Принципы составления питательных сред

Основной принцип составления питательной среды - это удовлетворение физических потребностей микроорганизмов.

Каждый конкретный микробиологический процесс имеет свои особенности на стадии приготовления питательных сред, и это связано с применяемым в данном производстве источником углерода.

Растворимые источники углерода (например, сахара) предварительно растворяют в воде, доводя растворы до определенной концентрации в небольших открытых реакторах с мешалками, а затем подают в закрытый реактор – смеситель с плоским дном, снабженный для ввода пара барботажным устройством.

Нерастворимые источники углерода тщательно суспендируют в воде в реакторе с мешалкой и переводят в суспензию в реакторе - смесителе. Крахмалосодержащее сырьё предварительно клейстеризуют.

Минеральные соли растворяют в реакторе с мешалкой, а перед подачей в реактор - смеситель фильтруют для удаления шлама (гипс и другие нерастворимые осадки). Раствор микроэлементов обычно готовится отдельно.

В реакторе - смесителе все поданые в необходимых количествах компоненты тщательно перемешиваются, рН среды доводится до необходимого значения подачей аммиачной воды или кислоты. Реакторы для приготовления питательной среды должны быть снабжены достаточно мощными мешалками, а также перегородками - отражателями, не допускающими завихрения и вращения жидкости. В зависимости от состава используемой питательной среды выбирают тип перемешивающего устройства как в аппаратах для подготовки различных источников углерода (растворение сахаров, разбавление мелассы, клейстеризация крахмала и т. п.), так и в самом реакторе - смесителе для приготовления питательной среды.

Приготовленная в реакторе - смесителе питательная среда должна быть подвергнута стерилизации. Для стерилизации питательных сред используют два метода: при периодическом культивировании - циклический и при непрерывном культивировании - непрерывный.

Циклический метод стерилизации питательной среды очень прост. Это операцию можно осуществлять непосредственно в ферментере. При этом среда и оборудование стерилизуются одновременно. Чаще всего используют комбинированный нагрев острым и глухим паром. Острый пар подают в питательную среду, а глухой - в рубашку (или змеевик). Острый пар поступает в ферментер через штуцеры для подачи посевного материала, воздуха и для взятия проб. Поэтому вся арматура, соединенная с ферментером, стерилизуется проходящим острым паром.

Так как обработка питательной среды острым паром приводит к образованию конденсата, необходимо заранее учитывать разбавление среды конденсатом и вносить соответствующую поправку в рецептуру приготавливаемой среды. Тогда к концу стерилизации среда будет иметь необходимую концентрацию всех питательных компонентов.

При циклической стерилизации поддерживают температуру 121^оС, что соответствует давлению насыщенного пара 100 кПА. Обычно питательные среды выдерживают при такой температуре от 30 - 40 мин. Полный цикл нагревания, выдержки и охлаждения для ферментеров большого объёма достигает нескольких часов.

Длительная тепловая стерилизация приводит к определенным химическим изменениям в составе питательной среды. Некоторые нестойкие к нагреванию соединения разлагаются, что приводит к потере необходимых для микроорганизмов питательных веществ. Другие соединения могут вступать во взаимодействие между собой с образованием продуктов, ингибирующих рост микроорганизмов. Большинство изменений химических компонентов в составе питательной среды может происходить при температурах, более высоких, чем температура стерилизации. Следовательно, эффективная стерилизация при минимальном изменении состава среды может быть достигнута применением более высокой температуры, быстрым нагреванием и охлаждением среды. Поэтому в настоящее время циклический метод применяют для стерилизации среды только в аппаратах малого объёма.

Метод высокотемпературной непрерывной стерилизации, используемый на большинстве заводов, дает возможность свести к минимуму ухудшение питательных качеств среды без снижения эффективности самой стерилизации.

При непрерывной стерилизации можно значительно сократить время стерилизации, а, следовательно, снизить расход пара. Кроме того, этот вид стерилизации легко поддается автоматизации.

