Производство белка на водороде - Волова Т.Г.
Скачать (прямая ссылка):
10
дородных бактерий, составленная Б. Ф. Нестеровым и др. (1975) по данным И. Ф. Фостера и И. Н. Личфильда [Foster, Litchfield, 1964, 1967].
Более подробно лабораторные методы выращивания водородных бактерий изложены в обзорной статье Н. Д. Савельевой и др. (1971). Авторы рассматривают следующие периодические методы культивирования: а) в замкнутом объеме, в котором объем газовой среды примерно на порядок превышает объем суспензии бактерий; б) в замкнутом объеме с периодической заменой газовой смеси; в) с электролизом воды непосредственно в культиваторе (внутренний электролиз); г) с рециркуляцией газовой смеси; д) с протоком газа; е) непрерывнопроточный, представляющий сочетание предыдущих.
Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные за два последних десятилетия, показали, что высокие скорости роста микроорганизмов достигаются при непрерывном управляемом стационарном процессе их культивирования.
НЕПРЕРЫВНОЕ УПРАВЛЯЕМОЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ
Метод непрерывного культивирования микроорганизмов применяется более ста лет, классификация его различных способов дана в работах И. Ржичицы [Ricica, 1958, 1966], Д. Херберта [Herbert, 1958], Н. Д. Иерусалимского (1964), С. Дж. Перта (1978).
Основные принципы непрерывного культивирования микроорганизмов впервые выдвинуты И. Моно [Monod, 1950], А. Новиком и 3. Сцилардом [Novick, Szilard, 1950] и развиты в многочисленных работах [Herbert, 1961, 1964; Управляемое культивирование водорослей, 1964; Непрерывное культивирование..., 1967; Гительзон и др., 1967; Васильев и др., 1975; Печуркин, Терсков, 1973, 1975; и др.].
Проточная культура, обладая некоторыми особенностями, позволяет использовать ее для экологических исследований fMalek, 1956, 1958]. В последние годы довольно широко изучаются возможности совместного выращивания микроорганизмов [Noack, 1968; Canale, 1970; Gall, 1970; Абросов, Ковров, 1972]. В этих работах рассмотрены различные типы взаимоотношений двух (или нескольких) видов микроорганизмов в смешанной культуре, такие как комменсализм, общий источник пищи, хищничество, паразитизм и тому подобное. Известно, что смешанная культура двух видов нестабильна, если взаимодействие видов основано только на конкуренции за общий источник питания. В этом случае в культуре закрепляется только один вид, который обладает максимальной приспособленностью к цосту-
16
пающему веществу, и, следовательно, большей удельной скоростью роста [Noack, 1968; Абросов, Ковров, 1972]. В противоположность этому, возможно формирование смешанного сообщества из нескольких видов, если продукты обмена одного вида необходимы для другого вида.
Н. С. Абросов и Б. Г. Ковров (1973), рассмотрев роль органических метаболитов клеток в формировании микробной экосистемы на примере турбидостатной культуры хлореллы, показали, что при нестерильном проточном культивировании возможно закрепление в культиваторе некоторых видов гетеротрофных микроорганизмов, находящихся в функциональной зависимости от автотрофного звена. Теоретически показано, что в условиях интенсивной турбидостатной культуры, когда удельная скорость роста хлореллы приближается к максимальной, существование длинных трофических цепей в биоценозе маловероятно и количество посторонней микрофлоры незначительно. Последнее подтверждено экспериментально [Бархатова, Рерберг, 1969].
По скорости роста водородные бактерии выделяются из всей группы автотрофных микроорганизмов и приближаются к гетеротрофным формам. В автотрофных условиях при турбидо-статном культивировании, когда бактерии размножаются с максимальной скоростью, возможность закрепления в культуре посторонней автотрофной микрофлоры исключается. Развитие же гетеротрофных бактерий в культиваторе ограничивается незначительной концентрацией органических веществ в культуральной среде [Кеслер и др., 1975] — 0,01—0,02%, представленных продуктами обмена собственно водородных бактерий. В связи с этим заражение A. eutrophus Z-1 посторонней микрофлорой в условиях турбидостатного культивирования маловероятно, поэтому возможно ведение процесса без соблюдения правил стерильности.
НЕПРЕРЫВНОЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЕ ВОДОРОДНЫХ БАКТЕРИЙ
Первые сообщения об экспериментах с целью получения непрерывного процесса культивирования водородных бактерий появились в 1964 г. [Foster, Litchfield, 1964].
В Институте физики им. JI. В. Киренского СО АН СССР проточная культура водородных бактерий получена в 1968 г. Для управляемого режима культивирования созданы лабораторные установки [Пономарев и др., 1969]. Одновременно конструирование установок для проточного культивирования водородных бактерий начато в СКВ биологического приборостроения АН СССР [Нестеров и др., 1969], в Отделе микробиологам АН Молдавской ССР [Котелев и др., 1975]. Работы по созданию установок для культивирования водородных бактерий вы-
17
Рис. 4. Схема установки для культивирования водородных бактерий.
1 — баллоны со сжатыми газами; 2 — газгольдер; з — компрессор; 4 — ротаметр; б — ферментер; 6 — двигатель для перемешивания культуральной жидкости; 7 — датчики содержания С02 и Н2 в газовом потоке; 8 — теплообменник; 9—11 ¦— датчики р02, температуры и оптической плотностп в культуральной жидкости; гг — дозатор; 1S — емкость для питательной среды; а — поток культуральной жидкости; б — газовые потокп; в — информационный сигнал.
