Материал: Melnuchuk_Promuslova biotexnologij

РОЗДІЛ 2. ОСОБЛИВОСТІ ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕДФЕРМЕНТАЦІЙНОЇ СТАДІЇ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ

середовище СА і МПА. Розподіляють краплю по всій поверхні пластинки середовища шпателем. Чашки підписують, перевертають і поміщають в термостат.

Результати дії стерилізуючих факторів оцінюють за числом колоній на поверхні агаризованого середовища, шляхом прямого підрахунку. Для полегшення підрахунку пластинку з боку дна чашки ділять на сектори і рахують колонії по секторах. Отримані дані заносять у таблиці (табл. 5). Для наочності результати можливо оформити у вигляді діаграми (рис.8).

Таблиця 5 Результати обліку кількості життєздатних організмів після обробки

вихідної суспензії методом__________________ за умов________

(назва методу стерилізації)

Розрахувати для кожного режиму величину критерію стерилізації як натуральний логарифм відношення життєздатних клітин після обробки до вихідної кількості клітин і побудувати графік залежності: = f (t °C), = f (τ, хв.), = f (Сасептика,% ).

Число колоній

бактерії дріжджі мікоміцети

Рис. 8. Кількість колоній життєздатних клітин після автоклавування

За отриманими результатами зробити розгорнутий висновок, який має містити короткий виклад характеру впливу стерилізуючого фактору, механізм його дії на клітини мікроорганізмів, умови ефективного впливу фактора, область використання в харчовій біотехнології цього чинника.

26

РОЗДІЛ 2. ОСОБЛИВОСТІ ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕДФЕРМЕНТАЦІЙНОЇ СТАДІЇ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ

Форма звіту з роботи 2

1.Назва лабораторної роботи.

2.Мета роботи.

3.Визначення термінів «асептичні умови», «стерилізація», «пастеризація».

4.Вказати у вигляді схеми групи процесів, що забезпечують асептичні умови.

5.Вказати послідовність операцій для виконання першого заняття.

6.Вказати дії при виконанні другого заняття.

7.Оформити таблицю 5.

8.Побудувати діаграми.

9.Заповнити зведену таблицю 6.

Вихідного матеріалу

Після автоклавування 15 хв.

0,5 атм (112oС)

1 атм (121oС)

1,5 атм (128 oС)

Після кип'ятіння при 100oС

10 хв.

20 хв.

30 хв.

40 хв.

Після опромінення УФ променями, потужністю 13 Вт

15 хв.

30 хв.

45 хв.

60 хв.

Після обробки оцтовою кислотою

1 крапля

2 краплі

3 краплі

4 краплі

Контрольні питання:

1. Що розуміють під асептичними умовами?

2.Які фактори зовнішнього середовища можуть здійснювати бактерицидну дію?

3. Від яких параметрів залежить інтенсивність згубного впливу?

4.Які причини загибелі клітин мікроорганізмів при дії високих температур, випромінювання, хімічних сполук?

5. Чим відрізняється пастеризація від стерилізації?

27

РОЗДІЛ 2. ОСОБЛИВОСТІ ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕДФЕРМЕНТАЦІЙНОЇ СТАДІЇ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ

6.Які хімічні речовини використовують для забезпечення асептичних умов?

2.3. Трофічні потреби мікроорганізмів

Дослідження фізіологічної і біохімічної мінливості клітин мікроорганізмів-продуцентів відкриває можливості для управління мікробним біосинтезом, змін метаболізму в бажану сторону. Змінюючи умови культивування, можна вплинути на зміни складу біомаси і продуктів метаболізму. Лімітування і пригнічення росту призводять до уповільнення певних процесів біосинтезу, інколи можуть викликати прискорення інших процесів. На цьому заснований надсинтез бажаних продуктів. Для свого росту й розвитку мікроорганізми потребують необхідних поживних субстратів. У природних умовах усі необхідні поживні речовини вони отримують із довкілля (ґрунтового розчину, води). В лабораторних умовах харчові потреби мікроорганізмів забезпечуються за рахунок поживних середовищ.

Середовища необхідні для накопичення, виділення і збереження мікроорганізмів, а також для вирощування культур з метою дослідження їх обміну речовин або отримання цінних продуктів метаболізму. У лабораторних умовах мікроорганізми вирощують також при якісному аналізі мікрофлори різних об'єктів, при кількісному аналізі - для підрахунку життєздатних клітин. Живильні середовища повинні містити усі компоненти, необхідні для конструктивних та енергетичних процесів клітини – джерела елементів-органогенів - C, O, N, H, макроелементи

(зольні елементи) - P, S, Mg, Ca, Fe, мікроелементи (Ni, Zn, Mn, B, Cu, Mo та ін.) за необхідності – фактори росту (деякі амінокислоти, вітаміни, жирні кислоти, нуклеотиди). Живильні середовища повинні містити певну кількість води, тому що живильні речовини поступають до клітини лише у розчиненому вигляді на основі фізичних законів осмосу.

Різні групи мікроорганізмів відрізняються між собою за потребою в хімічних елементах та можливостях їх використання. Різноманітність обміну речовин мікроорганізмів проявляється перш за все у їх відношенні до джерел вуглецю та азоту.

В залежності від того, яке джерело енергії можуть використовувати прокаріоти, їх поділяють на фототрофів (джерело енергії – світло) і хемотрофів (джерело енергії – окисно-відновні реакції). Організми, для яких джерелом (донором) електронів в енергетичному процесі є неорганічні речовини, запропоновано називати літотрофами, а ті, у яких донорами електронів виступають органічні речовини – органотрофами. Тоді, в залежності від джерела енергії й природи донора електронів, можливі чотири типи енергетичного метаболізму: хемолітотрофія, хемоорганотрофія, фотолітотрофія, фотоорганотрофія.

У конструктивному метаболізмі головна роль належить вуглецю, оскільки всі сполуки, з яких побудовані живі організми – це вуглецеві

28

РОЗДІЛ 2. ОСОБЛИВОСТІ ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕДФЕРМЕНТАЦІЙНОЇ СТАДІЇ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ

сполуки. В залежності від джерела вуглецю, для конструктивного метаболізму, всі прокаріоти поділяють на дві групи – автотрофи та

гетеротрофи.

Автотрофи (від гр. autos – сам, trophe – харчування) – здатні синтезувати органічні сполуки з неорганічних речовин (в основному СО2, неорганічний N та Н2О). В якості енергії для синтезу ці мікроорганізми використовують світлову енергію (фотосинтез), або енергію окисних реакцій(хемосинтез).

Гетеротрофи (від гр. heteros – інший) потребують відновлені сполуки вуглецю, які в залежності від фізіологічно-біохімічних властивостей організму можуть бути представлені різними органічними сполуками, наприклад спиртами, вуглеводами, вуглеводнями.

Деякі прокаріоти потребують певні сполуки із групи вітамінів, амінокислот або азотистих основ, які вони з тих чи інших причин не можуть синтезувати самі. Такі сполуки називають факторами росту, а мікроорганізми, що їх потребують – ауксотрофами, на відміну від прототрофів, які синтезують всі органічні сполуки з основного джерела вуглецю.

Азот – є одним із чотирьох основних елементів, із яких побудовані клітини. З розрахунку на сухі речовини, його вміст становить ~ 10%. У природі азот зустрічається в окисленій чи відновленій формах та у молекулярному вигляді. Переважна більшість прокаріот засвоює азот у відновленій формі (солі амонію, сечовина, органічні сполуки – амінокислоти та продукти неповного гідролізу). Багатьма прокаріотами може також використовуватись окислений азот. Для культивування мікроорганізмів, що фіксують молекулярний азот, використовують середовища, що не містять сполук азоту. До складу інших середовищ входять різні азотовмісні сполуки (нітрати або солі амонію, амінокислоти, білки).

Дослідження потреб прокаріот у поживних елементах показало, що всі вони потребують металів, які можуть використовуватись у вигляді катіонів неорганічних солей. Деякі з них (залізо, калій, кальцій, магній) необхідні у досить великих кількостях, інші (цинк, марганець, натрій, молібден, мідь, ванадій, нікель, кобальт) – у незначних. Роль металів зумовлена тим, що вони входять до складу ферментів, різноманітних внутрішньоклітинних транспортних систем, підтримують іонний склад клітин.

Таким чином, живильні середовища повинні містити всі необхідні компоненти для нормального розвитку мікроорганізмів, з урахуванням його фізіологічних особливостей. При цьому слід пам’ятати, що універсальних живильних середовищ не існує.

29

РОЗДІЛ 2. ОСОБЛИВОСТІ ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕДФЕРМЕНТАЦІЙНОЇ СТАДІЇ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ

2.4.Живильні середовища

Влабораторних умовах мікроорганізми вирощують на живильних середовищах, які повинні відповідати певним вимогам: бути поживними, тобто вони повинні задовольняти всі необхідні харчові потреби мікроорганізмів; містити необхідні поживні речовини у легкозасвоюваній формі (азотисті, вуглеводневі, мінеральні речовини, вітаміни); містити необхідну кількість води; мати певні в’язкість, окисно-відновний потенціал Eh, значення pH; бути ізотонічними по відношенню до мікробної клітини; володіти буферними властивостями; бути стерильними

іпрозорими.

Робота № 3. Приготування живильних середовищ для культивування мікроорганізмів - продуцентів

Мета роботи. Приготувати живильні середовища для культивування штамів мікроорганізмів-продуцентів з різноманітними трофічними потребами.

Матеріали та обладнання:

NaCl, NaNО3, KH2PО4, KCl, MgSО4, FeSО4, K2SО4, CaCО3, сахароза, сухий порошок МПА, агар-агар, пептон, 10% HCl, 30% NaOH, вода дистильована, вода водопровідна, індикаторний папір, технічні та торсійні ваги; вата, марля, фільтрувальний папір, скляні палички, великі лійки – 2 шт., термостійкі стакани на 1 л – 2 шт., мірні циліндри на 0,5 л – 2 шт., стерильний посуд для розливу середовищ, pH-метр.

Практичне завдання:

1. Ознайомитися з інгредієнтами, що використовуються для поживних середовищ, ростом мікроорганізмів на поживних середовищах (основних, диференційно-діагностичних, синтетичних), сухими живильними середовищами, освоїти методи посіву та вирощування бактерій та грибів в рідкому і щільному живильному середовищі.

2.Приготувати живильні середовища для культивування штамівпродуцентів:

-пептонну воду – 100 мл;

-м’ясо-пептонний агар (МПА) – 500 мл;

-середовище Чапека – 200 мл;

-середовище Ешбі – 200 мл;

-картопляно-глюкозний агар (КГА) – 200 мл (див. додаток).

Хід роботи:

1. Ознайомтесь з живильними середовищами. Складіть таблицю класифікації поживних середовищ за їх складом, консистенцією і призначенням.

30