Проведение микробиологических реакций

ПРОВЕДЕНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ [c.39]

Исследование каждой реакции превращения стероидного субстрата микроорганизмом проходит ряд стадий. От предварительных испытаний способности данного микроорганизма трансформировать стероид переходят к укрупненным лабораторным исследованиям, имеющим целью получить полное представление о составе продуктов реакции, и, наконец, в ряде случаев — к промышленному использованию реакции. Несмотря на большое различие в масштабе проводимых ферментаций (от нескольких миллиграммов до нескольких килограммов стероида), разнообразие осуществляемых процессов и различие в применяемых микроорганизмах, методы проведения микробиологических реакций принципиально не отличаются друг от друга. Каждая реакция требует одних и тех же операций выращивания культуры, добавления субстрата, проведения ферментации, выделения и очистки продуктов реакции. [c.39]

Цель данной главы — дать представление о средствах и методах проведения микробиологических реакций со стероидами, влиянии условий реакции на течение процесса и промышленном использовании трансформаций стероидов. В соответствии с характером монографии, отмеченным во введении, изложение этих вопросов проводится в возможно более краткой форме. Интересующихся более подробными сведениями о технике ферментационных процессов мы отсылаем к соответствующим обзорным работам [1—8]. [c.39]

Реакции микробиологического окисления олефинов можно разделить на три типа 1) реакции гидратации двойной связи с образованием одноосновных, спиртов 2) реакции, в результате которых образуются эпокиси 3) реакции, суммарным результатом которых является образование диолов, часто через промежуточные эпокиси. Поскольку все эти реакции могут одновременно протекать при взаимодействии микроорганизма с субстратом, такого разграничения реакций не делалось и оно специально не обсуждалось. Очевидно, что подобные реакции можно зачастую весьма результативно провести, используя различные химические реагенты. Тем не менее микробиологическое окисление олефинов может быть ценным в тех случаях, когда другие части молекулы чувствительны к химической атаке, особенно если требуется проведение стереоспецифической реакции по двойной связи. [c.106]

По данным табл. 8, из примерно 800 видов микроорганизмов, способных трансформировать стероиды, более /4 (27%) составляют бактерии и актиномицеты, а остальные /, принадлежат к грибам. Около 40% микробиологических реакций проведены с бактериями и около 60% — с грибами. Водоросли и простейшие представлены лишь единичными примерами (менее 1% общего числа видов и проведенных реакций). [c.40]

Условия проведения микробиологических трансформаций стероидов являются общими для всех реакций с микроорганизмами. Необходимой предпосылкой работы с чистыми культурами является стерильность всех операций, позволяющая избежать заражений. Стерилизация, в зависимости от объекта, осуществляется автоклавированием при 110—120°, [c.46]

По мере развития технологии производства, изучения физиологии и биохимии микроорганизмов методы их культивирования в лаборатории и в промышленности совершенствовались и видоизменялись. Многие технологические приемы проведения химических реакций оказались пригодными для микробиологических процессов, прежде всего проведения их в реакторах — ферментерах со всем необходимым для этого оснащением. Существует ряд методов культивирования микроорганизмов, применяемых на лабораторном этапе разработки промышленного процесса, а затем ведутся в укрупненном масштабе в емкостях среднего размера (десятки литров) и, наконец, —в крупномасштабном варианте, в емкостях в сотни кубометров. Все методы культивирования микроорганизмов делятся на периодические и непрерывные. [c.114]

Захватывание газа турбулентной струей жидкости с последующим его диспергированием может быть успешно использовано в газо-жидкостных аппаратах, предназначенных для проведения таких технологических процессов, как абсорбция с химической реакцией, аэрация и озонирование воды, аэробные микробиологические процессы, флотация и др. Основным элементом таких аппаратов является стационарный струйный диспергатор, в который жидкость подается выносным центробежным насосом, а газ подсасывается за счет инжекционного эффекта или вводится принудительно. [c.529]

Резюмируя сказанное, приходим к заключению, что хотя водная фаза играет существенную кинетическую роль в процессе эмульсионного окисления углеводородов, которая усиливается в присутствии поверхностно-активных эмульгаторов, роль последних в топохимии процесса не совсем ясна. Следует считать, что солюбилизация углеводорода и гидроперекиси в водной фазе приводит к повышению скорости реакции при атмосферном давлении, что указывает на вероятность протекания отдельных стадий реакции в водной фазе. Вместе с тем генерирование свободных радикалов, ведущих реакционные цепи, связано с границей раздела фаз жидкость — жидкость. Противоречат ли эти факты друг другу Ответ на этот вопрос, как оказалось, можно дать на основании исследования роли ПАВ в процессе ферментативного окисления углеводородов в эмульсии при микробиологическом синтезе белковых веществ. Хотя последний процесс по своему химизму значительно отличается от. цепного процесса эмульсионного окисления углеводородов, физикохимические условия его проведения во многом схожи. [c.74]

Важное значение для понимания механизма действия эмульгаторов в данном процессе имеет определение места протекания реакции и роли различных компонентов в развитии процесса, особенно в связи с тем, что в рассматриваемой системе, кроме обычных компонентов эмульсии (две несмешивающиеся фазы и эмульгатор), присутствуют макромолекулы белка в нативном состоянии и продукты их метаболизма. На основании проведенных исследований нами предложена топохимическая схема реак-лии микробиологического окисления. [c.312]

Помимо микробиологических процессов, в подземных водах идут и физико-химические реакции гидролиз, поликонденсация, каталитическая гидрогенизация, декарбоксилирование кислот и др. [136]. Все они приводят к разнообразным превращениям растворенных органических веществ. Так, например, в последние годы большое внимание уделяется вопросам нефтегазообразования с участием водорастворенных органических кислот [163]. Проведенные эксперименты по гидрированию органических кислот (гуминовых, жирных, нафтеновых) в течение 7 дней при температуре 75° С и давлении 4—6 атм привели к образованию метановых и нафтеновых углеводородов и соединений с метиленовыми и карбоксильными группами [122]. Эти опыты можно рассматривать как экспериментальное подтверждение высказанного М. Е. Альтовским мнения о том, что водорастворенные органические соединения могут служить исходным веществом в природных процессах нефтеобразования. [c.166]

Трудно назвать такую отрасль народного хозяйства, в которой бы не применялось искусственное охлаждение. Искусственный холод нашел большое применение на предприятиях химической и нефтехимической, нефтеперерабатывающей, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности. Искусственное охлаждение входит как необходимое звено в большое количество процессов технологии разных отраслей промышленности. С помощью холода отводят тепло и регулируют скорости протекания реакций, сжижают газы, очищают нефть от твердых компонентов, выделяют соли из растворов и др. Искусственное охлаждение имеет большое значение для обеспечения длительного хранения пищевых продуктов, создания искусственного микроклимата в закрытых помещениях (кондиционирование), проведения низкотемпературной закалки металлов. Широкое применение искусственный холод получил в отраслях медицинской и микробиологической промышленности, а также при сооружении ледяных катков. [c.3]

Ниже приводится таблица, в которой собраны все микробиологические превращения стероидов, проведенные как с цельными культурами микроорганизмов, так и с выделенными из них ферментами, и опубликованные в периодической литературе до начала 1964 г. В таблицу включены реакции идентифицированных микроорганизмов, приводящие к соединениям, сохраняющим стероидный скелет реакции полного расщепления стероидов не рассматриваются. [c.210]

Несмотря на разнообразие биотраисформаций стероидов, методы проведения микробиологических реакций довольно единообразны. При поисковых работах, где не требуется или нет возможности применять большие количества вещества, ограничиваются проведением реакции в колбах на качалках, загрузка ст1ероида в колбу составляет 100—200 мг. Для загрузок порядка 1—2 г стероида применяют стеклянные ферментеры. В промышленности и на опытных установках применяют стальные аппараты, оборудованные аэрирующими и перемешивающими устройствами. [c.99]

С развитием биотехнологии возрастает интерес к использованию ферментов и микроорганизмов как катализаторов химических превращений. Особый интерес в этом плане представляет возможность проведения реакций с высокой степенью стереоселективности с целью получения оптически активных соединений. И хотя уже накоплен большой практический опыт применения ферментов и клеток в этих целях, область приложения и потенциальные возможности метода намного шире. В частности, результаты микробиологических реакций трудно предсказуемы, и в этой связи практически всегда требуется мелкомасштабный скриннинг. Такие исследования раньше тормозились из-за отсутствия необходимого метода контроля за прохождением стерео-селективной реакции. Теперь с развитием хиральной хроматографии появилась возможность определять очень простым способом точный энантиомерный состав в пробах, взятых в любой момент прохождения ферментативной реакции. Площадь хроматографического пика измеряется электронным интегратором, связанным с детектором, что позволяет следить за прохождением реакции и ее стереохимией на пробах очень небольшого объема. [c.210]

Кроме свободной и связанной N-глюкозидной формы гербицида, на хроматограммах иногда можно обнаружить еще и другой метаболит феназона с Rf 0,64, который также дает малиновое окрашива ние при проведении вышеуказанных реакций. Как показано в работах [15—18], этот метаболит образуется в почве, в результате микробиологического разложения гербицида, с отщеплением фе-нильной группы в его молекуле. Корни растений поглощают данный метаболит из почвы, наряду с интактными молекулами феназона. В растениях этот метаболит обнаруживается как в свободной, так и, аналогично самому гербициду, в связанной N-глюкозидной форме. [c.168]

Одним из важных вопросов любых технологических разработок является перенос условий осуществления процесса в аппаратах различного типоразмера. В области микробиологической технологии следует отказаться от приемов, основанных на теории подобия. Дело в том, что при переходе к аппаратам различных размеров, для каждого из которых характерно свое специфическое распределение концентрационных и температурных полей, в них теоретически невозможно обеспечить одинаковое влияние физических факторов на течение процесса [4]. Если при проведении химической реакции изменение концентрационных или температурных полей в аппаратах в первую очередь приводит к снижению выхода продукта, то в процессе микробиологического срштеза в аналогичной ситуации, кроме возможного снижения выхода целевого продукта, может изменяться его качество (устойчивость, зона оптимума действия и т.- п.). Трудно также [c.5]

Следует огметить, что применение вихревого слоя ферромаг нитных частиц не ограничивается только аппаратами для пере-ме ивания, и мельчения и проведения химических реакций. По этому принципу могут быть созданы новые устройства для интенсификации тепло- и массообмена, экстракции, флотации, элек-трол 1за, полировки, микробиологического синтеза и др. [c.4]

Иерархическая структурная схема БТС в зависимости от степени ее детализации может охватывать большое число уровней, начиная от ферментативных реакций на уровне отдельных клеток и кончая уровнем функционирования целых подсистем, например ферментация, разделение микробиологических суспензий и т. д. Однако количественный анализ такой структурной схемы в целом с использованием методов математического моделирования представляет собой сложную задачу. С практической точки зрения более эффективно при анализе системы выделить в иерархической схеме ближайшие уровни, описывающие поведение основных подсистем и элементов БТС. Элементами БТС являются условно неделимые единицы — технологические аппараты, в которых осуществляется целенаправленное протекание технологических процессов физической, химической или биохимической природы. К таким аппаратам относятся инокулятор — аппарат для получения засевной биомассы микроорганизмов биохимический реактор — аппарат для проведения процесса микробиологического синтеза флотаторы, центрифуги, сепараторы — аппараты для разделения микробиологических суспензий и др. [c.18]

При гидролизе белоксодержашее сырье (отходы пищевой и молочной промышленности) нагревают с растворами кислот или щелочей при температуре 100 —105 °С в течение 20 — 48 ч. Чаще всего используют 20 %-й раствор соляной кислоты, обеспечивающий глу- бокий гидролиз белка. Кроме того, для ускорения реакции гидролиза белков используют иммобилизованные протеолитические ферменты и ионообменные смолы. В ходе кислотного гидролиза бежов происходят рацемизация и разрушение некоторых составляюищх их аминокислот. При кислотном гидролизе полностью разрушается триптофан и достаточно значительны потери цистеина, метионина и т р рина (10—30%). Лучшим способом уменьшения потерь aMHHflik f от при гидролизе является проведение его в вакууме или в атмосфере инертного газа, а также соблюдение высокого соотношения количества кислоты, взятой для гидролиза, и массы белка (200 1). Рациональное использование сырья при гидролизе, характерное для многих других биотехнологических производств, обеспечивает создание безотходных технологий и способствует оздоровлению окружающей среды. Ранее методом гидролиза получали аминокислоты исключительно для фармацевтических и научных целей. В последнее время сфера использования белковых гидролизатов существенно расширилась. Их применяют в медицине, животноводстве, пищевой и микробиологической промышленности. [c.42]

При изучении разделения оптических изомеров серии рацемических N-ацилированных аминокислот методом ЖХ на колонках Resolvosil неожиданно выяснилось, что отношение площадей пиков сильно отличается от 1, если буферный раствор анализируемого соединения находился при комнатной температуре в течение 24 ч [104]. Проведенные более систематические исследования микробиологических процессов показали, что как в N-бензоилаланине [105], так и в Ы-( -нитробензоил)серине вследствие гидролиза амидной связи происходит предпочтительное разрушение ь-энантиомеров [105]. Аналогичным образом показано, что микроорганизмы вызывают энантиоселективный гидролиз эфирной связи. В этом случае энантиомерный состав эфирного субстрата и продукта гидролиза можно изучать одновременно [106]. Методика наблюдения за ходом реакции показана на рис. 8.16. [c.214]

Применение. В.— в химической промышленности для производства аммиака, метилового и других спиртов, а также различных продуктов, синтезируемых из В. и СО. В. применяется для гидрогенизации твердого и жидкого топлив, для гидроочистки нефтепродуктов, жиров, углей и смол, в процессах сварки и резки металлов, в биотехнических процессах микробиологического синтеза. В атомной промышленности нашли широкое применение изотопы В.— дейтерий и тритий тяжелая вода служит замедлителем нейтронов и теплоносителем в атомных реакторах. В. применяется в специальных термометрах, в электродах. Пероксид В. употребляют в процессах дезинфекции и стерилизации (обладает широким спектром антимикробного действия, спороцидностью, морозостойкостью, отсутствием запаха), в медицине, в консервной, пивоваренной промышленности, в качестве ракетного топлива, в химической промышленности для окисления кубовых красителей и производства перекисных соединений, в качестве отбеливателя. Оксид дейтерия применяют в ядерных реакторах как замедлитель нейтронов, как источник дейтронов (0+) для проведения ядерных и термоядерных реакций в научно-исследовательских целях. [c.16]

В статье авторов синтеза описана методика превращения этого продукта в фруктозу-1,6-С1/2 путем микробиологического окисления с радиохимическим выходом 54,4%. Кристаллизация фруктозы, а также отщепление и анализ концевого углерода описаны Фращем [1]. Щелочное расщепление в присутствии молекулярного кислорода (2] может быть использовано для анализа С-1 простых альдоз или 2-кетоз при проведении реакции с полумикроколичествами. Для анализа другого концевого углерода образующуюся низщую сахарную кислоту подвергают дальнейшему расщеплению перйодатом натрия до формальдегида (см. синтез 0-арабинозы-5-С ). [c.507]

Клетки микроорганизмов — неиссякаемый источник ферментов. Они способны выполнять самые тонкие реакции и сложнейшие многостадийные синтезы. Такие процессы ие всегда могут быть воспроизведены путем химического синтеза. Кроме того, химические методы в ряде случаев уступают микробиологическим по эффективности, так как имеют больше стадий, происходят в агрессивных средах под высоким давлением и дают низкий выход. Можно отметить еще одно качество микроорганизмов — удивительную стабильность их ферментатов в закрепленном (иммобилизованном) состоянии. Иммобилизованные тем или иным способом клетки микроорганизмов удается использовать для проведения трансформации или биосинтеза ряда соединений в течение нескольких месяцев и даже лет. Следует напомнить, что в природе, а именно в почвах, в илах, в горных породах, на поверхности растений микроорганизмы в основном существуют в закрепленном состоянии. Еще 150 лет тому назад Шутценбах в Германии использовал закрепленные на буковой стружке бактерии для производства уксуса. Особое внимание привлекли иммобилизованные клетки в конце 60-х — начале 70-х годов XX столетия. [c.216]

Таким образом, исследования, проведенные на большинстве водохранилищ Волго-Камского каскада и ряде озер Латвии, показали, что наиболее общие, универсальные, интегрирующие деятельность всего бактериального сообщества показатели физиологической активности — интенсивность процессов темновой ассимиляции СОг и суммарная деструкция органического вещества — являются весьма информативными. Разнообразие характера грунтов обследованных водоемов позволило выявить влияние отдельных экологических факторов на интенсивность и направленность микробиологических процессов. Стало очевидным, что вблизи крупных городов существуют участки, где даже при достаточной аэрации грунтов в них превалируют анаэробные процессы, а общая активность бактериобентоса заметно снижаетея, несмотря на обеспеченность органическим веществом. Это — свидетельство постоянного антропогенного воздействия, и реакция микрофлоры на него является четким биологическим тестом. Удалось выявить, при каких условиях доминируют бактерии с гетеротрофным обменом и при каких — хемосинтезирующие, что может способствовать уточнению расчетов образования и деструкции органического вещества в водоемах. [c.34]