Для непрерывной стерилизации приготовленная в отдельной емкости питательная среда насосом прокачивается через установку в простерилизованный ферментер.

Применение более высоких температур позволяет резко сократить продолжительность выдерживания среды при максимальной температуре, а периоды нагревания и охлаждения осуществить за несколько секунд.

Если питательная среда не содержит суспендированных частиц, то температура 150 - 160 ^оС обеспечивает мгновенную стерилизацию. При наличии твердых суспендированных частиц в среде оптимальная для стерилизации температура должна быть ниже, так как требует более длительное время для прогревания таких частиц. В данном случае температура стерилизации составляет 135 ^оС, а длительность выдержки - от 5 до 15 минут.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

1 Клеточный уровень промышленной биотехнологии не определяет получение:

хлебопекарных дрожжей;

антибиотиков;

гибридных микроорганизмов;

этилового спирта;

пива.

2 Микроорганизмы – обширная группа невидимых невооруженным глазом организмов. К ним относятся:

грибы, водоросли, животные;

вирусы, микроплазмы, бактерии,актиномицеты, микроскопические грибы, многие водоросли,простейшие;

бактерии, вирусы, человек;

микроплазмы, актиномицеты, растения;

грибы,водоросли, растения.

3 К области применения сельскохозяйственной биотехнологии не относится:

новые способы улучшения сельскохозяйственных культур;

использование методов биологической фиксации азота вместо удобрений;

использование минеральных удобрений;

получение вакцин и сывороток;

получение кормов для скота.

4 Глубинное культивирование:

более старый метод;

проводится на твердых средах;
более технологично;
не применяется для дрожжей;
не применяется для грибов.

5 Обычная концентрация солей в составе питательной среды
составляет, %:

1 – 2;
0 – 0,5;
0 - 0,05;
10 – 50;

можно использовать любую.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Биотехнология – принципы и применение / под ред. И. Хиггинса, Д. Беста и Дж. Джонса. – М., 1988.

2 Быков В. А., Винаров Ю. Ю., Шерстобитников В. В. Расчет процессов микробиологических производств. – Киев, 1985.

3 Виестур У. Э., Шмите И. А., Жилевич А. В. Биотехнология – биологические агенты, технология, аппаратура. – Рига, 1987.

4 Воробева Л. И. Промышленная микробиология. – М., 1989.

5 Лиепиныш Г. К., Дунце М. Э. Сырье и питательные субстраты для промышленной биотехнологии. – Рига, 1986.

6 Перт С. Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. – М., 1978.

7 Мосичев М. С., Складнев А. А., Котов В. Б. Общая технология микробиологических производств. – М., 1982.

8 Деймен А., Соломон Н. Промышленная микробиология. – М.,1984.

9 Виестур У. Э., Кузнецов А. М., Савенков В. В. Системы ферментации. – Рига, 1986

10 Биотехнология. /Под ред. А. А. Баева. – М., 1984.

11 Егорова Т. А. Основы биотехнологии. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 208 с.

12 Муромцев Г. С. и др. Основы сельскохозяйственной биотехнологии. – М.: Агропром, 1990. – 435 с.

13 Сельскохозяйственная биотехнология / Под ред. В. С. Шевелухи. – М.: Агропром, 1998. – 429 с.

14 Биотехнология / Т. Г. Волова – Новосибирск: Издательство СоРАН, 1999. – 252 с.

15 Солдатова А. В., Шумова Т. А. Культура клеток насекомых и ее использование для получения вирусных и энтомопатогенных препаратов. – М., 1983.

Тема 2. Основные технологии в биотехнологии. Типовая технологическая схема.

Форма проведения лекции: бинарная

Задача второго лектора – создать проблемные ситуации для принятия альтернативных решений при выборе технологий и синтезе технологических схем.

Дата добавления: 2014-01-04