Определение микробной биомассы

Поскольку даже полное определение микробной биомассы не всегда отражает биохимическую активность отдельной популяции, целесообразной становится прямая оценка этой активности. В аэробном метаболизме окисление органического вещества определяется прямым потреблением кислорода в закрытой системе. Оценка кислорода как конечного акцептора электронов имеет определенные преимущества перед аналитическими методами определения промежуточных продуктов. [c.242]

Определение микробной биомассы [c.258]

Следовательно необходимо иметь в виду, что в случае использования микробной биомассы как белкового продукта, фактически имеют дело с суммой различных веществ (в том числе — небелковых, содержащихся в клетках). Не существует природных белков с эквимолярным количеством составляющих его аминокислот, но их (аминокислот) относительное содержание является строго определенным для каждого белка. [c.473]

Для определения концентрации микробной биомассы hx в осветленном потоке, вытекающем из сепаратора, нужно найти уравнение материального баланса по биомассе в сепараторе. В предположении, что сепаратор работает в стационарном ре жиме, т. е, биомасса в нем не накапливается, уравнение ма- [c.427]

Определение микробной активности проводится путем учета микробной биомассы желательно жизнеспособных микроорганизмов, исключая метаболически неактивные клетки. Жизнеспособность микроорганизмов определяется их ростом, ведущим к образованию видимых колоний иа чашках с плотным агаром пли появлением мути в жидких средах. [c.240]

Важно также определять содержание растворенных газов в суспензии активного ила. С его повышением снижается содержание микробной биомассы в пенном продукте при флотации. Определение содержания растворенных газов также позволяет прогнозировать измене-90 [c.90]

Для понимания структуры и функционирования экосистем мало знания о взаимоотношениях микробных сообществ, необходимы также количественные данные о числе микробов того или иного сообщества, биомассы популяций, скоростей биологических активностей, деления клеток и их отмирания, а также скоростей оборота возникающих циклов материи через экосистему. Количество, биомасса и активность — это вполне определенные экологические параметры, которые, хотя и коррелируют между собой, не должны рассматриваться как взаимозаменяемые. Обычно природа решаемой экологической проблемы сама диктует, какой из этих параметров следует измерять, а технические трудности заставляют исследователя измерять число клеток и затем высчитывать более относительный параметр — биомассу. После сделанных подсчетов необходимо с критичностью отнестись к полученным результатам, рассуждая о приемлемости выводов при всех условиях эксперимента. Методы, используемые при таких измерениях, являются основанием для определения микробной экологии как научной дисциплины и общего понимания экологии микробов. Применение количественного подхода более чем что-либо выделяет экологов среди натуралистов. [c.249]

Физиологические методы определения биомассы основаны на измерении дыхания пробы после добавления субстрата или на измерении количества СО2, выделившегося в результате разложения микробной биомассы после стерилизации пробы при добавлении хлороформа. Оба метода требуют проведения многочисленных проверок. [c.260]

Биотехнологические крупнотоннажные производства являются источником эмиссии биоаэрозолей, содержащих клетки непатогенных микроорганизмов, а также продукты их метаболизма. Основные источники биоаэрозолей, содержащих живые клетки микроорганизмов, - стадии ферментации и сепарации, а инактивированных клеток - стадия сушки. При взаимодействии с неблагоприятными факторами внешней среды, такими как ЗОг, СО, клетки микроорганизмов могут вызывать аллергию или сенсибилизацию. При массированном выбросе микробная биомасса, попадая в почву или в водоем, изменяет распределение потоков энергии и вещества в трофических цепях питания и влияет на структуру и функцию биоценозов, снижает активность самоочищения и, следовательно, влияет на глобальную функцию биоты. При этом возможно провоцирование активного развития определенных организмов, в том числе микроорганизмов санитарно-показательных групп. [c.236]

Рассказ о возможности биологических объектов в энергетике-будет не полон, если не отметить еще одно их свойство, которое-уже используется человеком способность накапливать определенные для каждого вида организма вещества из морской средн.. В природе существуют организмы, способные накапливать соединения урана (топливо для АЭС) и другие радиоактивные элементы. Использование живых организмов — накопителей урана в энергетике очень заманчиво, особенно если учесть, что запасы этого элемента на суше истощаются, а в 1 км океанской воды его содержится около 11 т. Япония, например, рассчитывает к 1990 г. добывать из океанской воды 3400 т урана в год. С этой целью проводятся исследования по разработке методов адсорбции из воды урана микробной биомассой. Кроме того, в Японии ведутся опыты по применению хлореллы для производства тяжелой воды, в США — работы по микробиологической обработке отходов АЭС [32]. [c.215]

Специфика теплового расчета процесса ферментации связана с определением величины теплового потока в процессе биосинтеза. Количество тепла, выделяемого в процессе аэробного, культивирования микроорганизмов, зависит от вида используемого углеродсодержащего субстрата и эффективности его утилизации микроорганизмами, т. е. выхода биомассы. Общее количество тепла, выделяемого в единицу времени при биосинтезе 1 кг микробной массы, составит [c.101]

Изучение различных физических свойств биомассы клеток (парциальное давление паров воды, теплота испарения, диэлектрические постоянные и др.) показало, что при влажности биомассы свыше 20% вода полностью заполняет объем клетки и функционирует как непрерывная среда. При этих условиях в клетке могут свободно протекать все ферментативные процессы. Если биомасса содержит 10—20% влаги, то это в основном связанная вода. Клеточные коллоиды в данном случае переходят в гели и протекание всех ферментативных процессов затруднено. Если влажность биомассы еще ниже — 5—10%, ее физические свойства резко изменяются, но и при этих условиях, можно полагать, еще возможен обмен между молекулами воды и некоторыми веществами на близлежащих участках. Если влажность биомассы менее 5%, вода в клетке локализуется в пределах определенных структурных элементов. При таком обезвоживании биомассы микробной культуры часть клеток повреждается и инактивируется. Инактивация клеток имеет место и при хранении сухих микробных препаратов. В то же время в сухом виде жизнеспособность клеток сохраняется гораздо дольше —до нескольких лет, так как из-за низкого содержания воды все реак- [c.24]

Чтобы отличать такой тип продуктов от белков высших многоклеточных животных и растений, для микробного белка придумано специальное название — белок одноклеточных организмов (БОО). Производство его связано с крупномасштабным выращиванием определенных микроорганизмов, которые собирают и перерабатывают в пищевые продукты. В основе лежит технология ферментации — ветвь бродильной промышленности и производства антибиотиков. Чтобы осуществить возможно более полное превращение субстрата в биомассу микробов, тре- [c.116]

Анализ роста биомассы в любом проточном биореакторе, работающем в непрерывном режиме, включает определение характеристик потока в биореакторе и кинетики происходящих в нем биологических процессов. Характеристики потока во всех реакторах непрерывного действия могут быть описаны по типу распределения времени пребывания субстрата в реакторе. Двумя крайними случаями распределения времени пребывания являются реактор идеального вытеснения и реактор полного смешения. При работе в однофазной системе можно представить существование как этих крайних случаев, так и множества промежуточных ситуаций. Однако дать ответ на вопрос о типе перемешивания в биореакторах, в которых происходят микробные процессы, гораздо сложнее. Пока есть возможность работать с дискретно диспергированными в жидкости клетками, в условиях идеального крупномасштабного перемешивания, существенные градиенты будут иметь место только в малых локальных зонах. Поэтому в случае бактериальных суспензий в биореакторах [c.105]

На практике редко приходится сталкиваться с режимом полного смешения, и вследствие этого важно учитывать процессы разделения в растущей микробной популяции, например часто встречающееся явление клеточного роста на стенках реактора. Многие бактерии способны прилипать и расти на твердых поверхностях. Если непрерывное культивирование проводится в течение длительного времени, то на погруженных частях биореактора с неизбежностью происходит рост бактерий, и этот рост на стенках изменяет общие эксплуатационные характеристики биореактора. Во многих отношениях пребывание неподвижной бактериальной биомассы в проточном биореакторе непрерывного действия напоминает работу проточного биореактора непрерывного действия с рециркулирующей биомассой. При проведении исследований биоочистки определенных стоков в биореакторах лабораторного типа без рециркуляции биомассы нужно отдавать себе отчет в том, какое влияние оказывает рост биомассы на любых поверхностях. Недоучет таких эффектов сказывается при масштабировании оборудования, в особенности при сохранении геометрического подобия при масштабировании, так как объем растет как куб линейных размеров, а площадь поверхности — только как квадрат. [c.109]

Процесс адаптации микробных клеток инокулята к новым условиям существования, который заключается в установлении стационарного состояния в цепи последовательных обратимых переходов компонентов питательной среды в компоненты микробной клетки, приводит к увеличению клеточной биомассы и завершается делением клеток. Такое окончание начального этапа роста популяции характеризуется кратковременным лавинообразным нарастанием числа делящихся клеток, пока не установится определенный темп прироста особей, определяющий увеличение численности, близкое к экспоненциальному закону. [c.37]

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]

Следствием такой ситуации является тенденция к уменьшению размеров микробных клеток (особенно к концу периода регулярного роста). В соответствии с закономерностями, описываемыми уравнением (1.5), это обусловлено тем, что при постоянстве параметра К, характеризующего устойчивость внутренних структур клетки, снижается величина V, определяющая скорость поглощения компонентов питательной среды через поверхность микробной клетки. Обращаясь к зависимостям (1.5) — (1.8), легко показать, что рост клетки будет прекращаться при меньших ее размерах (значениях М), чем это имеет место в начале фазы регулярного роста в условиях высоких концентраций компонентов питательной среды. Тем не менее снижение концентрации компонентов питательной среды хотя и влияет на скорость процессов внутриклеточного синтеза, но не так, как это можно было бы ожидать, исходя из закона действующих масс. Определенное сглаживающее или буферное воздействие оказывает автономность узкого места цепи метаболизма, а также общая система саморегуляции, контролирующая деятельность ферментов и управляющая процессами обмена. Важно отметить, что содержание органелл в микробной клетке и в первую очередь фракции рибосомальной РНК (в пересчете на сухой вес биомассы, но не на одну клетку ), возрастающее в начальный период роста популяции, остается постоянным в фазе экспоненциального роста. [c.38]

НИИ и допустить, что микробная клетка, находясь в каждом из состояний в течение некоторого времени, зависящего от величины константы скорости перехода, затем мгновенно переходит в последующее. Безусловно, на каждом из этих этапов постоянно и непрерывно протекают процессы внутриклеточного синтеза, приводящие к формированию определенных, все усложняющихся структур биомассы клетки. Однако, с точки зрения элементарного акта популяционного уровня модели, они не представляют интереса и не выступают как существенные, а следовательно, могут не учитываться при построении модели. [c.318]

В этом случае особого обсуждения требует вопрос о роли отмирающих микробных клеток в процессе роста популяций. При определенной степени развития ферментных систем самой клетки отмирающие особи популяции могут лизироваться, обогащая культуральную жидкость продуктами лизиса клеточной биомассы различной степени расщепления. При этом можно вполне обоснованно предположить, что часть компонентов субстрата которые включались в состав биомассы (например, некоторые аминокислоты), могут при лизисе ее выделиться в культуральную жидкость в том же виде и в том же количестве. Этот вариант обратимого потребления, или, как его еще называют, возвратного питания, характеризуется условием а5 ] = а5 , где — коэффициент метаболизма, характеризующий количество п-то компонента субстрата, выделившегося в культуральную среду при отмирании и автолизе единицы биомассы. В ряде случаев автолиз протекает так интенсивно, что в культуральной жидкости можно отметить лишь единичные нежизнеспособные микробные клетки. [c.319]

Третий источник получения белковых веществ — путем микробного синтеза — один из перспективных путей решения проблемы. Основное преимущество этого способа заключается в том, что скорость накопления биомассы микроорганизмов на несколько порядков выше, чем у растений и животных микроорганизмы растут в 500 раз быстрее, чем самые урожайные сельскохозяйственные культуры, и в 1000—5000 раз быстрее, чем самые быстрорастущие породы сельскохозяйственных животных. Для получения микробных масс чаще всего используют дрожжевые микроорганизмы, которые при определенных условиях способны накапливать до 40—50% белка от своей массы, и некоторые бактерии, образующие до 60—70% белка. [c.5]

Формирование искусственных микробных ценозов или лабораторных активных илов связано с отбором и селекцией новых штаммов микроорганизмов с высокой специфической активностью. Искусственные микробные ценозы представляют собой относительно чистые культуры бактерий, адаптированные к определенным химическим загрязнениям [1 ]. Искусственные ценозы получили название монокультурных активных илов. Биомасса основной физио- [c.44]

В микробиологии существуют две основные задачи во-первых, выделить из определенной экосистемы микробную популяцию и определить ее видовую принадлежность во-вторых, осуществить культивирование микробной популяции данного вида в управляемых условиях с целью накопления биомассы или ценных продуктов метаболизма. [c.66]

Некоторые методы микробного обогащения настолько чувствительны, что позволяют определить наличие единичной клетки в пробе. При совмещении такого метода с методом серийных разведений может быть получено наиболее вероятное число отдельных метаболических типов бактерий. Такой подсчет следует интерпретировать как определение специфической биомассы, но не активности in situ. [c.245]

Приведенные в табл. 17, 18 данные указывают на эффективность предварительной термореагентной обработки при заранее определенном оптимальном режиме цетрифугирования избыточной микробной биомассы. [c.101]

При рассмотрении кинетики процесса роста популяции следует учитывать особенности поведения (по отношению к субстрату) микробных клеток типа У и типа которые различаются между собой по размеру, но не могут быть дифференцированы при определении концентрации биомассы прямым подсчетом числа микроорганизмов под микроскопом или методом взвещивания. Их отличие в кинетике роста популяции заключается в том, что особи популяции, обозначаемые как У , могут потреблять субстрат, снижая тем самым концентрацию его в питательной среде, и преобразовывать его в биомассу, в то время как особи типа Л1 У уже некативны по отношению к субстрату, его больше не потребляют, но осуществляют акт деления (размножения клеток). [c.318]

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]

Однако не обязательно образование целевых продуктов метаболизма связано только с процессами автолиза культур, находящихся в фазе зрелости. В процессах микробиологического синтеза в качестве целевых часто выступают ассоциированные с ростом продукты метаболизма, образовалие которых наблюдается сразу же после окончания начального периода роста популяции. В других случаях продукты в культуоальной жидкости накапливаются только после того, как будет достигнута определенная фаза роста популяции. Вместе с тем вне зависимости от особенностей феномена накопления продукта кинетику процесса его накопления всегда следует рассматривать только в связи с процессами роста популяции, так как различные стороны метаболизма микробных клеток определяют и образование биомассы и выделение соответствующих продуктов, и всегда можно установить хотя и не непосредственную, но все же определенную связь между этими феноменами. [c.45]

Кроме потребления (а также и выделения при автолизе) ком-яонентов субстрата питательной среды, рост и размножение микробных клеток сопровождается выделением продуктов метаболизма (как в результате размножения, так и при отмирании и автолизе микробных клеток), а также соответствующим изменением концентрации тех компонентов питательной среды, основная роль которых сводится к поддержанию определенных физико-химических параметров культуральной жидкости. В качестве примера последнего можно привести изменение концентрации компонентов буферной системы при нейтрализации кислых или щелочных продуктов, выделяемых в процессе размножения или автолиза биомассы. [c.320]

Прием балансировки всего состава питательной среды из расчета на заданную концентрацию биомассы популяции в определенной фазе ее роста не вызывает больших затруднений, если требуемая величина концентрации компонента, определяемая условиями (ХХХП1) и (XXXIV), циже предела его растворимости. Однако в ряде случаев возникают серьезные препятствия для увеличения содержания некоторых компонентов в составе питательной среды. Чаще всего — это низкая растворимость некоторых веществ. Кроме этого, возможны ситуации, когда требуемая по расчетам исходная концентрация компонента такова, что если ее обеспечить, то это может оказать ингибирующее действие на микробные клетки в начальный период роста. [c.328]

Микроорганизмы представляют собой, по определению, невидимые человеческому глазу без увеличения суш,ества, которые вез-десуши и проводят в природе колоссальную работу, заключающуюся прежде всего в минерализации отмершего биологического материала (микробный цикл углерода и связанный с ним цикл кислорода). Без микробов было бы невозможно существование глобальных циклов азота и серы. Микроорганизмы, несмотря на их малые размеры и массу, составляют в целом биомассу, больше чем вся остальная биомасса на Земле (растения и животные вместе взятые). [c.4]