Forma prelegerii: prelegere-consultare
1. Compoziția mediului nutritiv.
2. Sterilizarea mediilor nutritive.
1. Practica microbiologică utilizează o varietate de medii nutritive pentru cultivarea microorganismelor, care sunt împărțite în medii semisintetice și sintetice naturale sau naturale prin compoziție.
Suporturile nutritive sunt:
- sintetice - acestea sunt realizate strict conform regulilor numai din substanțele organice și anorganice pure, adică compoziția lor complet cunoscută, este utilizată numai în laboratoare;
- medii naturale - sunt compuse din orice deșeuri și produse semipreparate, se obțin medii mai ieftine care sunt utilizate în industrie;
- medii semi-sintetice - un amestec de primul și al doilea.
Mediile naturale constau din produse de origine animală și vegetală - carne, lapte, cartofi, morcovi etc.
Exemple de medii naturale sunt:
- carne-peptonă, constând din extract de carne (500 g carne per 1 litru de apă), 0,5% NaCI și 1% peptonă (produse de descompunere incompletă a proteinelor);
- O mustă nealimentată, preparată pe bază de malț (boabe de orz cu granulație ridicată), hidrolizată în zaharuri;
- mediu de drojdie constând din extract de drojdie (7-10 g drojdie uscată în 1 litru de apă), la care se adaugă carbohidrati (1-2%), săruri neralnye E K2 HPO4 (0,1%) și NaCl (0,5% );
- cartof mediu, preparat prin decoctionarea cartofilor (200 g cartofi pe 1 litru de apa), etc.
În mediile naturale, multe microorganisme se dezvoltă bine, deoarece în astfel de medii există, de regulă, toate componentele necesare creșterii lor.
Mediile semi-sintetice în compoziția sa, alături de compuși de natură chimică cunoscută, conțin substanțe cu compoziție incertă.
Prin medii semisintetică includ bulion de carne-peptonă conținând glucoză și fosfat de potasiu, mediu de cartof cu glucoză și peptonă, precum și mediul de compoziție cunoscută, cu adăugarea de diferite a factorului de crestere-tori (hidrolizatul de cazeină, autolizat de drojdie, extract de porumb și așa mai departe. D.).
Mediile sintetice sunt medii care conțin compuși chimici cunoscuți în anumite concentrații.
De exemplu, compoziția mediului Capek pentru cultivarea ciupercilor este după cum urmează: glucoză - 30 g; azotat de sodiu - 2 g; fosfat (monosubstituit) de potasiu - 1 g; sulfat de magneziu 0,5 g; clorură, potasiu 0,5 g; acid sulfuric - 0,01 g; apă - 1000 ml.
Prin programare, distingeți mediile elective și diferențial-diagnostic (indicator).
Mediile elective asigură dezvoltarea predominantă a unei specii sau a unui grup de microorganisme și sunt mai puțin potrivite (sau cu totul nepotrivite) pentru dezvoltarea altora.
Mediile de diagnosticare diferențială (indicator) permit diferențierea rapidă a unor tipuri de microorganisme de celelalte. Compoziția acestor medii este selectată astfel încât să vă permită să identificați în mod clar proprietățile cele mai caracteristice ale unei anumite specii.
Starea fizică face distincția între mediile lichide, dense și cele libere.
Mediile lichide sunt utilizate pentru a determina caracteristicile fiziologice și biochimice ale microorganismelor, pentru a acumula biomasă sau produse metabolice și pentru a menține și depozita multe microorganisme care nu se dezvoltă bine pe medii dense.
Mediile libere sunt utilizate în microbiologia industrială. Acestea includ, de exemplu, mei fiert, tărâțe, nisip de cuarț, impregnate cu soluție nutritivă.
mediu Opac este utilizat pentru izolarea culturilor pure (semi-chenie colonii izolate), în scopul diagnosticării (determinarea coloniei morfologie, caracteristicile de creștere ale înclinării și colab.), Pentru depozitarea culturilor de cuantifică microorganismelor descuraja divid proprietățile lor antagoniste și un număr de alte cazuri.
Mediul este compactat cu agar-agar, gelatină și silicagel (silicagel).
Cel mai adesea, practica microbiologică folosește agar-agar în medii compacte. Este o polizaharidă complexă obținută din alge marine. Majoritatea microorganismelor nu o utilizează ca substrat nutritiv.
