Особенности выращивания микроорганизмов в проточных культурах

Идеальные условия существования микробных культур в природе случаются чрезвычайно редко и в течение непродолжительного времени. В промышленности и в лабораторных условиях, контролируемых человеком, удается создавать оптимальные условия, позволяющие микробным культурам длительно расти с постоянной удельной скоростью роста. Для этого необходимы прежде всего постоянный приток свежей питательной среды, удаление образующихся продуктов обмена и избытка микробной биомассы, тщательное перемешивание среды, а для аэробных культур—еще и достаточная концентрация кислорода. Все эти условия могут быть выдержаны только при культивировании микроорганизмов в проточных культурах. Проточные культуры в последние годы завоевывают все большее признание и получают все большее распространение.

В проточных культурах вследствие непрерывного поступления свежих порций питательной среды в культиваторе образуется избыток культуральной жидкости, который вместе с содержащимися в ней микроорганизмами непрерывно удаляется. Если вместе с вытекающей культуральной жидкостью удаляется больше клеток, чем нарастает, то концентрация микроорганизмов в культиваторе снижается. При слишком медленном оттоке жидкости концентрация клеток в приборе возрастает. Наконец, можно подобрать такую скорость притока, при которой вынос клеток будет равен скорости их размножения. Если при этом биомасса в культиваторе будет оставаться постоянной и прирост тоже будет постоянным, то и удельная скорость роста культуры останется неизменной. Это означает, что культура все время будет находиться в состоянии интенсивного размножения.

Скорость увеличения биомассы в проточных культурах можно представить уравнением

Рисунок

Рисунок

где m—концентрация клеточной биомассы (в единицах массы или в количестве клеток) в 1 мл; ? — удельная скорость роста; D—коэффициент разбавления.

Коэффициент разбавления зависит от скорости притока свежей среды F и от объема жидкости в культиваторе W. Он равен:

Рисунок

Рисунок

Если скорость притока превышает удельную скорость роста, т. е. если D>?, то величина—становится отрицательной и содержание микроорганизмов в культиваторе падает. Если DМежду приростом клеток в культиваторе и их выносом устанавливается подвижное равновесие. Чем больше клеток накапливается в культиваторе, тем хуже условия их существования: уменьшается количество питательных веществ, накапливаются продукты обмена, ухудшаются условия аэрации. Все это приводит к снижению прироста биомассы, т. е. к уменьшению ?. Вследствие снижения прироста количество клеток в культиваторе снижается настолько, что условия для их жизни улучшаются, и ?, снова возрастает. Таким образом, после некоторых колебаний ? устанавливается на некотором уровне, который определяется условиями существования, в данном конкретном случае—скоростью притока питательной среды. Механизм зависимости скорости роста микроорганизмов от условий существования и является основой для саморегуляции, свойственной проточным культурам.

При культивировании на протоке микробная культура может сохраняться неопределенно долгий срок. В лаборатории Н. Д. Иерусалимского культуру ацетоно-бутиловых бактерий сохраняли около 200 дней в состоянии непрерывного размножения. Последующее выращивание этой культуры в непроточных условиях показало, что все свойства культуры сохранились.

<< | >>
Источник: Голубовская Э.К.. Биологические основы очистки воды. Учебное пособие. — М.: Высшая школа. — 268 с.. 1978

Еще по теме Особенности выращивания микроорганизмов в проточных культурах:

  1. Тема 19. ОСОБЕННОСТИ ЗАПАДНОЙ КУЛЬТУРЫ 1.
  2. ОСОБЕННОСТИ МЕСТНЫХ КУЛЬТУР ВЕРХНЕПАЛЕОЛИТИЧЕСКИХ ЛЮДЕЙ
  3. § 39. Особенности развития науки и культуры в годы Второй мировой войны
  4. Глава IV. Получение энергии микроорганизмами
  5. УЧАСТИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПРЕВРАЩЕНИИ ВЕЩЕСТВ
  6. Распространение микроорганизмов в природе
  7. Глава VI. Влияние внешних факторов на микроорганизмы
  8. Глава X. Превращение соединений азота микроорганизмами
  9. Глава XI. Превращение соединений серы микроорганизмами
  10. VI.3. ДЕЙСТВИЕ АЭРОИОНОВ НА МИКРООРГАНИЗМЫ
  11. Глава XIIi. Превращение соединений металлов микроорганизмами
  12. Проблема самозарождения микроорганизмов
  13. СТРОЕНИЕ И ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
  14. Строение и принципы систематики микроорганизмов
  15. Опровержение Л. Пастером теории самопроизвольного зарождения микроорганизмов