Технология приготовления питательных сред

Основные требования, предъявляемые к продуцентам.

В качестве продуцентов ферментов используются культуры представителей различных таксономических групп — бактерий, актиномицетов, микроскопических и высших базидиальных грибов. Последние в лабораторной и промышленной культуре ведут себя аналогично микроскопическим грибам.

К микроорганизмам — продуцентам ферментов предъявляются следующие требования:

- наличие высокой ферментативной активности;

-преимущественный синтез фермента или группы ферментов, превращающих определенный субстрат;

- генетическая стабильность по признаку синтеза фермента или ферментов; достаточно высокая скорость роста;

-способность расти на средах с доступными и недорогими источниками питания.

Среди микроорганизмов, обладающих высокой активностью определенного фермента, предпочтение отдается тем, которые в оптимальных физиологических условиях способны синтезировать преимущественно один фермент или группу родственных ферментов (например, только α-амилазу или только комплекс целлюлаз). Такое предпочтение связано с тем, что, во-первых, при направленном синтезе достигается наиболее высокая ферментативная активность; во-вторых, препараты с выраженной активностью определенных ферментов и отсутствием или следовыми количествами других ферментов могут применяться для воздействия на индивидуальные компоненты сложных субстратов; в-третьих, такие ферментные препараты удобны для составления мультиэнзимных композиций с заданной активностью нескольких ферментов.

Способность к активному синтезу одного или группы близких ферментов свойственна тем микроорганизмам, у которых биосинтез этих ферментов носит не конструктивный, а индуцированный характер, то есть резко усиливается в присутствии индукторов, в качестве которых чаще всего выступают субстраты ферментов или продукты их неполного расщепления. Преобладающим способом культивирования является глубинный, основанный на выращивании продуцентов в стерильных жидких средах с принудительной аэрацией (для аэробных форм) и перемешиванием среды, при автоматическом регулировании параметров процесса, таких как температура, рН среды, ее редокс-потенциал, концентрация растворенного кислорода и пр. Наряду с глубинным применяется твердофазный способ культивирования, когда культуры продуцентов выращивают на увлажненных и простерилизованных твердых средах, таких как отруби, свекловичный жом, измельченное целлюлозосодержащее сырье, солодовые ростки и др. Твердофазное культивирование сложнее регулировать, чем глубинный процесс. Преимуществом твердофазного процесса является то, что условия культивирования максимально приближены к естественным, в которых полностью реализуется биопотенциал микроорганизмов.Твердофазная культура хорошо аэрируется. В конце ферментации получают культуру в форме, удобной для выделения ферментных препаратов. Глубинное культивирование используется как для аэробных, так и для анаэробных продуцентов, твердофазное – только для аэробных, именно для микроскопических и высших базидальных грибов

Стадия получения посевного материала

Технологический процесс – это совокупность взаимосвязанных технологических операций, обеспечивающих переработку исходных материалов в готовые продукты. Для каждого процесса существует своя технология, но все стадии обычно приблизительно одинаковы:

- получение посевного материала;

- приготовление и стерилизация питательной среды;

- подготовка и стерилизация воздуха;

- ферментация и культивирование;

- отделение биомассы и выделение целевого продукта;

- очистка сточных вод и газовых выбросов.

Технология приготовления питательных сред.

Для культивирования микроорганизмов используют различные питательные среды. Это необходимо для дифференциации инфекционных болезней, для приготовления вакцин, антибиотиков и др.

К питательным средам предъявляют следующие требования: должны содержать все необходимые вещества для питания микробов, иметь определенную реакцию среды, быть стерильными и обязательно влажными. Питательные среды подразделяют на Простые и сложные.

К простым средам относятся мясопептонный бульон, мясо­пептонный агар, мясопептонный желатин (МПЖ). Все простые питатель­ные среды готовят на мясной воде. Для ее приготовления мясо отде­ляют от жира и фасций, измельчают, заливают водой в соотношении 1:2 и кипятят в течение 30-60 мин. Затем фильтруют, доливают до перво­начального объема и стерилизуют при давлении 0,1 МПа в течение 30 мин.

Приготовление МПБ состоит в следующем. К 1 л мясной воды добавляют 1 % Пептона, 0,5 % Поваренной соли. Устанавливают реак­цию среды (рН 7,2-7,4), кипятят, фильтруют, разливают по колбам и стерилизуют при давлении 0,1 МПа 15-20 мин.

По консистенции питательные среды могут быть Жидкими, полу­жидкими и плотными. Для приготовления полужидких и плотных сред к МПБ добавляют агар (соответственно 0,2-0,3 и 2-3 %). Агар - это вещество, получаемое из морских водорослей. В его состав входят пектиновые вещества. Агар плавится при 90-100 °С и застывает при температуре ниже 45 "С. Как питательное вещество агар микроорга­низмами не используется.

При приготовлении МПА к мясопептонному бульону добавляю 2-3 % Агара, а при приготовлении МПЖ - к мясопептонному бульону добавляют пищевой желатин: 10-12 % - зимой, 18-20 % - летом.

Сложные (специальные) питательные среды готовят для культивирования микробов, которые не растут на обычных, простых средах. Например, яичную среду Петраньяни используют для выращивания туберкулезной палочки. В состав среды входят молоко, картофельная мука, пептон, яичный белок, 2 %-ный водный раствор малахитовой зелени.

К сложным питательным средам относятся дифференциально-диаг­ностические среды (Эндо, Плоскирева и др.), которые служат для отличия одних групп или видов микробов от других. Например, среда Эндо состоит из МПА, лактозы, фуксина основного, обесцвеченного щелочью. На этой среде кишечная палочка растет в виде темно-крас­ных колоний с металлическим блеском, так как сбраживает лактозу с образованием молочной кислоты, которая восстанавливает обесцве­ченный фуксин. Сальмонеллы на среде Эндо растут в виде бесцветных колоний. Они не ферментируют лактозу.

Для выращивания анаэробов готовят среду Китта-Тароцци (МППВ), состоящую из печеночного бульона, кусочков печени на дне пробирки и вазелинового масла, налитого сверху.

Для изучения способности микробов сбраживать сахара в лабора­ториях используют полужидкие углеводные среды, состоящие из пептонной поды, 0,2-0,3 % Агара, моноуглевода и индикатора.

Протеолитнческие свойства микробов (способность расщеплять белки) изучают на желатине, свернутой кровяной сыворотке и молоке.

Среды накопления используют для подавления одних видов микробов и создания благоприятных условий для развития других. Наиболее часто в лабораториях используют накопительные среды (Кауфмана, Мюллера, селенитовую, хлористомагниевую М), которые задерживают рост гнилостных микробов и не препятствуют размноже­нии) сальмонелл.

Для культивирования микробов применяют также синтети­ческие среды, которые включают определенные химические вещества, необходимые для питания микроорганизмов.

Заводы выпускают некоторые питательные среды (МПА, среда Эндо и др.) в высушенном виде, что значительно облегчает метод их приготовления в лабораториях.