Показана доцільність застосування кондуктометрического методу для контролю стаціонарної фази росту мікробної біомаси пробіотичних мікроорганізмів (лактоі біфідобактерій) В технологічному процесі. Пропонований метод дозволяє більш точно визначити технологічно важливий момент переходу експоненційної фази в стаціонарну фазу кривої зростання мікробної суспензії.

Анотація наукової статті по промисловим біотехнологій, автор наукової роботи - Асташкина А. П., Бакібаев А. А., Демешева М. І.


The study has demonstrated the feasibility of сonductometric method for determining stationary phase in the culture growth of probiotic microorganisms (lactobacteria, bifidobacteria) During cultivation. The given method provides a more accurate determination of the change from the exponential to the stationary phase in the diagram of the microbe suspension growth.


Область наук:
  • промислові біотехнології
  • Рік видавництва: 2011
    Журнал: Сибірський медичний журнал (Томськ)
    Наукова стаття на тему 'Кондуктометричний метод для контролю приросту мікробної біомаси пробіотичних мікроорганізмів'

    Текст наукової роботи на тему «Кондуктометричний метод для контролю приросту мікробної біомаси пробіотичних мікроорганізмів»

    ?УДК 543.068.8: 615.077

    КОНДУКТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ДЛЯ КОНТРОЛЮ ПРИРОСТУ мікробної біомаси корисних пробіотичних мікроорганізмів

    А.П. Асташкіна1, А.А. Бакібаев1, М.І. Демешева2

    1ГОУ ВПО Національний дослідницький Томський політехнічний університет 2Філіал ФГУП "НВО" Мікроген "Міністерства охорони здоров'я України в м Томськ" НВО "Віріон"

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    CONDUCTOMETRIC METHOD FOR DETERMINING THE GROWTH OF PROBIOTIC MICROORGANISMS DURING CULTIVATION

    A.P. Astashkm1, A.A. Bakibaev1, M.I. Demesheva2

    Tomsk National Research Polytechnic University 2 "Virion" - Tomsk Branch of the Federal State Unitary Company "Microgen" "Scientific Industrial Company for Immunobiological Medicines"

    of the Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation

    Показана доцільність застосування кондуктометричного методу для контролю стаціонарної фази росту мікробної біомаси пробіотичних мікроорганізмів (лакто-і біфідобактерій) у технологічному процесі. Пропонований метод дозволяє більш точно визначити технологічно важливий момент переходу експоненційної фази в стаціонарну фазу кривої зростання мікробної суспензії.

    Ключові слова: кондуктометрический метод, приріст мікробної біомаси мікроорганізмів, лактобактерії, біфідобактерії.

    The study has demonstrated the feasibility of ranductometric method for determining stationary phase in the culture growth of probiotic microorganisms (lactobacteria, bifidobacteria) during cultivation. The given method provides a more accurate determination of the change from the exponential to the stationary phase in the diagram of the microbe suspension growth.

    Key words: conductivity method, the growth of microbial biomass, lactobacteria, bifidobacteria.

    Вступ

    Одна з основних завдань періодичного культивування - зупинити розвиток популяції на початку стаціонарної фази росту культури, тобто змусити клітини перебувати необмежено довго в бажаному стані [4]. Кількість мікроорганізмів в періодичній культурі наростає і зупиняється або через вичерпання субстрату, або через пригнічення продуктами життєдіяльності.

    У процесі росту мікробної біомаси в культуральному середовищі відбувається накопичення заряджених частинок, отже, кондуктометрический метод можна використовувати для контролю приросту мікробної біомаси в технологічному процесі.

    Мета роботи: дослідження приросту мікробної біомаси лактобактерій і біфідобактерій в процесі періодичного культивування кондуктометричним методом.

    Матеріал і методи

    Дослідження проводили у відділенні виробництва бактерійних препаратів філії ФГУП НВО "Мікроген" Міністерства охорони здоров'я в г Томськ НВО "Віріон".

    Для визначення електропровідності використовували прилад "Експрес-аналізатор метаболічної активно-

    сті биокатализаторов "[1].

    Глибинне культивування лактобактерій і біфідобактерій здійснювали в реакторі на казеїново-дріжджовий середовищі при температурі (37 ± 1) ° С, при постійному перемішуванні, подачі вуглеводних добавок і рН-стати-ровании в інтервалі від 5,5 до 6,0. Посівний матеріал вносили в живильне середовище в обсязі 20%. Як вуглеводної добавки в процесі культивування лактобактерій і біфідобактерій використовували 40% -й розчин глюкози і глюкозо-лактозной суміші (15% лактози і 25% глюкози) відповідно. Приріст мікробної біомаси визначали за допомогою стандарту мутності 10 од. і коефіцієнта світлорозсіювання в залежності від культури. Паралельно зміст загальної кількості клітин лактобактерій і біфідобактерій визначали оптичним методом. Концентрацію живих мікробних клітин - методом десятикратних розведень з подальшим посівом на середу МРС - IV і Блаурокка.

    Результати та обговорення

    Періодичний процес глибинного культивування мікроорганізмів відіграє важливу роль у виробництві пробіотичних препаратів. У процесі росту мікроорганізмів в рідкому поживному середовищі можна виділити кілька фаз, які характеризуються певною

    Сибірський медичний журнал, 2011, Том 26, № 2, Випуск 2

    Мал. 1. Зміни питомої провідності (1) і каламутності (2) мікробної суспензії лактобактерій штаму I. Р1аИатш 8Р-А3 в процесі культивування: '- реактор 1, "- реактор 2

    Мал. 2. Зміни питомої провідності (1) і коефіцієнта світлопропускання (2) мікробної суспензії біфідобактерій штаму Еі / МоЬаавгііт ИАМт в процесі культивування: '- реактор 1, "- реактор 2, - реактор 3

    морфологією і фізіологічним станом клітин [4].

    На малюнках 1, 2 представлені отримані дані оптичного методу і кондуктометрического, що представляють класичні криві зростання Стокса з характерними фазами росту мікробних клітин в процесі культивування лактобактерій (рис. 1) і біфідобактерій (рис. 2).

    Як видно з малюнка 1, перша фаза (лаг-фаза) характеризується уповільненим зростанням популяції і триває 2 год. Наступний період - експоненціальна (логарифмічна) фаза (відрізок кривої від 3 до 11 год). Ця фаза починається після того, як клітини повністю адаптувалися до заданих умов і зростання культури не обмежується ні недоліком поживних речовин, ні надлишком продуктів обміну - швидкість розмноження клітин постійна і максимальна.

    Процес Кислотоутворююча-вання сповільнюється до 10 год культивування і залишається надалі незмінним. Таким чином, до кінця експоненційної фази (11 год культивування) кількість клітин досягає свого максимального значення, значення каламутності і рН - стабільно і не змінюється протягом 2-3 останніх годин культивування.

    Відомо [3], що виживаність ліофілізують-ванних мікробних клітин залежить від фази розвитку культури: найбільшою стійкістю до ліофілізації характеризуються культури, взяті для сушіння в кінці експоненційної, початку стаціонарної фаз. На отриманих кривих зростання (рис. 1, 2) наочно виражені межа закінчення експоненційної і початок стаціонарної фаз. Таким чином, кондуктометрический метод показав високу чутливість до фіксування оконча-

    ня кінця експоненційної фази (початку стаціонарної фази).

    Між технологічними показниками (логарифмом каламутності або коефіцієнта світлопропускання) і питомою провідністю спостерігається хороша кореляційний залежність (рис. 3, 4).

    Відомо, що підвищення температури збільшує

    ^ каламутності

    Мал. 3. Кореляційна залежність логарифма каламутності і питомої провідності мікробної суспензії лактобактерій штаму Ь Plantarum 8Р-А3 (r = 0,9837, р = 0,000002)

    «з

    4 * 0

    3SO

    | |

    0.7: 0.76 OSO 0?> 0,88 O.SC 0. «

    lg коефіцієнта світлопропускання

    Мал. 4. Кореляційна залежність логарифма коефіцієнта світлопропускання і питомої провідності мікробної суспензії біфідобактерій Bifidobacterium bifidum (r = -0,9874, p = 0,00003)

    питому електропровідність за рахунок зниження в'язкості розчину, ущільнення гидротірованний іонів або збільшення ступеня дисоціації, в разі ендотермічної реакції розчинення електроліту [2].

    Кондуктометричний метод показав чутливість до збоїв в технологічному процесі культивування. На малюнку 2 показано, що в першому реакторі (1 " ') на 4-му ч зростання при автоматичної подачі аміаку в системі стався збій (в термостаті збільшилася температура) і почався бурхливий кислотообразование молочної кислоти лактобактеріями.

    висновок

    Таким чином, кондуктометрический метод показав чутливість до змін в технологічному процесі культивування. Обґрунтовано доцільність застосування кондуктометричного методу для контролю стаціонарної фази росту мікробної біомаси пробіотичних мікроорганізмів (лакто-і біфідобактерій) у технологічному процесі. Пропонований метод дозволяє більш точно визначити технологічно важливий момент переходу експоненціональной в стаціонар-

    ву фази кривої зростання мікробної суспензії.

    Робота виконана за підтримки програми проведення пошукової науково-дослідної роботи в рамках реалізації ФЦП "Наукові та науково-педагогічні кадри інноваційної Росії" на 2009-2013 рр. № 54П і "Наукові та науково-педагогічні дослідження для державних потреб" на 2009-2013 рр. № 480П.

    література

    1. Аналізатор метаболічної активності біокаталізаторів: пат. 76340 Рос. Федерація. № 2008114221/22; заявл. 11.04.08; опубл. 20.09.08, Бюл. № 26. - 2 з.

    2. Кутєпов А.М. Експериментальні методи хімії розчинів: денсиметром, віскозиметрія, кондуктометрія і інші методи. - М.: Наука, 1997. - 351 с.

    3. Несчісляев В.А., Семченко А.В., Моховикова В.Б. і ін. Підготовка бактеріальних культур до сублімаційним висушування // Фундаментальні дослідження. - 2007. -№ 12. - С. 368-369.

    4. Петро С.Дж. Основи культивування мікроорганізмів і клітин. - М.: Мир, 1978. - 332 с.

    надійшла 21.04.2011


    Ключові слова: кондуктометрический метод / приріст мікробної біомаси мікроорганізмів / лактобактерії / біфідобактерій / conductivity method / the growth of microbial biomass / lactobacteria / bifidobacteria

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити