непрерывное культивирование

Более перспективно непрерывное культивирование. Его сущность заключается в том, что в ферментаторе поддерживаются постоянные условия среды, в результате чего микроорганизмы остаются в определенном физиологическом состоянии. Подается свежая питательная среда и удаляется избыток среды с продуктами метаболизма, поддерживается фаза экспоненциального роста.

Если для культивирования продуцента используется один ферментатор, то говорят о гомогенно-непрерывном процессе. Если же используется батарея, то это гетеро-непрерывный процесс, так как в каждом ферментаторе, соединенном в батарею, поддерживаются постоянные условия.

При непрерывном культивировании микроорганизмов отсутствует смена фаз развития культуры. В таких процессах скорость потока питательной среды и отвода культуральной жидкости из системы необходимо отрегулировать, чтобы концентрация клеток оставалась постоянной. В стерильных условиях непрерывный метод обеспечивает сохранение культуры в физиологически активном состоянии длительное время.

Поддержание динамики равновесия в реакторе осуществляется двумя методами: турбидостатным и хемостатным.

По турбидостатному принципу концентрация биомассы поддерживается скоростью потока среды, а по хемостатному – концентрацией подаваемого субстрата. Известен также способ регулирования роста культуры по рН.

При турбидостатном методе регулирования контролируются концентрации суспензии входящей жидкости, создаваемой микробными клетками. Метод осуществляется с помощью фотоэлемента или рН-электрода, если в культуральной жидкости образуются органические кислоты.

Хемостатный контроль проще, так как он происходит по входящему потоку. Этот метод регулирования применим ко всем типам микроорганизмов и клеток различных тканей животных и растений. Биореактор в хемостатном режиме снабжен устройствами для вливания и выпуска питательной жидкости, имеет систему контроля скорости потока, перемешивание.

Например, используемый ферментер Labfors 3 бактериальный (13л) позволяет контролировать до 16 параметров: температуру, рН, скорость вращения мешалки, концентрацию растворенного кислорода, контроль уровня пены, контроль массового потока газов, оптическую плотность, окислительно-восстановительный потенциал, массу, давление, анализ субстрата (например, уровень глюкозы и метанола) и др.

6. При периодическом культивировании клетки помещают в закрытый сосуд определенного объема, содержащий питательную среду, и задают начальные условия. Постепенно увеличивается плотность популяции, снижается концентрация питательных веществ и накапливаются продукты обмена, т.е. условия существования микроорганизмов изменяются. Периодическую культуру обычно рассматривают как замкнутую систему, переживающую разные фазы развития. Каждая фаза характеризуется определенными физиологическими параметрами. Лаг-фаза – это фаза «привыкания» клеток к среде, при этом происходит увеличение количества ДНК и РНК и индукция синтеза соответствующих ферментов. Лаг-фаза удлиняется, если брать старый посевной материал и переносить клетки в совершенно новую по составу среду. Лаг-фаза сокращается (или может совсем отсутствовать), если активные молодые клетки перенести в свежую среду того же состава и той же температуры. На средах, содержащих смесь субстратов, наблюдается диауксия, при которой после исчерпания одного субстрата культура переходит во вторую лаг-фазу для подготовки к потреблению другого субстрата. В экспоненциальной (логарифмической) фазе клетки растут и делятся с максимальной скоростью, их рост не ограничен. Обычно такие клетки используют в биохимических и физиологических исследованиях. По мере исчерпания субстратов и накопления продуктов обмена скорость роста снижается (фаза замедления роста) и культура переходит в стационарную фазу, в течение которой процессы деления и отмирания клеток в популяции находятся в динамическом равновесии. Для бактерий эта фаза достигается при концентрации в среднем 10⁹ клеток/мл, для водорослей и простейших – 10⁶ клеток/мл. Когда исчерпание питательных веществ и накопление продуктов метаболизма преодолеют некие пороговые концентрации, начинается фаза отмирания и число клеток в популяции постепенно снижается.

5. Инокулят (inoculum) [лат. inoculatio — прививка] — 1) определенная по объему и массе доза материала (культуры клеток, вакцины, патологического субстрата и др.), которая вводится в биологическую систему (животный организм, питательную среду, культуру клеток и др.). Процесс введения И. называют инокуляцией (см. Инокуляция (1)); 2) суспензия клеток, являющаяся исходной для наращивания клеточной культуры и используемая для первоначального посева на питательную среду; 3) чистая культура микроорганизмов, вводимая в качестве биоудобрения или средства биологической борьбы с вредителями

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод, а именно к способам запуска установок биологической очистки с использованием препаратов-инициаторов на основе активного ила. Способ предусматривает сгущение активного ила преимущественно из вторичных отстойников рыбокомбината. Затем осуществляют обезвоживание путем вакуум-фильтрации до уровня активной влажности 0,820-0,850, а потом расфасовку и упаковку, которые производят одновременно под вакуумом в воздухонепроницаемый материал, например полимерную пленку, Изобретение позволяет получить качественно новый препарат-инициатор с уровнем активной влажности 0,820-0,850, которая позволяет сохранить окислительную способность биомассы в течение длительного хранения в вакуумной упаковке. Использование изобретения - препарата-инициатора процесса очистки на начальном этапе при введении стабилизированного инокулята ила в очистной модуль обеспечивает выход на расчетную окислительную мощность в течение 7-10 ч. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод, а более конкретно к способам запуска установок биологической очистки с использованием препаратов-инициаторов на основе активного ила.

Принцип действия установки биологической очистки сточных вод (УБО) основан на методе непрерывного воспроизводства микроорганизмов, жизнедеятельность которых проявляется в аэробных условиях. В процессе биологической очистки образуется активный ил, состав которого зависит от характера примесей сточных вод исходного посевного материала Недостатком способа является длительный период наращивания биомассы (10-20 дней) для выхода сооружений на заданную окислительную мощность.
8. азличают два типа таких аппаратов: хемостаты и турбидостаты. Хемостат — аппарат, в который постоянно из особого резервуара добавляется свежая питательная сРеда. Благодаря механическому перемешиванию и аэрации среды в ней создаются оптимальные условия для снабжения бактерий кислородом и вновь добавляемыми питательными веществами, по мере поступления которых часть популяции бактерий из аппарата удаляется.

Принцип работы турбидостата основан на поддержании постоянной плотности (мутности) бактериальной популяции в аппарате. Степень мутности контролируется с помощью фотоэлементов, которые через систему реле регулируют поступление пи­тательных веществ в аппарат. Все питательные вещества в ней содержатся в избытке, и скорость роста приближается к максимальной. В таких аппаратах непрерывного культивирования микроорганизмов (АНКМ) все необходимые параметры для роста соответствующего вида микроорганизма задаются и поддерживаются с помощью спе­циальных автоматических приборов.

Хемостат (chemostat) [греч. chemeia — химия и statikos — останавливающий] — аппарат, используемый для выращивания бактерий и культур клеток, в котором автоматически регулируется удаление части культуры и поступление свежей питательной среды; конструкция Х. предусматривает возможность изменения отдельных параметров культивирования с целью оценки их влияния на бактериальную культуру. Один из компонентов питательной среды в X. лимитируется, что обеспечивает постоянный экспоненциальный рост популяции и позволяет регулировать его скорость (субстратное лимитирование). Недостаток одного из питательных веществ приводит к замедлению скорости роста. Для устранения этого недостатка применяют аппараты (турбидостаты) (см. Турбидостат), в которых поступление свежей питательной среды автоматически регулируется фотонефелометрическим способом.

Турбидостат (turbidostat) [лат. turbid(us) — мутный и греч. stat(ikos) — останавливающий] — установка для непрерывного гомогенного культивирования микроорганизмов и культур клеток (см. Клеточная культура), в которой плотность биомассы поддерживается на определенном уровне с помощью нефелометрирующего устройства, регулирующего скорость подачи свежей среды и постепенного удаления избытка биомассы. При засеве в Т. смешанной культуры микроорганизмов автоматически отбирается наиболее быстрорастущий вид. Ср. Хемостат.

6