În apă, agar-agar formează geluri topind la 100 ° C, solidificând la o temperatură de aproximativ 40 ° C. Agar-agar este adesea adăugat la mediu într-o cantitate de 1,5-2%. Mediul cu agar adăugat la acesta este încălzit într-o baie de apă fierbinte până când agarul este complet topit.
Gelatina puțin utilizată pe scară largă - o proteină obținută prin digestia oaselor și a cartilajelor animalelor. Gelatina se adaugă la medii lichide într-o cantitate de 10-15%. Gelul gelatinat format se topește la 23-26 ° C.
Pentru studii speciale utilizate gel silicat (silice) - substanță anorganică și utilizarea acesteia ca bază solidă pentru media sintetică.
La materia primă pentru producțiile biotehnologice sunt formulate mai multe cerințe:
- trebuie să asigure formarea produsului dorit;
- mediul ar trebui să fie accesibil (pentru produse ieftine, iar pentru unul foarte scump puteți utiliza medii scumpe);
- mediul nutritiv ar trebui să asigure eliberarea ușoară a produsului;
- Mediul ar trebui să fie netoxic și să nu polueze mediul.
Produsele biotehnologice sunt milioane de tone pe an, astfel că materiile prime necesită mult. 90% din materiile prime sunt cheltuite pentru producerea de alcool, iar restul de 10% - pentru toate producțiile biotehnologice. Microorganismul poate fi folosit pentru viața oricărui compus organic, deci aprovizionarea întregii lumi a materiei organice (plante, sol, substanțe chimice) este potențial un aliment pentru microorganisme.
Cu toate acestea, pentru ca producătorul să producă produsul dorit, are nevoie de un compus nutrițional individual (mediu nutritiv).
Mediul nutritiv este un sistem complex trifazic și, ca atare, o extensie a celulei microbiene.
În plus față de compușii organici individuali, în industrie sunt utilizate diverse deșeuri. De exemplu: 1 tonă de amidon de porumb costă 64-91 $, melasă - 140 $, etanol - 430 $, glucoză - 290 $, zaharoză - 629 $.
Toate materiile prime pot fi împărțite în mai multe grupuri.
- conținând materii prime cu conținut de carbon - glucoză, zaharoză, lactoză, amidon, alcooli, acizi organici etc.
Glucoza - C6H12O6 cristalină, poate conține apă nu mai mult de 9%, cenușă - nu mai mult de 0,07% (inclusiv nu mai mult de 0,004% fier). În materia uscată, nu mai puțin de 99,5% din substanțele reducătoare trebuie să fie prezente.
Zaharoza (zahăr din sfeclă, zahăr din trestie de zahăr) C12 H22 O11 conține cel puțin 99,75% zaharoză, nu mai mult de 0,003% cenușă. Umiditate până la 0,15%.
Lactoză - (zahăr din lapte) C12H22O11. derivat din zer, este un deșeu în fabricarea untului și a brânzeturilor. După condensare la o concentrație de zahăr de 50% și cristalizare, se obține un concentrat de lactoză.
Zahărul lactoză conține cel puțin 92% zahăr, nu mai mult de 3% apă, 2% cenușă și 1% acid lactic. Cantitatea de proteine nu este reglementată, dar de obicei nu depășește 3%.
Alcoolul metilic (metanol) CH3OH este un lichid incolor, ușor de mobilizat, care miroase ca alcoolul etilic. Este foarte solubil în apă, ușor digerat de multe microorganisme. Alcoolul metilic poate fi obținut din gaze naturale, petrol și cărbune. Perspectiva utilizării alcoolului de metil depinde în mare măsură de eficacitatea metodei de producție a acestuia.
Trebuie reținut faptul că alcoolul metilic este o otravă puternică pentru oameni. Ingerarea a 30 ml de alcool metilic este fatală.
Alcoolul etilic (etanol) C2H5OH este o materie primă promițătoare pentru cultivarea microorganismelor. Alcoolul etilic este bine amestecat cu apă, netoxic, biomasa produsă pe acesta nu necesită curățare specială. Ca sursă de carbon, pot fi utilizate toate mărcile de alcool etilic, obținute atât prin mijloace microbiologice, cât și chimice. În etanol sunt permise cantități mici de alcool izopropilic, compuși cu conținut de sulf, acizi organici, esteri, dietil eter, substanțe insolubile în apă.
