Методы экспериментальной микологии - Билай В.И.
Скачать (прямая ссылка):
тормозят дальнейший рост клеток и биосинтез желаемого продукта. В связи с
этим в последнее время разработан метод непрерывного культивирования
грибов, который позволяет длительное время поддерживать культуру в
определенном состоянии и получать необходимый продукт. Более детально
разработаны методы непрерывного культивирования для бактерий и дрожжей,
некоторый опыт имеется и по культивированию микроскопических грибов.
111.4.3. НЕПРЕРЫВНОЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЕ *
Первые углубленные исследования по непрерывному культивированию
микроорганизмов были проведены М. Д. Утенковым [440J. Непрерывное
культивирование обеспечивает длительное состояние "физиологической
молодости" культуры благодаря постоянному притоку свежей среды и удалению
продуктов обмена. Изучение непрерывного культивирования микроорганизмов
основывается на данных, полученных при периодическом культивировании
(рис. 61).
Метод непрерывного культивирования микроорганизмов применяется как
технологический прием ряда микробиологических процессов, осуществляемых
на промышленной основе; для исследований закономерностей роста микробных
популяций и влияния внешних факторов на физиологическое состояние
микроорганизмов [376, 382].
Преимущества непрерывного культивирования: 1. Постоянный режим,
исключающий влияние времени. Культура может длительно находиться в
определенной фазе роста, а следовательно, в физиологическом состоянии,
необходимом для синтеза определенного продукта. Это позволяет изучить
влияние питательных веществ, температуры, pH, скорости перемешивания,
аэрации и других условий на развитие культуры более детально, чем в
обычных статических культурах, где условия постоянно изменяются.
2. Относительная однородность культуры, т. е. микробной популяции и ее
продуктов.
3. Математическое выражение кинетики отдельных реакций, а значит, и всего
процесса в целом проще и легче.
4. Возможна эффективная и направленная регуляция путем использования
соответствующих приборов для культивирования и применения физических,
физико-химических и других средств.
* Общая схема непрерывного культивирования микроорганизмов дана по
материалам, изложенным в книге "Непрерывное культивирование
микроорганизмов" (теоретические и методологические основы)/Под ред. И.
Малека и 3. Фенц-ля.- М.; Пищевая про-сть, 1968.
Рис. 61. Развитие культуры при непрерывном (1-6) и периодическом (I-III)
методах культивирования;
П, С, Б - соответственно продукт, источник углерода, биомасса культуры
1178].
128
б. Возможности автоматизации процесса гораздо шире, чем при периодическом
культивировании.
6. Метод экономичен и, как правило, эффективен, так как размеры
аппаратуры могут быть уменьшены при той же мощности; исключены потери
времени между отдельными циклами, которые неизбежны при периодической
ферментации; культура развивается в наиболее эффективном физиологическом
состоянии.
7. Стоимость оборудования несколько выше, чем при периодическом процессе,
однако компенсируется непрерывной работой системы.
8. Приготовление среды и процессы выделения продукта эффективны и
экономичны благодаря непрерывности [278].
Метод непрерывного культивирования успешно применяют для исследований
адаптации микробов к различным физическим и химическим веществам, так как
в этих условиях адаптация проходит в 3-4 раза быстрее, чем в условиях
стационарной культуры [183]. Этот метод чрезвычайно ускоряет работы по
селекции активных рас.
Наличие микробного материала с постоянными свойствами расширяет и
углубляет изучение физиологии и биохимии микробной клетки [178], а это в
свою очередь позволяет эффективнее использовать деятельность микробов при
промышленном производстве белков, аминокислот, витаминов, антибиотиков,
ферментов и пр.
Непрерывное культивирование микроорганизмов применяют в первичном и
вторичном виноделии, в спиртовой, ацетоно-бутиловой промышленности, в
производстве кормовых дрожжей и уксусной кислоты. Разработано и
осваивается непрерывное культивирование на промышленном образце в
пивоваренной промышленности. Исследуются возможности применения этого
метода в производстве хлебопекарских дрожжей, лимонной и молочной кислот
[487, 488]. Производство антибиотиков методом непрерывного
культивирования продуцентов еще не внедрено в промышленное производство.
Исследования в этом направлении не выходят за рамки крупномасштабных
лабораторных экспериментов [84].
\ Выбор метода и направленность ферментационного процесса определяются
поставленной целью. Для получения большого количества биомассы обычно
применяют простейший метод непрерывного культивирования - одноступенчатую
систему: организм выращивают на одном субстрате, обеспечивающем
максимальный выход биомассы или продукта, связанного-с ростом организма
(производство кормовых и пекарских дрожжей, вакцин и т. д.) [278]. Если
одна стадия недостаточна для полного метаболического превращения при
оптимальной скорости протока, когда желаемый продукт образуется в
