Контроль за постоянством абиотических факторов при непрерывном культивировании микроорганизмов в ферментерах и биореакторах.
Независимо от объема биореактора (ферментера) принципы их устройства и действия сходны между собой. Ферментеры – это емкости, в которых условия культивирования микробов (температура, pH, концентрация питательных субстратов, насыщенность O2 и другими газами) должны быть одинаковыми по всей массе культуры, строго регламентированы и контролируемы. Достигается это инженерно-техническими решениями путем перемешивания всех компонентов жидкой фазы с помощью механической мешалки, встроенной в ферментер.
В случае недостаточного перемешивания при непрерывном культивировании возникают застойные зоны, что приводит к появлению неконтролируемых локальных участков в ферментере с отличным от необходимых параметров условиями роста микроорганизмов. Популяция полученных при этом клеток будет сильно гетерогенной. Например, при слабом перемешивании аэробных культур контакт между кислородом воздуха и жидкой средой недостаточен, поэтому в некоторых участках ферментера могут создаться почти анаэробные условия, что будет лимитировать рост культур. Если культивируют факультативно-анаэробные микроорганизмы, то дыхательные характеристики разных клеток популяции могут сильно отличаться, что ведет к снижению выхода биомассы.
При помощи специального устройства скорость перемешивания среды в ферментере плавно регулируется, а количество оборотов мешалки показывается соответствующим прибором.
|
|
|
Контроль и регулирование pH.
Ионы Н+ и ОН- - наиболее подвижные из всех ионов, поэтому уже малейшее изменение их концентрации оказывает на микроорганизмы сильное влияние. В связи с этим установление и поддержание заданной оптимальной величины рН имеет существенное значение для роста.
Большинство организмов лучше растет, когда концентрации ионов Н+ и ОН- примерно одинаковы (рН=7.0). Многие бактерии, например, нитрифицируемые и клубеньковые бактерии, бактерии разлагающие мочевину, актиномицены, большая часть патогенных для человека и животных бактерий, предпочитают более высокие значения рН (слегка щелочные среды). Лишь немногие толерантны к кислой среде (лактобактерий, ацетобактерий) или даже ацидофилины (тиобациллы, Л.ацитофиллюс). Грибы предпочитают низкие значения рН. Если сложные питательные среды сразличными рН инокулировать почвой, то при рН 5.0 различаются главным образом грибы, а при рН 8.0 – бактерии.
Поддержание определенного рН во время роста и размножения важно прежде всего для тех микроорганизмов, которые хотят и продуцируют кислоты, но не обладают к ним толерантностью (лактобациллы, многие псевдомонады, сен.Энтеробактериацео.). Для того, чтобы предотвратить гибель бактерий от ими не выделяемых кислот, используют несбраживаемые вещества, забуференные среды, но чаще корректировку рН ведут путем автоматического добавления слабых (5-10%) растворов щелочей.
|
|
|
Основными компонентами системы контроля рН являются рН-электроды, рН-метр, блок автоматического титрирования, сосуды с кислотой или щелоч, соединение гибкими шлангами с ферментером перистальтические насосы или соленоидные клапаны. рН-электроды должны быть устойчивы к стерилизации паром или другими средствами, например, парами окиси этилена или формальдегида. Особенно надежными в этом отношении считают электроды фирмы «Jngold», в которые могут быть автоклавированны многократно.
Автоматическое пеногашение.
Большинство перемешиваемых и аэрируемых культур во время роста образует довольно много пены. Если не препятствовать этому, пена смачивает воздушные фильтры, что приводит к загрязнению культуры, а также к выходу пены наружу. Пеногашение осуществляют с помощью механического пеногасителя, или путем добавления к среде химических пеногасителей. В качестве последних чаще всего используют различные растительные масла (подсолнечное, сливковое, кукурузное, хлопчатниковое) или силиконы.
Пеногасители добавляют непосредственно в среду перед её стерилизацией или в ферментер (через шланг в его крышке). Имеются системы, обеспечивающие автоматический контроль подачи пеногасителей.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 896; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!