/2_44287_poluchenie-posevnogo-materiala.html

Процесс получения микробных ферментных препаратов можно разбить на три стадии: получение посевного материала; получение производственной культуры микроорганизма; получение из производственной культуры продуцента технических или очищенных ферментных препаратов.

Получение посевного материала [34]

Для производства посевного материала используют исходный штамм продуцента ферментов. Поддержание микроорганизмов в жизнеспособном состоянии требует специальных условий их хранения (см. разд. 15.7.3.2). В случае хранения культуры при 3–4 °С требуется раз в 3–4 месяца осуществлять рассев ее на свежих средах, чтобы сохранить физиолого-биохимические свойства штамма.

Подготовка посевного материала для поверхностного культивирования. Поверхностный способ культивирования применяют в основном для культивирования микроскопических грибов. Посевной материал  в этом случае может быть приготовлен в виде культуры, выращенной на твердой питательной среде или  в виде мицелиальной массы продуцента, выращенной  в жидкой среде глубинным способом.

Независимо от вида посевного материала последовательность операций одинаковая: приготовление питательной среды; стерилизация питательной среды и аппаратуры; охлаждение среды до температуры роста культуры; засев среды исходным штаммом продуцента; выращивание культуры продуцента до определенного возраста; консервирование посевного материала.

Посевную культуру на твердой питательной среде готовят, выращивая микроорганизмы в возрастающем количестве в три или четыре этапа. В качестве питательной среды чаще всего используют увлажненные пшеничные отруби. Иногда к среде добавляют солодовые ростки, древесные опилки, свекловичный жом. Влажность среды составляет 45–56 %.

Подготовка посевного материала для глубинного культивирования. Посевной материал в этом случае готовят глубинным способом.

Вид посевного материала зависит от продуцента: для грибов и актиномицетов — это мицелиальная масса, а для бактерий — молодая спороносящая культура.

Этапы получения посевной культуры: обновление исходной культуры на агаризированной среде; выращивание культуры на жидкой среде в колбах на качалке; культивирование продуцента в малом, а затем, если требуется, в большом инокуляторе.

Посевная доза при засеве глубинной культурой сравнительно большая (от 1 до 15 %), поэтому число стадий и объем инокуляторов определяются только производительностью предприятия и оптимальной нормой расхода посевного материала для данного продуцента.

Дозировка и возраст посевного материала. Внесение большого количества посевного материала может, с одной стороны, ускорить рост культуры, но, с другой стороны, в результате обильного спорообразования при поверхностном способе культивирования увеличиваются потери на дыхание. Заниженные дозы посевного материала приводят к резкому замедлению процесса культивирования.

Дозировка глубинной посевной культуры зависит от вида используемых микроорганизмов.

Если это споровая культура, то расход посевного материала в зависимости от титра составляет от 0,2 до 1,0 %; для микроскопических грибов и дрожжеподобных микроорганизмов родов Aspergillus, Trichoderms, Endomycopsis он составляет 1,0–2,5 %. Для продуцентов с ослабленной вегетацией и актиномицетов посевная доза возрастает до 5–6 %, а в некоторых случаях — до 15–20 %.

Возраст глубинной посевной культуры соответствует логарифмической фазе роста; обычно это интенсивно растущая культура в возрасте 18–24 ч.

Получение производственных культур [34]

Микроорганизмы очень чувствительны к составу среды. Не всегда интенсивный рост микроорганизма способствуют максимальному накоплению ферментов.

Повышенное содержание микроэлементов часто приводит к торможению нормального роста. Большая часть микроэлементов вносится в среду с водой и органическими добавками (мукой, кукурузным экстрактом, жмыхом и т. д.). Часто при составлении рецептуры в среды вносят мел, роль которого сводится к связыванию образующихся кислот; он также может служить дополнительным источником микроэлементов.

Для получения ферментных препаратов культивирование микроорганизмов проводят поверхностным или глубинным способом.

Культивирование микроорганизмов поверхностным способом осуществляют по типовой технологической схеме (разд. 15.7.3).

Варьируя состав среды, можно получить поверхностную культуру, содержащую желаемый комплекс ферментов (табл. 15.7.58).

При глубинном культивировании можно применять растворимые и малорастворимые компоненты, но количество последних должно быть ограниченным. Целесообразнее использовать отвары или гидролизаты отходов растительного сырья (отрубей, солодовых ростков, свекловичного жома и т. д.

), а также грубые фильтраты спиртовой барды, гидролизаты или плазмолизаты микробной биомассы. Питательные среды готовят на водопроводной воде, содержание СВ в них колеблется от 2,5 до 20 % в зависимости от физиологических потребностей продуцента или состава целевого ферментного комплекса.

В состав среды обязательно включается вещество, которое может быть стимулятором (индуктором) биосинтеза определенного фермента.

Таблица 15.7.58

Влияние состава питательной среды на биосинтез ферментов культурой A. oryzae 8 F1 при поверхностном способе культивирования [34]

Состав среды  (соотношение компонентов, %) Активность ферментов, ед./г амилолити-ческая (АС) мальтазная (МС) протеоли-тическая щелочная (ПС) пектолити-ческая (ПКА) общая  цитолити-ческая (ОЦА)
Пшеничные отруби361285122012
Пшеничные отруби, солодовые ростки (75 : 25)411826215011
Пшеничные отруби, подсолнечная лузга (80 : 20)301403910012
Пшеничные отруби, свекловичный жом (50 : 50)224132100015
Пшеничные отруби, гречишная шелуха (50 : 50)28884212026
Пшеничные отруби, березовые опилки (80 : 20)341315410016
Пшеничные отруби, гречишная шелуха, подсолнечная  лузга (50 : 25 : 25)26914220040
Пшеничные отруби, солодовые ростки, гречишная шелуха (25 : 50 : 25)27894834028

Источник: http://chemanalytica.com/book/novyy_spravochnik_khimika_i_tekhnologa/06_syre_i_produkty_promyshlennosti_organicheskikh_i_neorganicheskikh_veshchestv_chast_II/5425

Medic-studio
Добавить комментарий