Același grup include diferite deșeuri și subproduse: melasă, cereale și bard de cartofi, făină de porumb, melasă bard, acetonobutil bard.
În melasă, foarte mult potasiu (30-40%), magneziu (1,5-4,5%), calciu (până la 14%), fier și alte elemente, dar fosfor relativ puțin. Atunci când se stochează melasă, pot apărea pierderi de zahăr ca urmare a activității microorganismelor.
Acetona butil bard este un produs non-standard, care este o risipă de producție microbiologică a solvenților organici - acetonă și alcool butilic. Pentru sinteza microbiologică se folosește un bard după separarea suspensiei. Ca parte a bardului, există carbohidrați, fibre, substanțe de azot și cenușă.
- Conținând hidrocarburi materie primă - un ulei de parafină, metan (materii prime ieftine, și are un personal permanent, care este foarte bun pentru automatizarea proceselor).
- la surse neconvenționale de materii prime este metanolul, etanolul etc.
Aceste trei grupuri sunt principala componentă a mediului nutritiv, adică carbonat. În plus, compoziția mediului nutritiv ar trebui să includă:
- surse de nutriție minerală (săruri de fosfor, azot, sodiu, potasiu, magneziu, calciu etc. care conțin ATP);
- oligoelemente (zinc, mangan, molibden, cobalt, sulf, etc.);
- complexe îmbogățite ale mass-mediei. Acestea conțin substanțe biologic active (BAS) - vitamine, hormoni, enzime, factori de creștere.
Aceste substanțe sunt introduse nu în formă pură, ci în compoziția unor amestecuri naturale, de exemplu: extract de porumb, extract de malț, autolizat de drojdii etc.
Principiul de bază al creării unui mediu nutritiv este satisfacerea nevoilor fizice ale microorganismelor.
Fiecare proces microbiologic specific are propriile sale caracteristici, în etapa de preparare a medii nutritive, și este legată de aplicat în producția de sursa de carbon.
Sursele de carbon solubile (de exemplu, zaharuri) dizolvat în prealabil în apă, soluția a fost ajustată la o concentrație predeterminată într-o mică deschisă reactor cu agitare, și apoi alimentat într-un reactor închis - mixer cu fund plat, prevăzut injectarea dispozitivului barbotare cu abur.
Sursele de carbon insolubile sunt suspendate cu grijă în apă într-un reactor cu rezervor agitat și transferate într-o suspensie într-un reactor cu rezervor agitat. Materiile prime conținând amidon sunt pre-gelatinizate.
Sărurile minerale dizolvate într-un reactor cu agitare, și înainte de intrarea în reactor - mixer este filtrat pentru a îndepărta pasta (gips și alte precipitatele insolubile). O soluție de oligoelemente este de obicei pregătită separat.
In reactor - mixer, toate înregistrate în cantitățile cerute componente sunt amestecate temeinic, pH-ul este ajustat la valoarea alimentată apa amoniacală dorită sau acid. Reactori pentru prepararea mediului nutritiv trebuie prevăzut cu un agitatoare suficient de puternice și deflectoare - reflectoare care nu permit rotirea și turbulența lichidului. În funcție de compoziția mediului nutritiv utilizat este selectat ca tipul de dispozitiv de amestecare în aparate pentru prepararea diferitelor surse de carbon (dizolvarea zahărului, melasa de diluție, amidon gelatinizarea, etc ...) Și în reactor - mixer pentru prepararea unui mediu nutritiv.
2. Sterilizarea este una din tehnicile importante și necesare în tehnicile microbiologice. Cuvântul "sterilizare" în traducere din latină (sterilis) înseamnă depoplozhivanie. În microbiologie, sterilizarea este înțeleasă ca moartea tuturor microorganismelor vii. În mikrobiolo-CAL practica sterilizată medii de cultură, ceramică, instru-mente și alte materiale necesare pentru a preveni dezvoltarea microflorei străine.
Sterilizarea mediilor nutritive și a felurilor de mâncare este un timp indispensabil în activitatea de realizare a tuturor sarcinilor atelierului.
