Потребление питательной среды

Скорость потребления /-го компонента питательной среды клетками зависит от стехиометрического коэффициента а удельной скорости роста микроорганизмов [г и концентрации клеток в единице объема Х [c.83]

Особенности производства и потребления готовой продукции. Дрожжевое производство основано на способности дрожжевых клеток (микроорганизмов) расти и размножаться. В основе технологии хлебопекарных дрожжей на дрожжевых заводах лежат биохимические процессы, связанные с превращением питательных веществ культуральной среды при активной аэрации в клеточное вещество дрожжей. При аэрации дрожжи окисляют сахар питательной среды до воды и диоксида углерода (аэробное дыхание). Вьщелившаяся при этом тепловая энергия используется дрожжами для синтеза клеточного вещества и обменных процессов. В аэробных условиях в субстрате накапливаются значительно большие биомассы, чем при анаэробном дыхании. [c.85]

Магний. Магний активирует действие многих фосфатаз и эно-лазы. Ионы магния влияют на сохранение активности ферментов ири нагревании. Магний и марганец ускоряют потребление дрожжами глюкозы. Влияние магния тем сильнее, чем ниже концентрация глюкозы в среде. Питательные среды должны содержать 0,02— 0,05% магния в виде сульфата. Процессы брожения регулируются изменением концентрации ионов магния в результате присоединения его к органическим веществам. [c.198]

В общем случае для /-го компонента питательной среды справедливо балансовое уравнение, определяющее условие транспорта и потребления веществ в объеме V [c.82]

Таким образом, исследование процессов выделения продуктов метаболизма показывает, что и в этом случае, как и для потребления компонентов питательной среды, можно различить, по крайней мере, по мнению Хэмфри [166], три типа накопления продуктов метаболизма, выделяющихся в культуральную жидкость при росте популяций микроорганизмов [c.220]

В более общем случае характер влияния концентрации растворенного в среде кислорода на скорость роста микроорганизмов и потребление питательных веществ в процессе может быть описан кинетической моделью, учитывающей ингибирующий эффект кислорода при его высокой концентрации в жидкости [c.86]

Уравнение, описывающее продукцию биогаза для данного субстрата, может быть основано на главном компоненте питательной среды и его потенциальной способности подвергаться биодеградации. Однако трудно составить уравнения для всех типов процессов, обсуждавшихся выше. Современные критерии проектирования процесса предпочтительно основываются на данных, полученных на пилотных сбраживателях, и уровень продукции метана обычно варьирует между 0,3—0,5 м СН4 на 1 кг потребленной ХПК. [c.49]

В случае необходимости готовят смеси Р . для измерения физико-химического потребления кислорода. Они содержат тест-вещество, синтетическую питательную среду и воду, но не содержат активированный ил. Для предотвращения биологического потребления кислорода добавляют ингибитор, например, хлорид ртути. [c.305]

Нестерильность, т. е. заражение среды или культуральной жидкости посторонними микроорганизмами, отрицательно сказывается на ходе ферментации. Продуцент подавляется выросшей посторонней микрофлорой в результате более быстрого ее размножения (выделения ею вредно действующих продуктов обмена и потребления питательных веществ в среде). Часто зараженную культуральную жидкость не используют для химической очистки, а сливают в трап из-за низкого содержания в ней антибиотика или плохой фильтрации. Заражение может быть вызвано следующими причинами [c.25]

Однозначный детерминизм не проявляется при анализе взаимодействия самоуправляющихся систем с окружающей средой, протекающего по типу обратной связи. Так, потребление клеткой компонентов питательной среды, осуществление внутриклеточного метаболизма и образование определенных форм в виде новых клеток и представляет собой как бы реализацию заранее намеченной цели [22]. В таком понимании цель проявляется в качестве регуляторного принципа приспособительной направленности. Эта приспособительная направленность, подчиненная процессам самосохранения и самовоспроизведения живых систем, проявляется на всех уровнях их организации. Важно отметить, что, воспринимаясь как случайные и ненаправленные при изолированном рассмотрении с точки зрения закономерностей одного [c.20]

Попытка одновременного рассмотрения закономерностей потребления компонентов питательной среды и выделения продуктов метаболизма как разных сторон единого процесса размножения микроорганизмов была предпринята Н. Д. Иерусалимским [83]. Весь комплекс различных путей преобразования компонентов питательной среды анализировался в аспекте двух основных типов процессов. [c.221]

Величину М — общий прирост культуры автор связывал с предельной концентрацией биомассы, достигаемой к моменту вступления популяции в стационарную фазу роста. Количество же потребленного при этом субстрата оценивалось косвенно, исходя из введенного в питательную среду углевода в предположении, что полное исчерпание именно этого компонента приводит к остановке процесса дальнейшего накопления биомассы. К — коэффициент пропорциональности назван автором выходом, урожайностью или коэффициентом полезного действия- [c.72]

Участие в метаболизме клеток компонентов второй группы не исключается, динамика их потребления описывается общим уравнением ассимиляции (см. гл. III). Однако предполагается, что такие вещества находятся в питательной среде в значительном избытке и поэтому изменение их содержания в процессе культивирования не отражается на величине субстрата и, соответственно, на скорости роста популяции. Очевидно, что если это условие не выполняется, то рост популяции должен иметь несколько иные закономерности, чем те, которые следуют из уравнений (2.16) и (2.20). [c.128]

В основе одного из таких методов лежит анализ изменения дыхательной активности микроорганизмов в процессе их культивирования. Теоретические основы метода обсуждаются в следующей главе при анализе общего уравнения ассимиляции. Здесь лишь отметим, что при обратимом равновесном автокаталитическом характере размножения микроорганизмов относительная скорость потребления компонентов среды (а также выделения продуктов метаболизма) должны быть линейной убывающей функцией численности растущей популяции. Для компонентов питательной среды, на концентрацию которых не влияет интенсивность процесса деструкции биомассы, эта зависимость описывается уравнением- [c.154]

Как следует из рис. 2.55, скорость роста после внесения микробных клеток в питательную среду, постепенно увеличиваясь, достигает какого-то максимального значения. В этот период рост численности популяции незначителен. Потребление же субстрата, наоборот, относительно велико. Дальнейшее увеличение численности популяции сопровождается практически линейным уменьшением логарифмической скорости размножения, величина которой становится равной нулю при X—Хо=Мо. Изменение М в этот период также является линейным относительно X, что свидетельствует об одинаковом количестве субстрата, потребляемого в этот период для образованной одной клетки. [c.193]

Накопление биомассы является хотя главным и определяющим, но не единственным проявлением роста популяции. Полное описание процессов микробиологического синтеза поэтому кроме раскрытия кинетики накопления биомассы должно также включать описание закономерностей потребления компонентов питательной среды и выделения метаболитов, часто являющихся целевыми продуктами процесса. [c.216]

Для некоторых исследованных лимитирующих субстратов линейный характер снижения его концентрации с ростом популяции, предполагаемый уравнением" (3.2), действительно имел место. Однако в целом линейная зависимость не охватывает всех типов процесса ассимиляции компонентов питательной среды, наблюдаемых в эксперименте. Это обстоятельство требовало введения дополнительных допущений, в частности, предположения о непостоянстве величины К в процессе роста популяции. Однако и при таком допущении не удается объяснить факта достаточно интенсивного потребления некоторых компонентов питательной среды (а также и выделения продуктов метаболизма) в стационарной фазе роста популяции. [c.217]

Таким образом, при исследовании потребления различных компонентов питательной среды в процессе роста популяции были сформулированы два положения [c.218]

Естественно, неслучайным представляется совпадение вида уравнений, полученных в различных исследованиях и описывающих симметричные варианты потребления компонентов питательной среды и накопления продуктов метаболизма. [c.221]

Одним из параметров, используемых для количественной оценки процессов потребления субстрата питательной среды, является так называемый экономический коэффициент У, как величина отношения прироста биомассы к потребленному при этом количеству субстрата питательной среды [c.222]

Вместе с тем не во всех случаях и не всегда потребление компонента питательной среды или накопления продуктов метаболизма описывается достаточно простыми уравнениями, созданными на основании представлений трофического и основно- [c.223]

Функционально процесс развития актиномицетов-продуцентов антибиотиков в условиях глубинной культуры в большинстве случаев носит двухфазный характер. Первая фаза характеризуется интенсивным потреблением элементов питательной среды и кислорода и накоплением биомассы за счет роста гиф с гомогенной базофильной протоплазмой, богатой РНК. Антибиотик в первой фазе развития или совсем не обра- [c.171]

Анализируя в целом положение в области математического. моделирования процессов потребления компонентов питательной среды и выделения продуктов метаболизма, можно отметить, что существующие зависимости описывают лишь частные случаи метаболизма, которые могут быть в растущей популяции. Именно некоторой ограниченностью представлений о характере роста популяции как системе только размножающихся и покоящихся клеток, потребляющих по единому закону компоненты субстрата питательной среды, объясняется появление уравнений типа (3.28) и (3.29). Эти уравнения являются по сути эмпирическими и создаются для описания процессов, не укладывающихся в простую схему трофического и основного обмена системы только размножающихся клеток. Вероятно, что эти же обстоятельства во многом определили обращение Шу [170] к сугубо эмпирическим уравнениям типа рядов для описания различных вариантов процесса накопления продуктов метаболизма [c.224]

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]

Первые шесть вариантов включают такие значения параметров ассимиляции и их соотношения, которые определяют в целом убывание (потребление особями популяции) компонента питательной среды в процессе ее роста. [c.227]

В книге приводятся результаты экспериментальных и теоретических исследований авторов с привлечением данных литературы по вопросам оптимизации условий культивирования микроорганизмов. Основным -методом исследования избрано математическое моделирование изучаемого процесса, предложена общая модель, дающая возможность связать параметры микропроцессов, характеризующих рост и размножение микроорганизмов потребление компонентов питательной среды, выделение продуктов метаболизма, размножение и отмирание микроорганизмов) с макроусловиями осуществления процесса культивирования (состав питательной среды, интенсивность газового массообмена). Приведены примеры определения параметров роста, поиска условий опти- мума, расчета систем регулирования осноаных параметров. [c.2]

ПОТРЕБЛЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ [c.228]

Вариант обратимого потребления компонента питательной среды [c.228]

Таким образом, потребление почти всех аминокислот питательной среды ПС при росте популяции животных клеток ВНК-21 имеет обратимый характер, выражающийся линейной зависимостью изменения их концентрации от количества растущей биомассы. Этот вариант потребления является частным случаем общего уравнения ассимиляции и совпадает с уравнениями (3.2) и (3.5), предложенными для описания потребления субстрата. [c.232]

Характеристика культур дрожжей, выращиваемых на после-спиртовой барде. Дрожжи, применяемые для выращивания на зерно-картофельной или мелассной барде, должны отвечать следующим требованиям иметь высокую скорость роста на данной питательной среде, ассимилировать наибольшее количество питательных веществ среды с высоким экономическим коэффициентом, хорошо выделяться при сепарировании, быть устойчивыми к посторонней микрофлоре и ингибиторам роста, по химическому составу отвечать требованиям стандарта. При выборе культур дрожжей следует учитывать также потребность их в витаминах и других биологических стимуляторах роста и полиауксию — очередность потребления различных питательных веществ среды. [c.372]

При непрерывном культивировании дрожжей оптимальное значение pH питательной среды находится в интервале 4,0—4,2. Мелассная барда имеет pH 4,8—5,2, зерно-картофельная — 4,5—4,7, причем в ироц ессе культивирования pH вследствие потребления дрожжами органических кислот становится еще выше. Для поддержания pH периодически добавляют серную или соляную кислоту. Серная кислота с солями кальция, содержащимися в барде, образует сульфат кальция, соляная кислота вызывает сильную коррозию оборудования и требует специальной его защиты. Поэтому, чтобы существенно не повышать содержание золы в дрожжах, снизить гипсацию и коррозию оборудования, при содержании в барде солей кальция (СаО) больше 0,25% пользуются смесью серной и соляной кислот в таком соотношении, которое в максимально возможной мере удовлетворяет всем перечисленным выше требованиям. [c.375]

Однако потребление фосфора сильно зависит от содержания в питательных средах других компонентов. Так, оптимальная концентрация неорганического фосфора для 5у. ту- oheptini um на синтетической среде составляет 11 мг% (Кузнецова, 1970), на среде с соевой мукой — 5—6 мг% (Фурсенко, 1970). При увеличении в составе соевой среды неорганического фосфора в два раза (до 10—12 мг%) задерживается переход продуцента в стадию образования антибиотика. Максимальное накопление антибиотика отмечается на 9—10 сутки (в то время как при 5—6 мг% фосфора — на 4—5 сутки) и составляет 800—900 мкг/мл. Как указывает Т. А. Королева и др. (1977), фосфор является лимитирующим фактором, с помощью которого можно регулировать процесс биосинтеза микогептина. [c.157]

Нынё-"в производстве применяют селекционированные штаммы А. niger (например, Р-3), дающие выход лимонной кислоты 98-99 % в расчете на потребленную сахарозу и обладающие повышенной осмотолерантностью (при начальных концентрациях сахара в питательной среде порядка 12 %). [c.209]

На первом этапе исследования в лабораторных условиях и при использовании аппаратуры, обеспечивающей протекание процесса роста популяции микроорганизмов в кинетической области (в отношении газообразных низкорастворимых компонентов, например кислорода или метана), изучаются законы элементарного акта (или актов) микробиологического синтеза, которые не зависят от масштабов эксперимента. Результатом такого исследования должно явиться создание математической модели элементарного акта в форме кинетического уравнения (или системы уравнений и, возможно, неравенств), описывающих закономерности роста популяции микроорганизмов, а в качестве следствия этой основной модели — описание также процесса потребления компонентов питательной среды и выделения продуктов метаболизма. В данной же серии экспериментов на основании устанавливаемых количественных зависимостей величин параметров или констант, входящих в полученную математическую модель изучаемого процесса, от условий его осуществления проводится оптимизация процесса по выходу целевого продукта. Это в первую очередь касается состава питательной среды, зна- [c.6]

Не имея возможности детально рассмотреть механизмы, лежащие в основе упорядоченного воспроизведения структур микробной клетки при ее росте, что в общем-то при рассмотрении вопросов математического моделирования не представляется необходимым, обратимся к общей кинетической оценке внутриклеточного синтеза. Процесс роста биомассы микробной клетки является результатом реакций перехода потребленных клеткой компонентов питательной среды в высокоорганизованные структуры клеточной биомассы. Транспорт различных низкомолекулярных веществ в клетку, ферментативные реакции энергетического обмена, синтез аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований, образование белковых компонентов и нуклеопротеи-дов, формирование клеточных структур — все эти последовательные переходы осуществляются в открытой системе, каковой является микробная клетка по отношению к окружающей среде. Следует отметить, что процессы синтеза сопровождаются одновременно и распадом клеточных структур. Детальное изучение метаболизма кишечной палочки показало, что синтез белка происходит непрерывно, в то время как в фазе деления клетки отчетливо заметно замедление его накопления, связанное (и это показано в прямых экспериментах) с частичным распадом (до 10%) белка. Продукты распада остаются в клетке и повторно утилизируются в белковом ресинтезе. Что касается скоростной характеристики этого процесса, то ориентировочные расчеты показывают, что в зависимости от фаз роста клеток Es heri hia соИ за 1 ч распадается от 0,5 до 5% общего количества белковых компонентов [25]. [c.23]

В том или ином виде вопросы кинетики потребления компонентов питательной среды, а также и накопления продуктов метаболизма ставились при создании моделей роста популяции, когда лимитирующий компонент субстрата, или ингибирующий продукт метаболизма рассматривался как фактор, регулирующий накопление биомассы. Эти компоненты культуральной жидкости представлены в уравнениях роста биомассы, полученных на основании приложения принципов формальной кинетики для описания процессов роста популяции. Путем несложных преобразований ряда предложенных и рассмотренных выше уравнений роста можно получить зависимости и для описания кинетики потребления компонентов субстрата или накопления продуктов метаболизма. В то же время согласие результатов экспериментального определения изменения состава питательной среды с рассчетными данными во многом зависит от того, насколько соответствуют действительности предположения о характере роста биомассы, сформулированные при создании модели. В этом смысле соответствие реально наблюдаемому процессу уравнений, описывающих изменения состава культуральной среды и являющихся следствия.ми уравнения роста биомассы, является одновременно и проверкой правильности допущений, сделанных в отношении механизма роста популяции. [c.216]

Первыми наиболее четко сформулированными предположениями о характере потребления субстрата были уже упоминавшиеся положения Мак-Кендрика и Пая [133], а особенно Моно [38, 82] о прямой пропорциональности между количеством накопившейся биомассы и потребленным количеством компонентов питательной среды [c.217]

С целью учета этого феномена в уравнении потребления компонентов питательной среды Марр [163] на основании изучения процессов потребления кислорода микробными клетками растущей популяции предложил следующую зависимость [c.217]

Приведенные варианты различных закономерностей потребления компонентов субстрата не являются взаимоисключающими следствиями каких-то экспериментальных погрешностей или результатом некорректных допущений. Все дело сводится к тому, какой компонент питательной среды в данном случае принимался во внимание — катаболизируемый или анаболизи-руемый, потребляемый необратимо или обратимо, а также, какой удельный вес в росте популяции составляют процессы отмирания биомассы и как это учитывалось при оценке кинетических характеристик изменения численности популяции и концентрации исследуемого компонента питательной среды. [c.218]

Для экспериментальной проверки рассмотренного варианта математической модели потребления компонентов питательной среды лучше всего воспользоваться материалами, полученными при изучении процесса культивирования микрообъектов на синтетических средах, определенного и легко контролируемого состава или, в крайнем случае, на так называемых полусинтетиче-ских средах, содержащих в своем составе некоторое количество трудно идентифицируемых веществ. Что же касается самого микроорганизма, то наилучшим объектом такого исследования могут являться те микроорганизмы, биосинтетические процессы, которых настроены только на воспроизводство биомассы без отвлечения на выполнение каких-либо специализированных функций, хотя это условие и не является обязательным. [c.230]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология