Микроорганизмов культивирование питательных сред

В технологической схеме БТС осуществляются последовательно процессы подготовки питательного субстрата и среды для культивирования микроорганизмов, собственно процесс ферментации, обеспечивающий получение биомассы или биологически активных продуктов метаболизма клеток, процессы выделения клеток или клеточных компонентов и получения готового продукта микробиологического синтеза. Часть типовых процессов биотехнологии аналогичны по своим рабочим характеристикам и аппаратурному оформлению процессам химических производств, однако во многих случаях особенности физико-химических и биохимических свойств питательных сред и биологически активных веществ определяют характер технологического и аппаратурного оформления биотехнологических схем. Рассмотрим некоторые из них. [c.45]

Стадией, не имеющей аналогий в химической промышленности, является стадия культивирования соответствующего микроорганизма, проводимая либо с целью накопления собственно биомассы (производство дрожжей на основе гидролизатов растительного сырья или углеводородов нефти, кормовых антибиотиков, некоторых вакцинных препаратов, средств защиты растений и бактериальных удобрений), либо с целью получения продуктов метаболизма растущей популяции микроорганизмов (антибиотики медицинского назначения, аминокислоты, спирты, ферменты, антигенные препараты). Основным процессом этой стадии является рост популяции микроорганизмов на питательной среде определенного состава. Отсюда вытекает главная задача технологических разработок —создание условий, обеспечивающих максимальную утилизацию компонентов питательной среды и накопление целевого продукта с заданными свойствами. Естественно, что теоретической основой для этого являются закономерности, определяющие рост популяции микроорганизмов в зависимости от условий его осуществления. В общем есть все основания утверждать, что прогресс технологии микробиологических производств во многом зависит от уровня знаний теории собственно микробиологического синтеза. [c.5]

Биотехнологическая система. БТС характеризуется большим разнообразием технологических процессов и их аппаратурным оформлением, наличием прямых и обратных связей между элементами. Конкретное аппаратурное оформление БТС зависит от особенностей подготовки питательных сред и сырья для культивирования микроорганизмов и получаемого целевого продукта микробиологического синтеза [7, 8]. В биотехнологической системе реализуются различные процессы обработки материалов механические, химические, тепловые, гидродинамические, диффузионные и биохимические. Рассмотрим в качестве примера технологическую схему производства белковой биомассы дрожжей из н-парафинов нефти (рис. 1.8). Схема включает ряд основных стадий производства, в которых происходит последовательная переработка исходного сырья в целевой продукт. [c.14]

Культивирование микроорганизмов может быть непрерывным и периодическим. При периодическом процессе весь объем питательной среды загружают в аппарат сразу, добавляют посевной материал и при оптимальных условиях продолжают процесс до тех пор, пока не накопится нужное количество биомассы или определенного метаболита. В ходе периодического культивирования изменяется темп роста культуры, ее морфология и физиология. За время культивирования меняется состав среды — уменьшается концентрация питательных веществ, увеличивается содержание метаболитов. С физиологической точки зрения периодическое культивирование невыгодно. В ходе его возникает также ряд технологических трудностей — циклический ход операций, сменные режимы, что затрудняет контроль и регуляцию процесса. [c.69]

Способ непрерывно-проточного культивирования микроорганизмов более совершенен. Суть его заключается в том, что микробная популяция развивается в проточной питательной среде. Непрерывный способ имеет две разновидности гомогенно-непрерывный и градиентно-непрерывный. В первом случае выращивание ведут в одном ферментаторе при тщательном перемешивании среды и аэрации обеспечивается одинаковое состояние культуры во всем объеме жидкости. В ферментатор при этом непрерывно поступает свежая [c.162]

Существуют два способа культивирования микроорганизмов в глубине жидкой среды периодический и непрерывный. При периодическом способе культивирования питательная среда засевается исходной культурой продуцента, и далее в этой же емкости микроорганизмы при определенных условиях проходят через все стадии роста и развития популяции. Когда процесс культивирования заканчивается, емкость для выращивания освобождают и цикл возобновляется, начиная от засева стерильной питательной среды исходной культурой продуцента. При таком способе культивирования (его можно назвать закрытой системой, когда хотя бы один из компонентов не может поступать в нее или выводиться из нее) скорость роста биомассы всегда должна стремиться к нулю либо из-за недостатка питательных веществ, либо из-за накоп- [c.48]

Для культивирования щтаммов микроорганизмов при производстве аминокислот как источники углерода наиболее доступны углеводы — глюкоза, сахароза и реже фруктоза и мальтоза. Для снижения стоимости питательной среды в качестве источников [c.45]

Недостатками метода являются несовершенство конструкции применяемого оборудования, малая механизация технологических процессов, проведение процесса в нестерильных условиях [4]. Это не позволяет использовать при осуществлении твердофазного культивирования такие микроорганизмы как бактерии. При твердофазном культивировании в качестве продуцентов ферментов используют исключительно микроскопические грибы. Этот способ культивирования осуществляют в кюветах, располагаемых в растительных камерах, в механизированных растительных установках с вертжальными каналами и в механизированных растительных установках, в которых культивирование микроскопических грибов осуществляют в слое питательной среды высотой 200-500 мм, а также в установках других конструкций [2]. [c.107]

При непрерывном культивировании микроорганизмов необходимо отрегулировать такую скорость притока питательной среды и вытекания культуральной жидкости, чтобы предотвратить вымывание культуры из системы, т. е. концентрация клеток должна быть постоянной. В стерильных условиях непрерывный, или проточный, метод обеспечивает сохранение культуры в физиологически активном состоянии длительное время. [c.70]

Ниже в качестве примера приводится состав питательных сред (в %) для производственного культивирования трех микроорганизмов. [c.159]

Уравнения (24) и (27) являются основными для непрерывного культивирования микроорганизмов. Простота этих уравнений, однако, обманчива, так как удельная скорость роста биомассы находится в сложной зависимости от концентрации лимитирующей питательной среды, pH среды, продуктов метаболизма, времени, воз- [c.212]

При глубинном культивировании микроорганизмы развиваются во всем объеме жидкой питательной среды. Так как подавляющее большинство продуцентов ферментов — строгие аэробы, среду интенсивно аэрируют. В микроорганизмах протекают два неразрывно связанных процесса — синтез биомассы и синтез ферментов. [c.159]

При издании книги Введение в биотехнологию на русском языке текст несколько переработан и дополнен новейшими данными. Дана характеристика новых видов сырья, применяемого для приготовления питательных сред для культивирования микроорганизмов. Показана возможность производства богатой белком микробной биомассы не только на средах, содержащих растворимые углеводы, но и на средах, содержащих углеводороды нефти, природного газа, этанол, целлюлозу сельскохозяйственных отходов и др. Расширен раздел о получении ферментных препаратов, в частности показаны принципы иммобилизации ферментов и клеток микроорганизмов, приведены новые данные по микробиологической трансформации органических соединений. Раздел об использовании микробиологических процессов для защиты окружающей среды дополнен последними работами в области утилизации навоза. [c.6]

Получение витаминов в процессе выращивания микроорганизмов. Витаминный состав микроорганизмов — продуцентов кормового белка — в большой степени зависит от рода и вида микроорганизма, состава питательной среды, интенсивности аэрации, условий упаривания и сушки. Для получения продукта, богатого витаминами, выбирают продуценты, способные накапливать в процессе культивирования значительные количества витаминов. [c.119]

Указанные недостатки устраняются при непрерывном культивировании, методы которого разработали С. В. Лебедев, А. А. Андреев, Н. Д. Иерусалимский и другие ученые. Из непрерывных процессов лучше всего разработан метод глубинной ферментации. В этом случае в ферментатор с культурой продуцента непрерывным потоком подается стерильная среда, а из него непрерывно вытекает готовая культуральная жидкость. Процесс может быть гомо- и гетерогенно непрерывным. При гомогенно непрерывном процессе в аппарате, где идет интенсивное перемешивание, все параметры (концентрация питательных веществ, клеточный титр и др.) постоянны во времени. При гетерогенно непрерывном процессе несколько ферментаторов соединены вместе и образуют каскад. Питательная среда поступает в первый ферментатор и готовая культуральная жидкость вытекает из последнего ферментатора. Культивирование микроорганизмов в протоке через систему трубок также идет по принципу гетерогенно непрерывного процесса ферментации. В этом случае имеет место непрерывный поток питательной среды, но клетки не обеспечены постоянными условиями роста (сколько аппаратов, столько и условий культивирования). [c.69]

Микроорганизмы способны синтезировать разнообразные ферменты. В зависимости от состава питательной среды и условий культивирования они легко переключаются с синтеза одного фермента на другой. У микроорганизмов сравнительно короткий цикл развития (10—100 ч), что позволяет получать сотни урожаев в год. [c.145]

В лабораториях часто применяют природные питательные среды. Для культивирования некоторых микроорганизмов используют мясной отвар в виде мясо-пептонного бульона или мясо-пептонного агара, солодовое сусло, молоко и т. п. [c.53]

В научно-исследовательских организациях постоянно проводится работа по улучшению эффективности производства ферментных препаратов, в основном по повышению активности зрелой культуры.. Это достигается не только селекцией штаммов микроорганизмов, но и совершенствованием условий культивирования, в том числе и изменением состава питательной среды, поэтому приведенные составы питательных сред могут подвергаться значительным изменениям при соответствующем корректировании аэрации и других условий культивирования. [c.160]

Образование антибиотиков регулируется условиями культивирования микроорганизмов. Поэтому оптимизация питательной среды является главным фактором в повышении выхода продукта. [c.68]

В пособии дано описание техники микроскопирования, культивирования и исследования микробной клетки, методов приготовления и стерилизации питательных сред, количественного учета микроорганизмов в различных субстратах содержатся сведения о микробиологии кормов и методах их анализа. [c.2]

Производственное культивирование других микроорганизмов проводится по аналогичной технологической схеме и отличается только составом питательной среды, расходом воздуха, частотой вращения мешалки в ферментаторе, продолжительностью культивирования и активностью готовой культуры. [c.166]

Микроорганизмы, продуцирующие глюкозоизомеризующие ферментные препараты, культивируются на питательных средах, в состав которых обязательно должны входить ксилансодержащие материалы — солома, пшеничные отруби, кукурузная кочерыжка и др. В качестве источника азота при культивировании применяют кукурузный экстракт, пептон мясной и дрожжевой экстракт. Глюкозоизомераза — металлофермент, поэтому в состав питательной среды входят добавки солей необходимых металлов (кобальта, магния). [c.136]

В микробиологической промышленности, так же как и в других производственных сферах, все технологические процессы связаны с большим расходом воды. Необходимо отметить, что главный процесс — культивирование микроорганизмов — идет в водной среде. Масса клеток в конце ферментации обычно не превышает 1—2%, а концентрация растворенных веществ — 5—10%. Независимо от того, где находится целевой продукт — в клеточной массе или в растворе, нерастворимую фракцию, включая и биомассу, перед спуском непригодного жидкого остатка в канализацию отделяют центрифугированием, фильтрацией или осаждением. Если в жидкости после выделения нужных продуктов остается много редуцирующих веществ в виде ассимилируемых микроорганизмами источников углерода, то такую жидкость культивации можно использовать в качестве среды для получения кормовых дрожжей или кормового витамина В и, а также других полезных веществ и продуктов. Однако даже после повторного использования жидкие отходы еще содержат определенное количество веществ, дальнейшее использование которых невыгодно. Эти отходы вместе с питьевой, бытовой и другими видами воды попадают в канализацию. Объем сточных вод можно уменьшить, применяя, где возможно, рециркуляцию. Это в первую очередь относится к охлаждающей воде. В ряде случаев остаток культуральной жидкости или часть ее можно использовать для приготовления питательных сред. [c.215]

В настоящее время наиболее прогрессивным признан проточный метод культивирования микроорганизмов, который обеспечивает непрерывную подачу в ферментер как питательной среды, так и посевного материала. Размножение микроорганизмов и биосинтез фермента регулируют при использовании этого метода по мере поступления питательной смеси в ферментер. Такой ферментер представляет собой вращающийся трубкообразный реактор, через один конец которого в него поступает питательная среда и культура микроорганизмов, а из другого — выводятся ферменты, продукты жизнедеятельности и бактериальная масса. Основное достоинство метода — возможность длительное время поддерживать в автоматическом режиме рост культуры микроорганизма. Например, культура ацетонобутиловых бактерий находилась в таком реакторе в состоянии непрерывного размножения в течение 200 суток (И.Д. Иерусалимский с сотр., 1986). [c.78]

Исследование влияния температуры (17 °С, 22 °С и 30 С) на эффективность деструкционных процессов 26 почвенных изоля-тов, растущих на 2,4Д на жидкой питательной среде показало, что для отдельных штаммов микроорганизмов снижение температуры культивирования на 8-12 °С от оптимальной существенно не отражается на степени ассимиляции ксенобиотика. Так, в случае культивирования 11 бактериальных штаммов при температуре 21-22 °С на 2,4Д в концентрации до 500 мг/л на минимальной питательной среде в течение 15 суток степень деструкции 2,4Д составляла 88-94.5 %, в то время как при температуре 30 С в тех же условиях снижение концентрации ксенобиотика происходило на 95-98 %. [c.54]

Хотя для получения продуктов микробиологического синтеза применяются различные культуры микроорганизмов и используются разные питательные среды и режимы культивирования, тем не менее процессы синтеза имеют общую структуру. Это видно из приведенной ниже схемы. [c.95]

Е. соИ можно культивировать как в аэробных (в присутствии кислорода), так и в анаэробных (без кислорода) условиях. Однако для оптимальной продукции рекомбинантных белков Е. соН и другие микроорганизмы обычно выращивают в аэробных условиях. Если целью культивирования бактерий в лаборатории является синтез и выделение определенного белка, то культуры выращивают на сложных жидких питательных средах в колбах. Для поддержания нужной темпера- [c.26]

Эффективность стадии биосинтеза зависит от уровня образования антибиотика организмами определяется генетическими особенностями организма, составом питательной среды, режимом развития продуцента. Она также зависит от времени максимального образования антибиотического вещества, стоимости компонентов среды. Наиболее перспективным методом выращивания микроорганизмов-продуцентов антибиотиков или угих биологически активных соединений является метод глубинного культивирования. При производстве антибиотиков используют периодическое и непрерывное культивирование продуцентов этих биологически активных веществ. [c.77]

Бактериологическое исследование основано на культивировании бактерий на питательных средах, выделении чистой культуры возбудителя и ее идентификации. Чистой культурой называют популяцию микроорганизмов одного вида, как правило выращенную из изолированной колонии на плотной питательной среде. Разрешающая способность метода составляет в среднем 1000 клеток в 1 мл. [c.25]

Выбор метода культивирования, состава питательной среды зависит главным образом от типа питания и дыхания (биологического окисления) микроорганизмов. На рис. 6 (цв. вклейка) показан наиболее распространенный способ посева исследуемого материала с целью выделения чистой культуры механическое [c.25]

На третьей стадии жидкая посевная культура выращивается в производственных условиях в посевных аппаратах — ииокулято-рах (рис. 1). Технологический цикл состоит из следующих операций подготовка аппарата, приготовление и стерилизация питательной среды, засев среды культурой, культивирование микроорганизмов. [c.58]

Среды различают по консистенции (жидкие, полужидкие, плотные) по составу (простые и сложные) по целевому назначению (основные, консервирующие, транспортные, накопительные, селективные, дифференциально-диагностические, специальные — обогащенные, среды для хранения). Особой группой являются питательные среды для культивирования анаэробов. Кроме того, для научных исследований, а также промышленного культивирования микроорганизмов часто применяют синтетические среды (среды с точно известным химическим составом). Ниже приведены условная классификация и примеры часто используемых в бактериологии сред (табл. 1.1). [c.26]

В России в микробиологической промышленности используют два метода культивирования микроорганизмов — поверхностный (твердофазный) и глубинный. Поверхностный метцд культивирования продуцентов ферментов имеет некоторые преимущества перед глубинным активность ферментов, как правило, на порядок вьш1е, чем при глубинном методе культивирования одного и того же штамма микроорганизма, для выращивания продуцентов при твердофазном методе в большинстве случаев используются недорогие, недефицитные питательные среды, компоненты которых являются отходами пищевой и микробиологической промышленности, а также сельского хозяйства [3]. [c.107]

Выращивание микроорганизмов на питательных средах называется культивированием (лат. сиИиз — выращивание), развившиеся микроорганизмы — к у л ь- [c.19]

Гидродинамическая структура жидкостного потока в колонном биореакторе может соответствовать идеальному перемешиванию при наличии контура циркуляции, или приближаться к идеальному вытеснению при прямоточном взаимодействии барботируемого газа и питательной среды, что позволяет применять эти аппараты для широкого класса процессов культивирования аэробных микроорганизмов [20]. Необходимая величина скорости сорбции кислорода, с учетом потребления кислорода микроорганизмами, достигается в основном расходом газовой фазы и относительной скоростью движения газового и жидкостного потоков. В работах [5, 12, 20] рассмотрены примеры использования секционированных колонных бнореакторов в процессах микробиологического синтеза. В многоступенчатом колонном биореакторе, состоящем из секций, разделенных перфорированными тарелками, подача субстрата осуществляется на нижнюю тарелку, а вывод суспензии микроорганизмов — сверху. Дополнительно к турбулизацин жидкости барботируемым газом в ряде аппаратов применяется механическое пере.мешнванпе за счет лопастных мешалок, находящихся в каждой секции колонны и помещенных на центральной оси. Движение жидкости и газа в ферментере обычно противоточное. За счет дополнительного механического перемешивания каждая секция колонны работает как ячейка полного смешения. [c.206]

Очень часто процесс получения растворов газов совмещается с микробиологическими, биохимическими и химическими процессами, в которых эти растворы используются. Процесс выращивания (культивирования) микроорганизмов в питательной среде, который проводится в биореакторах или ферментерах, сопровождается непрерывным растворением кислорода воздуха, который затем из раствора поглощается бактериями. В аэротенках биологических очистных сооружений с использованием кислорода воздуха проводят биохимическое окисление содержащихся в сточных водах органических веществ. В производствах продуктов основного органического синтеза распространены жидкофазные процессы окисления, гидрирования, аминирования, хлорирования, алкилирования, оксиэтилирования, кар-бонилирования и др., в которых первой стадией химического процесса является проводимый, как правило, под давлением процесс растворения соответственно О2, Н2, NH3, I2, С2Н4 или СзНб, С2Н4О, СО и др. Очень часто скорость растворения газов определяет (лимитирует) скорость всего химического процесса. [c.47]

Основные термины. Выращивание микроорганизмов на питательных средах называют культивированием (от лат. сиНиз - выращивание), а развившиеся в результате микроорганизмы - культурой. При развитии в жидкой среде культуры образуют суспензии, осадок или пленку, при развитии в плотной среде - колонии. Культура может быть чистой, т. е. содержит потомство клетки только одного вида, и накопительной, т. е. состоять преимущественно из клеток одного вида микроорганизмов. [c.12]

Другим новым источником получения протеина являются микроорганизмы, например дрожжи и бактерии. Они выращиваются в различных средах — целлюлозе, углеводородах или крахмале. Вообще культивирование отдельных организмов возможно только на органических субстратах. Найти микробы с высоким содержанием протеина, способные потреблять углеводороды, не так уж легко, однако ряд технологических процессов, основанных на использовании газойля, парафинового воска и даже метана, уже прошли или проходят стадию разработки. Практически во всех этих процессах микроорганизмы выращиваются в водоуглеводородных эмульсиях, куда добавляют стимулирующие рост элементы (азот, двуокись углерода, различные ионы металлов, сульфаты). Когда вырастет достаточное количество микроэлементов, их отделяют от питательной среды путем фильтрования или центрифугования, промывают и сушат. Для кормления животных могут использоваться и собственно сухие микроорганизмы. [c.274]

Технологическую основу БТС составляет процесс культивирования микроорганизмов — ферментация. При этом биофаза потребляет продукты питания — минеральную питательную среду и субстрат, перерабатывает их клеткой и выделяет в среду метаболиты. В результате обмена веществ происходит синтез внутриклеточных веществ, рост клетки (увеличение биомассы) и ее развитие (морфологические и физиологические изменения). Рост и развитие популяции микроорганизмов являются результатом сложнейшей совокупности физиологических, биохимических, генетических и других внутриклеточных процессов. Кроме того, важное место занимают процессы физической природы — перенос массы, энергии, количества движения из окружающей среды к клеткам и обратно. Таким образом, процесс ферментации можно рассматривать как определенным образом организованное развитие популяции микроорганизмов во взаимодействии с окружающей средой (ферментационной средой). Ферментационная среда, содержащая микробные клетки, компоненты минерального питания, субстрат, продукты клеточного метаболизма представляет собой многофазную систему, в которой протекают физиолого-биохимические и физико-химиче-ские процессы. К особенности данной среды относится сложный характер взаимодействий между ее составляющими. [c.51]

Асептика. Прежде всего культивирование фрагментов ткани или органа растения — эксплантов, а тем более отдельных клеток требует соблюдения полной асептики. Микроорганизмы, которые могут попасть в питательную среду, вьщеляют токсины, ингибирующие рост клеток и приводящие культуру к гибели. Поэтому при всех манипуляциях с клетками и тканями при культивировании in vitro соблюдают определенные правила асептики в ламинар-боксе или в асептических комнатах. В первом случае асептика достигается подачей профильтрованного стерильного воздуха, направленного из ламинкар-бокса наружу, на работающего. Асептические комнаты стерилизуют с помощью ультрафиолетовых ламп, а работают в таких помещениях в стерильной одежде. Рабочую поверхность столов в асептических комнатах и инструменты перед работой дополнительно стерилизуют спиртом. [c.160]

При выращивании микроорганизмов в колбах используют только жидкие питательные среды. Для культивирования аэробных микроорганизмов среду наливают тонким слоем (например, 30 мл в колбы Эрленмейе-ра на 100 мл), для выращивания анаэробных микроорганизмов колбу заполняют на %. [c.21]

Независимо от вида используемого сырья технологический процесс производства микробных белковых препаратов состоит из следующих основных стадий подготовка сырья и приготовление питательных сред для выращивания микроорганизмов культивирование микроорганизмов выделение биомассы продуцента из кульгу ралыюй жидкости плазмолиз клеток сушка биомассы фасовка и упаковка готового препарата [14], [c.9]