Există diverse metode de sterilizare: fizică, mecanică și chimică. Utilitatea fiecăruia dintre ei este determinată de particularitățile materialului care trebuie sterilizate, proprietăți fizice, compoziția sa chimică, scopul studiului.
Mediul nutritiv preparat în reactorul de amestec trebuie sterilizat. Două metode sunt utilizate pentru sterilizarea mediilor nutritive: pentru cultivarea ciclică - ciclică și pentru cultivarea continuă - continuă.
Metoda ciclică de sterilizare a mediului nutritiv este foarte simplă. Această operație poate fi efectuată direct în fermentator. În același timp, mediul și echipamentele sunt sterilizate simultan. Cel mai adesea folosiți încălzirea combinată cu aburi abrupte și abrupte. Aburul abundent este alimentat într-un mediu nutritiv, iar un abur surd este introdus într-o cămașă (sau serpentină). Aburul fierbinte intră în fermentator prin fitingurile pentru semințe, aer și prelevare de probe. Prin urmare, toate fitingurile conectate la fermentator sunt sterilizate de aburul abrupt care trece.
Deoarece aburul mediu nutritiv duce la formarea condensului, este în prealabil necesar să se ia în considerare diluarea mediu de condens și de a face corecția corespunzătoare pentru formularea mediu preparate. Apoi, la sfârșitul sterilizării, mediul va avea concentrația necesară a tuturor componentelor nutriționale.
În timpul sterilizării ciclice, temperatura este menținută la 121 ° C, ceea ce corespunde unei presiuni de vapori saturate de 100 kPa. În mod obișnuit, mediul nutritiv este menținut la această temperatură de la 30 la 40 de minute. Un ciclu complet de încălzire, înmuiere și răcire pentru fermentatorii cu volum mare atinge câteva ore.
Sterilizarea termică lungă conduce la anumite modificări chimice în compoziția mediului nutritiv. Unii instabili la încălzirea compușilor se descompun, ceea ce duce la pierderea de nutrienți necesari pentru microorganisme. Alți compuși pot interacționa unul cu altul pentru a forma produse care inhibă creșterea microorganismelor. Cele mai multe modificări ale componentelor chimice din mediul nutritiv pot apărea la temperaturi mai ridicate decât temperatura de sterilizare. În consecință, sterilizarea eficientă cu modificări minime în compoziția mediului poate fi realizată folosind temperaturi mai ridicate, încălzirea rapidă și medii de răcire. Prin urmare, în prezent, metoda ciclică este utilizată pentru sterilizarea medie numai în aparate cu volum mic.
Metoda de sterilizare continuă cu temperatură ridicată utilizate în cele mai multe plante, face posibilă minimizarea deteriorării calității nutriționale a mediului fără a reduce eficiența sterilizării în sine.
Cu sterilizare continuă, timpul de sterilizare poate fi scurtat semnificativ și, prin urmare, consumul de abur poate fi redus. În plus, acest tip de sterilizare este ușor accesibil automatizării.
Pentru sterilizarea continuă, mediul de cultură preparat într-un vas separat este pompat prin unitate printr-o unitate într-un fermentator sterilizat.
Utilizarea temperaturilor mai mari face posibilă scurtarea drastică a duratei mediului la temperatura maximă, iar perioadele de încălzire și răcire pot fi realizate în câteva secunde.
Dacă mediul de cultură nu conține particule în suspensie, atunci o temperatură de 150-160 ° C asigură sterilizarea instantanee. În prezența particulelor solide suspendate în mediu, temperatura optimă pentru sterilizare ar trebui să fie mai mică, deoarece durează mai mult timp pentru a încălzi astfel de particule. În acest caz, temperatura de sterilizare este de 135 ° C, iar timpul de menținere este de 5 până la 15 minute.
1. Caracteristicile generale ale materiilor prime pentru producțiile biotehnologice.
2. Pregătirea și sterilizarea mediilor nutritive.
3. Cerințe de bază și limitări ale materiilor prime.
4. Principalele componente ale mediului nutritiv.
5. Sterilizarea periodică sau ciclică.
6. Sterilizare continuă
7. Principiile construirii mediilor nutritive
8. Principalele tipuri de materii prime și caracteristicile lor comparative
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: