Периодическое культивирование

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]

При аэробном периодическом культивировании кислород, в отличие от остальных питательных веществ ц субстратов, подается непрерывно из-за крайне низкой растворимости в воде и высокой в нем потребности, следовательно, лимитирование по кислороду представляет собой особый случай. Для облигатных аэробов лимитирование по кислороду приводит к линейному росту, но если оно имеет место в факультативно анаэробной культуре, то подключаются альтернативные метаболические пути, чтобы компенсировать ограничения в подаче кислорода. В случае факультативно анаэробных денитрифицирующих бактерий снижение концентрации растворенного кислорода приводит к замене кислорода как акцептора электронов на азот [c.93]

Суть способа периодического культивирования состоит в том, что все операции — подготовка сусла, ввод посевных дрожжей, выращивание, ввод дрожжей, промывка стенок и их стерилизация, охлаждение и повторение наполнения — осуществляют последовательно. [c.1037]

Способы непрерывного культивирования в производстве ферментных препаратов для спиртового производства не вышли еще из стадии испытаний. Поэтому в настоящее время на заводах применяют периодическое культивирование микроорганизмов. [c.163]

В чем заключается суть способа периодического культивирования дрожжей [c.1050]

Обычно ход глубинного периодического культивирования выглядит следующим образом. На начальной стадии культивирования сразу после инокуляции продуцент адаптируется к новым условиям. В этот период биомасса почти не образуется и источник углерода (суспензия целлюлозы или измельченного подходящего целлюлозосодержащего материала, например, свекловичного жома) почти не расходуется. Затем наступает логарифмическая, или экспоненциальная, фаза роста культуры, когда количество биомассы в ферментере растет по экспоненциальному закону, а содержание источника углерода быстро снижается. После этого образование биомассы замедляется и культура переходит в стационарную фазу, когда число вновь возникающих клеток равно числу отмирающих. Наконец, последняя фаза - отмирание, когда происходит автолиз клеток под действием собственных ферментов и количество биомассы снижается. [c.110]

При периодическом культивировании целесообразно создать искусственно такое установившееся состояние, при котором концентрация клеток, удельная скорость роста и окружающая клетки среда не изменялись бы со временем Такие условия возможны при непрерывном культивировании, когда клетки продуцента размножаются со скоростью, зависящей от притока питательных веществ и некоторых других условий Часть объема культуральной жидкости постоянно вытекает с той же скоростью, с какой подается среда в аппарат Метод проточного культивирования может быть организован как процесс полного вытеснения и как процесс полного смешения Осуществление первого возможно для культивирования анаэробных микроорганизмов в ферментаторе, представляющем собой трубу, в которую с одного конца непрерывно подают питательную среду и посевной материал, а из другого конца отбирают культуральную жидкость Процесс происходит без перемешивания и аэрации Когда среда и посевной материал попадают в ферментатор, популяция находится в лаг-фазе, а на выходе из ферментатора культура может находиться в любой фазе в зависимости от скорости подачи среды В ферментаторе воспроизводится полная кривая размножения, но не во времени, а в пространстве [c.306]

Естественно, что время, затрачиваемое на подготовку смежных циклов и их реализацию при периодическом культивировании, является непроизводительным. [c.544]

При периодическом культивировании экспоненциальный рост продолжается до тех пор, пока концентрация с остается много большей, чем константа насыщения Кс, т. е. ц = 11т- Однако, когда лимитирующий субстрат начинает истощаться, т. е. эти условия перестают соблюдаться, рост начинает отклоняться от экспоненциального закона, а когда лимитирующий субстрат оказывается сильно истощен, рост прекращается вовсе. [c.93]

Перед транспортировкой твердых отходов на свалку они могут быть подвергнуты обработке, т. е. измельчению, перемалыванию и дроблению [245]. Эта предварительная обработка может сильно влиять на катаболические процессы в твердых отходах. На типичной свалке, где отходы размещаются по отсекам, вся система в целом работает как группа реакторов периодического действия, в которых отходы находятся на разных стадиях биодеградации и подвергаются случайным воздействиям, например попаданию воды, содержащей растворенный кислород или различные ксенобиотики. В этом случае можно применить простую модель периодических культивирований, действующих в той последовательности, в какой происходит загрузка. Для более традиционного типа свалки (постепенная загрузка без ежедневного закрывания ячеек) можно использовать модель периодического культивирования с повторным внесением посевного материала микроорганизмов и беспозвоночных. [c.147]

Большинство современных биореакторов представляют собой ферментеры для периодического культивирования с перемешиванием. Однако проблема иммобилизации клеток тесно связана с непрерывным культивированием. Кроме того, в ферментерах с перемешиванием частицы с иммобилизованными клетками часто разрушаются. Поэтому необходимо создавать другие типы реакторов для использования иммобилизованных клеток. Несмотря на большое число статей, посвященных методам иммобилизации клеток, практически отсутствует подробное рассмотрение реакторов с иммобилизованными клетками. [c.174]

Оказывается, что, за исключением культур растительных и животных тканей, использование иммобилизованных клеток при периодическом культивировании не дает каких-либо преимуществ и, возможно, даже невыгодно из-за затрат на иммобилизацию и низких удельных скоростей реакций. Преимущества проявляются при повторном культивировании, например, при производстве уксуса. В таких случаях производительность реактора можно считать близкой стандартному периодическому процессу, но с большим объемом инокулята. Наибольшие различия в производительности между системами с иммобилизованными и свободно суспендированными клетками наблюдаются при непрерывном культивировании, так что следующие разделы будут посвящены именно таким процессам. [c.181]

Вместе с тем, лишь с определенными допущениями режим синтеза внутриклеточных компонентов в условиях периодического культивирования можно считать стационарным. Дело в том, что общая (суммарная) поверхность микробных клеток увеличивается в условиях снижения концентрации компонентов питательной среды, расходуемых на образование биомассы. [c.38]

В. В. Рачинский и Е. Г. Давыдов аппроксимировали кривые роста биомассы в условиях периодического культивирования уравнением, включающим интеграл ошибок [59] [c.53]

Таким образом, для описания роста микробной популяции в замкнутой системе (в условиях периодического культивирования), представляющего достаточно сложный процесс перехода субстрата питательной среды в организованную биомассу популяции, предложены различные математические выражения. При этом подавляющее число зависимостей относятся только к фазам увеличения численности особей популяции. Их выбор осуществляется на основе внешнего сходства описываемых кривых с экспериментальным, после чего проводятся биологические аналогии и поиски физического смысла рассчитываемых параметров. Однако приведенные выше уравнения представляют собой только аппроксимационные подходы к более или менее точному описанию феноменологии процесса нарастания численности без отражения его главной стороны — перехода компонентов питательной среды в биомассу популяции (но не отдельной клетки). Математическое описание процессов микробиологического синтеза можно считать только собственно моделированием тогда, когда в рассмотрение принимаются, по крайней мере, оба [c.53]

Задачу исследования кинетики роста популяций в условиях периодического культивирования Моно видел в определении закономерности изменения величины ц — среднего числа делении микробных клеток в единицу времени [c.72]

Интегрируя выражение (1.74), можно получить зависимость, описывающую рост популяции в условиях периодического культивирования [c.73]

Для описания процессов периодического культивирования микроорганизмов, уравнение (1.98) в предположении, что [c.85]

Для периодического культивирования можно получить интегральную зависимость X—f t) при граничных условиях t=to Х=Хо аналогичную логистическому уравнению [c.99]

Моно предполагал, что установленная им при периодическом культивировании зависимость удельной скорости размножения от концентрации лимитирующего субстрата сохраняется и в условиях непрерывного культивирования. Если это предположение верно, то для описания закономерностей роста популяции в хемостате можно использовать зависимость =f(S), дополнив ее членом, учитывающим разбавление культуры средой, [c.164]

Наблюдаемое же в большинстве случаев несоответствие теории Моно экспериментальным данным связывается не с особенностями непрерывного культивирования, а объясняется некоторой неточностью описания уравнением Моно зависимости il— =/(5). При таком допущении любую математическую модель роста популяций в условиях периодического культивирования легко распространить для непрерывного культивирования, дополнив ее членом, учитывающим разведение культуры свежей питательной среды. [c.165]

В настоящее время при изучении закономерностей непрерывного культивирования используются практически все те модели, которые были рассмотрены в первой главе. Адекватность модели обратимого равновесного автокаталитического роста процессу размножения микроорганизмов в условиях периодического культивирования дает все основания распространить ее и на непрерывное культивирование. [c.165]

Рассмотренная математическая модель, характеризуя закономерности роста популяции в открытой системе, дает возможность обоснованно выбрать режим непрерывного процесса. Если условия культивирования (состав среды, pH, аэрация, перемешивание) отработаны при периодическом культивировании, то все особенности непрерывного способа выращивания могут быть достаточно полно проанализированы почти без постановки дополнительных экспериментов. В частности, используя математическую модель, можно найти границы допустимого изменения коэффициента разбавления, выбрать рациональную величину по- [c.174]

Полученные при периодическом культивировании значения параметров р1Л<1о и Хоо позволили обоснованно выбрать режимы непрерывного процесса, а в дальнейшем при анализе результатов были использованы для расчета теоретически ожидаемых зависимостей Хст= (0) и g =(p D). Было проведено по два параллельных эксперимента для =2,87-10-2 ч- , 0=4,79-10-2ч- , -0 = 6,71 -10-2 ч- JJ I) = 8,62-10-2 ч- . Чтобы продлить переходный период для удобства его анализа, непрерывный процесс начинали с небольшой концентрации клеток (Хо 0,2-109 кл/л). Графическое изображение зависимостей X=f t), полученных при различной скорости протока питательной среды, показано на рис. (2.43). [c.176]

Как видно, после 25 суток выращивания при 0=4,8-10- 4-1 в культуре практически исчезают клетки с числом хромосом 30— 37 и значительно увеличиваются с числом хромосом более 50. Отличие кариотипа при непрерывном и периодическом культивировании клеток и в этом случае значимо для уровня достоверности 99%. Было проведено также сравнение размеров клеток линии ВНК-21 при непрерывном и периодическом культивировании. [c.185]

Наибольшей производительностью (по биомассе) обладает метод непрерывного культивирования. Однако и при периодическом культивировании можно избрать такой режим, при котором будет обеспечиваться рациональное использование оборудования. В конечном счете, выбор соответствующего режима ведения процесса должен решаться с привлечением данных экономики, путем установления оптимума между стоимостью питательной [c.330]

Следует учитывать полиауксию — последовательность потребления различных источников углерода. При периодическом культивировании в первую очередь потребляются глюкоза и фруктоза. Последовательность усвоения жирных кислот зависит от расы применяемых дрожжей и состава этих кислот. Например, уксусная кислота препятствует потреблению молочной, а молочная — гликолевой. Уксусная кислота и глюкоза усваиваются одновременно. Как правило, в первую очередь усваивается из смеси тот источник углерода, который обеспечивает большую скорость роста дрожжей. [c.200]

При периодическом культивировании дрожжей засевная кул тура содержит 100—120 млн. клеток в 1 мл. После смешивания > с суслом в дрожжанке количество дрожжевых клеток падает 10—12 млн./мл и за 16—18 ч вновь достигает первоначально в личины. Такое резкое снижение концентрации дрожжей после зас на сусла приводит к удлинению продолжительности процесса и н редко сопровождается инфицированием посторонней микрофлоро в чем и заключается основной недостаток данного способа. [c.220]

При периодическом культивировании and. albi ans выявлена (Johnson е. а., 1978) более высокая чувствительность к нистатину и амфотерицину В у молодых клеток (6 ч роста) по сравнению с более старыми (20-часовыми) клетками. Чувствительность клеток к полиенам повышается при недостатке углеродного питания, при снижении температуры от 42 до 22°, при изменении pH с 5,0—7,0 до 3,0 и при увеличении скорости роста. Все названные воздействия влияют в значительной степени на величину внутриклеточного пула ионов К. [c.187]

В производстве антибиотиков, наряду с периодическим культивированием, все чаще начинают использовать методы, занимающие промежуточное положение между периодическим и непрерывным культивированием, то есть полунепрерывный отъемно-до-ливной метод Таким способом удается в 2-3 раза увеличить время [c.307]

Неопределенно длительное время можно выращивать клетки млекопитающих в непрерывных хемостатных культурах, когда удается добиваться постоянства концентрации лимитирующего субстрата и плотности клеток (см. главу 7). Теория и практика непрерывного культивирования впервые сформулированы в 1950 г. Ж. Моно, и, независимо от него, А. Новиком и Л. Сцилардом, предложившими термин "хемостат". В хемостатах скорость подачи свежей среды и отбора культуры равны (как и объем их). Скорость роста, развития и размножения клеток контролируется скоростью подвода лимитирующего компонента, а численность — его концентрацией. В качестве лимитирующего рост агента чаще всего используют глюкозу, реже — фосфат и другие вещества. При правильном подборе условий выращивания в хемостатах удается на порядок увеличить выход клеток по сравнению с периодическим культивированием. Причем, хемостатные культуры отличаются накоплением физиологически однотипных клеток. Это можно показать на примере с клетками лейкемии мышей — L 1210 (таблица 55), которые засевали (инокулят) в концентрации 2 10 клеток/мл для периодического культивирования, длившегося 3 суток до пол П1ения максимальной плотности 2,5 10 клеток/мл (суспензионные культуры). При хемостатном культивировании скорость подачи среды и отъема культуры составляла 0,3 сут . [c.543]

Стационарная фаза при периодическом культивировании характеризуется постоянным числом бактериальных клеток и медленным снижением содержания сухого вещества биомассы в культуре. Предполагается, что это снижение массы клеток происходит в результате утилизации эндогенных углеродных субстратов для удовлетворения потребностей на поддержание энергии у нерастущих клеток. По существу, это явление включает деградацию как запасных веществ, так и тех клеточных компонентов, которые становятся ненужными при отсутствии роста. В результате этих процессов выделяется энергия и диоксид углерода. [c.94]

Эффективность воздействия электрообработки проверяли в лабораторном ферментере (2,5 л) при получении молочной кислоты. Питательную среду, содержащую 10% глюкозы, инокулировали культурой La toba illus delbrue kii. В процессе периодического культивирования (4 сут. при 45 С) культуру выводили из ферментера (2,6 л/мин), обрабатывали электротоком в сосуде для активации и снова вводили в ферментер. При помощи двух электродов через культуру, находящуюся в ферментере, пропускали пульсирующий ток силой 2 А (напряжение 20 В) в течение 30 мин. Обработку током проводили в три этапа через 42 ч после начала культивирования, 54 - 72 ч и 87 - 96 ч. При использовании электротока получено на 30% больше молочной кислоты, чем в опыте без применения электротока. [c.21]

Росту популяции в ограниченном объеме (или, как это еще формулируют, насыщению замкнутого объема живыми существами) вне зависимости от вида микроорганизма (бактерии, дрожжи, грибы, водоросли, клетки животных или растений, культивируемые in vitro и даже вирусы, рост популяции которых является результатом сложного взаимодействия облигатного паразита и хозяина) соответствует примерно одна и та же S-образная (сигмоидная) кинетическая кривая, в чем можно усмотреть проявление принципа биологического эпиморфизма. S-образный тип кинетических кривых роста популяции в условиях периодического культивирования воспроизводится независимо от состава питательной среды, внешних условий и характера метаболизма микроорганизма. Этот факт имеет настолько фундаментальный характер, что переход экспоненциального роста, каза- [c.29]

Очевидно, при увеличении скорости протока среды усиливается влияние на рост культуры какого-то фактора или факторов, которые были несущественными при периодическом культивировании, а также при низких значениях В в условиях непрерывного способа выращивания. Вследствие этого изменяются параметры 1 0 или Хоо, которые и определяют уровень стационарной концентрации клеток. Проверить это предположение можно анализом закономерностей роста в переходном периоде, что дает возможность установить, каким в действительности значениям р1Л4о и Хоо соответствует рост популяции при разной скорости протока среды. [c.181]

Как видно из рис. 2.53 и 2.54, зависимость объема клеток от их скорости размножения неодинакова при периодическом и не-прерыБнопроточном способах культивирования. Если при периодическом культивировании объем клеток линейно растет с ростом то при непрерывном культивировании зависимость (II [c.186]

Последовательное осуществление в замкнутой системе таких элементарных актов, каждый из которых протекает в измененных по сравнению с предыдущими условиями, составляет суть роста популяции в режиме периодического культивирования. Происходящие при этом изменения как концентрации компонентов культуральной жидкости, так и количества образующихся микробных клеток приводят к тому, что в ходе роста популяции скорости прямого процесса роста и размножения микробных клеток и обратного — отмирания и лизиса — все время меняются (снижение первой и возрастание второй). Следствием этого является экстремальный характер зависимости общей скорости прироста биомассы во времени, а также сложная 5-образная кинетическая кривая акопления биомассы с точкой перегиба в области максимального значения скорости прироста биомассы. [c.320]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология