Биомасса ингибирование

Ингибирование биомассы может быть вызвано действием веществ, образующихся в процессе очистки (жирные кислоты, аммоний, изменение pH) или попадающих в реактор из окружающей среды (сульфат, аммоний, ионы металлов, специфические органические вещества). Внешние ингибиторы подавляют активность всей биомассы, но наибольшее влияние они оказывают все же на метаногенные микроорганизмы. Ингибирование, вызванное внешними факторами, проявляется достаточно быстро —за несколько часов. Ингибирование, вызванное действием веществ, образующихся в процессе очистки, наступает медленнее. В табл. 9.11 перечислены некоторые типичные нарушения, возникающие в анаэробном процессе, и указано, как они влияют на процесс. Заметьте, что наблюдаемое отклонение контролируемого параметра часто может вызываться несколькими различными причинами (как какой-либо одной, так и их совокупностью). Например, быстрый рост содержания летучих кислот может быть результатом [c.377]

Соответственно параметры д , К , К , К , ЛГ,, К характеризуют рост микроорганизмов и х . При анализе необходимо учитывать эффекты ингибирования масляной кислотой Ь , лизис и рН-зависимый лизис (параметры а Ь Н , а , Ь Н ), рН-зави-симости роста (константы Ка КЬ Ка , КЬ . Заметное количество водорода образуется из биомассы путем ее лизиса (параметр К). [c.675]

Рис. 3.13. Влияние константы ингибирования на стационарные концентрации биомассы в модели IV (г/о=1) — х=0, 2 —и=1, 3 —

Методы биодеградации лигнина пока еще не разработаны и поэтому из биомассы с высокой степенью лигнификации, например из древесины хвойных пород, лигнин удаляют полностью или частично с помощью процессов химической делигнификации. Если полученный целлюлозный остаток имеет хорошие бумагообразующие свойства, его обычно не применяют для получения глюкозы. Лабораторные эксперименты показывают, что в оптимальных условиях техническую целлюлозу можно полностью превратить в глюкозу ферментативным гидролизом, но в условиях применения этого процесса в практике выход продуктов намного ниже, достигая всего лишь 20—40 %. Кроме низкой доступности целлюлозы, практическому использованию этого способа препятствуют большая его продолжительность, ингибирование и инактивация ферментов продуктами, накапливающимися в гидролизатах, а также высокая стоимость ферментов и их регенерации [78]. [c.410]

В настоящее время изыскиваются способы затормозить фотодыхание у Сз-растений и тем самым усилить у них фиксацию СО2, а следовательно, и образование биомассы. Один из таких способов основан на ингибировании ферментов, катализирующих окисление гликолата. Другой подход заключается в культивировании сортов, которым присуща низкая скорость фотодыхания. Впрочем, не исключено, что эту проблему жизнь разрешит без нас, поскольку в связи с потреблением больших количеств ископаемого горючего содержание СО2 в воздухе неуклонно растет (разд. 13.1). [c.712]

Обратимся теперь к жидкой фазе и рассмотрим потенци-альные возможности ее повторного использования. Следует подчеркнуть, что все микробиологические процессы протекают при относительно низких концентрациях микроорганизмов субстратов, питательных вешеств и продуктов в культуральной среде. В них расходуется большое количество воды, в которой эти микроорганизмы, субстраты, питательные вещества и продукты диспергированы или растворены. Концентрация микробов обычно лимитируется такими факторами, как ингибирование субстратом, питательными веществами или продуктами, а в аэробных процессах — скоростью транспорта кислорода. Однако в технологических системах с рециркуляцией биомассы могут иметь место и очень высокие концентрации микроорганизмов, [c.455]

При рассмотрении ингибирования можно, как и ранее, проследить различные подходы к учету влияния тормозящих факторов (концентрации биомассы, токсических продуктов метаболизма) на процессы размножения или гибели клеток. [c.82]

Одна особая точка снова соответствует нулевой биомассе, другая определяется из соотношения , у, г)=б. Скорость вымывания в модели та же, что и в модели Моно бв=уо (1+ 0) величина параметра ингибирования сказывается лишь на форме зависимости д (б) (и г/(б)) при б<бв. На рис. 3.13 приведено семейство кривых д (б) при разных значениях х. Видно, что ингибирующее влияние продукта ведет к значительному уменьшению стационарных концентраций биомассы при всех скоростях протока. Исследование устойчивости показывает, что нулевая (по биомассе) особая точка, как обычно, устойчива при б>бв и седло — при б<бв. Другая точка (когда она существует) — устойчивый узел. [c.71]

Наличие вторичных продуктов 1ол (метаболитов) в отличие от первичных в большинстве своем для жизни продуцента необязательно. Они образуются в том случае, когда состав среды таков, что для дальнейшего роста биомассы каких-либо компонентов начинает недоставать, но живые клетки способны синтезировать некоторые вещества и в среде имеются материалы для этого. Иногда вторичный биосинтез связан с видоизменением нормального роста клеток из-за лимитирования или ингибирования. Среди вторичных продуктов встречаются искаженные вещества клеточной оболочки, предшественники веществ, входящих в состав спор, производные аминокислот, пептидов, углеводов, нуклеотидов, а иногда их [c.115]

Широко применяемый при микробиологических исследованиях и в практике промышленного производства метод периодической культуры отличается относительной простотой. Однако он не обеспечивает биосинтеза со скоростями и продуктивностями, которые достигаются при непрерывных методах культивирования микроорганизмов. В периодической культуре с увеличением числа клеток и их биомассы повышается содержание метаболитов и снижаются концентрации биогенных элементов, что приводит к замедлению роста микроорганизмов. Для периодической культуры отчетливо наблюдаются следующие фазы задержка роста, экспоненциальный рост, линейный рост, насыщение и ингибирование. Потребление газов, условия обеспечения биогенными элементами непостоянны. Максимум [c.14]

Увеличение концентрация пептона в среде до 0,4, 0,6 или If сопровождается значительным ингибированием биосинтеза внеклеточной протеазы. Содержание ее при культивировании гриба на среде с 0,6/5 пептона снижается на 50% на среде с 1% пептона -более чем на 70t по сравнению с содержанием в культуральной жидкости гриба при выращивания на среде, содержащей 0,1 - 0,2% пептона. Уровень биомассы при испытанных концентрациях пептона относительно одинаков как в начальной, так и в стационарной фазах роста. [c.64]

Рис. 4.3. Флокулы активного ила под микроскопом при увеличении в 200 раз. Флокулы состоят из микроорганизмов, органических и неорганических частиц. Они склеиваются полимерным веществом, выделяемым бактериями. Наличие плотных флокул правильной формы, содержа-ш IX простейшие, указывает на здоровое состояние биомассы. При ингибировании или других нарушениях режима простейшие погибают одновременно с разрушением структуры флокул. Нитчатые бактерии (на данном рисунке не видны) понижают осаждаемость флокул и их способность концентрироваться. (Фотография из книги Водные консорциумы , Бильбао).

Введение функции Холдейна в уравнение скорости роста биомассы как основа динамического моделирования процесса ингибирования водородом метаболизма жирных кислот у гетероацетогенных бактерий обсуждалось в разделе 2.4.4. Кроме того, были созданы модели для нестационарных условий [79]. Регенеративная модель описывает регенерацию метаногенной системы, потребляющей кислоты, при ее росте на иле, содержащем до 30 токсинов различных типов и в разных концентрациях. Процесс регенерации протекает одинаково для различных токсинов и может быть описан следующим эмпирическим уравнением [c.57]

Уравнение (1.54) переходит в уравнение Ферхюльста или уравнение Пирля, если в нем X" заменить на X. Однако такой переход еще не раскрывает механизма ингибирования при рассмотрении роста популяции микроорганизмов. И если по смысли уравнения Вольтерра описывают процесс перехода биомассы в двух звеньях экологической цепи, то уравнение Ферхюльста в этом смысле можно трактовать как обратимость процессов размножения и ресинтеза биомассы популяции. [c.64]

Иногда расшифровывают в виде зависимости от факторов внешней среды только одно из слагаемых. Так, в работе М. Na-gatani [117] предложено выражение, в котором учтено по модели S. Aiba и соавт. [86] ингибирование скорости образования продукта, не связанной с ростом, концентрацией метаболита [117] (табл. 14.14). Наряду с параметрами внешней среды, рассмотренными в разделе кинетических уравнений роста, для кинетических уравнений образования продукта в качестве входного фактора используется возраст микробных клеток. Этот показатель вычисляется на основе анализа кривой роста биомассы в периодической культуре или по специальным соотношениям для непрерывных процессов [129, 73]. В работе [129] предлагается уравнение, связывающее величину qp с распределением возрастов 0 микроорганизмов, (табл. 14. 15). S. Aiba, М. Нага [84] рекомендуют использовать для оценки физиоло- [c.55]

Специальными экспериментами, проведенными И. В. Скирдовым (ВНИИ ВОДГЕО), было показано, что влияние концентрации субстрата на скорость процесса биологической очистки может быть описано уравнением Михаэлиса — Ментен. Влияние дозы ила на скорость биологической очистки лучше описывается уравнением Н. Д. Иерусалимского (с учетом ингибирования процесса продуктами метаболизма). Совместное влияние концентрации субстрата и растворенного кислорода в очищаемой воде удовлетворительно описывается уравнением бисубстратной реакции, протекающей по механизму двухтактного замещения. Математическая модель процесса биологической очистки в аэротенках, предложенная И. В. Скирдовым, включает систему кинетических уравнений, которыми описаны следующие явления сорбции субстрата активным илом (по уравнению Ленгмюра), скорости роста биомассы с учетом влияния концентрации кислорода и микроорганизмов, скорости образования продуктов окисления, скорости потребления субстрата на поддержание жизнедеятельности (энергетический обмен), скорости отмирания бактерий, скорости образования автолизата и скорости образования инертной части биомассы ила. [c.173]

Известно, что образование многих антибиотиков и других вторичных метаболитов происходит более интенсивно при сниженном синтезе биомассы продуцента, часто при лимитации его роста недостаточным количеством в среде азота (Бехтерева, 1973). По этим вопросам существует обширная литература. Здесь обращаем внимание лишь на то, что биосинтез продуктов вторичного метаболизма способен выполнять функцию отвода повышенных количеств промежуточных продуктов и избыточной энергии, образующихся при прекращении размножения клеток. Поэтому различные факторы, воздействие которых ведет к торможению роста и размножению культуры без соответствующего ингибирования катаболизма энергетического субстрата, могут способствовать интенсификации процессов образования вторичных метаболитов (если этой способностью данный микроорганизм обладает). Интересно отметить, что мутантные штаммы микроорганизмов, являющиеся сверхсинтетиками того или иного вторичного метаболита, характеризуются, как правило, низкой скоростью роста и (или) образуют меньше биомассы по сравнению с исходным штаммом. [c.92]

Если ингибирование происходит продуктами метаболизма, количество которых пропорционально биомассе Р=ах, то вместо зависимости [х(Р) можно записать зависимость [х(л ). Например, в случае формулы Хиншельвуда (3.10) такая замена приводит к упоминавшемуся выше закону Ферхюльста (см. (3.1)) [c.63]

Было изучено взаимовлияние уровней давления и pH при ингибировании роста бактерий (Matsumura et al., 1974). Данные, полученные в этих исследованиях, можно сопоставить с результатами опытов по денатурации белков. Общая закономерность заключается в том, что область pH, при которой возможен рост, сужается по мере возрастания давления. Вместе с тем при кислых или щелочных значениях pH среды чувствительность бактерий к давлению увеличивается. Как правило, при повышенном давлении выход,биомассы и скорость роста уменьшаются. Мацумура и др. (Matsumura et al., 1974) установили, что для многих бактерий этот эффект давления, по крайней мере отчасти, объясняется повышенной чувствительностью к кислотам, которые накапливаются в результате обмена веществ в замкнутых сосудах для культивирования. Нейтрализация этих кислот приводит к увеличению выхода биомассы, который тем не менее остается ниже, чем у культур, выращиваемых при 1 атм, поскольку давление оказывает и иные воздействия на эффективность роста. [c.135]

Максимальная плотность биомассы, которая может быть достигнута в данной среде, определяется одним из четырех условий (Перт, 1978) количеством лимитирующего субстрата (в том числе кислорода), накоплением ингибирующего продукта, максимальной плотностью упаковки биомассы, отмиранием клеток. В отношении бактерий существовало мнение, что максимальная плотность бактерий в культуре определяется требованиями к биологическому пространству и обусловлена концентрацией компонентов среды, особенно кислорода, или наличием ингибирующего продукта. Если ингибирования нет, популяция остается жизнеспособной, и в случае осуществления доставки элементов питания концентрация биомассы ограничивается только максимально возможной плотностью упаковки (числом клеток в 1 см ), которая составляет около W jV, где V — объем индивидуальной клетки. Максимальная плотность упаковки дрожжей Sa haromy es erevisiae, вычисленная по этой формуле, составляет 5,6-10 клеток/смз, т. е. 1000 г/л (в расчете на влажные дрожжи). [c.37]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология