Разработка системы высокоплотностного культивирования дрожжей Saccharomyces cerevisiae на ферментационном комплексе с интегрированным анализатором концентрации микробных клеток

• Автор: Левенков, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Введение.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Приборы и методы, используемые для оценки количества микробных клеток.

1.2 Особенности культивирования дрожжей vii.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1 Биологический объект исследований.

2.2 Оборудование для проведения ферментации.

2.3 Описание технологического процесса.

2.4 Лазерный анализатор ЛАСКА 1 К.

Глава 3. РАЗРАБОТКА ЛАЗЕРНОГО АНАЛИЗАТОРА МОНИТОРИНГА КОНЦЕНТРАЦИИ МИКРОБНЫХ КЛЕТОК И ЕГО ИНТЕГРАЦИЯ В КОМПЛЕКСНУЮ СИСТЕМУ ЛАСКАБИОТЕХ.
3.1 Разработка г азоотделительного резервуара.
3.2 Отработка системы расположения датчиков в приборе.
3.3 Градуировка анализатора.
3.4 Интеграция анализатора в ферментационный комплекс.
3.4.1 Применение специального программного обеспечения.
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЯ РОСТА ДРОЖЖЕЙ НА ФЕРМЕНТАЦИОННОМ КОМПЛЕКСЕ С ИНТЕГРИРОВАННЫМ АНАЛИЗАТОРОМ ЛАСКАБИОТЕХ.
4.1 Управление процессом через рОгконтрольную петлю совместно с показаниями лазерного анализатора.
4.2 Огьемнодоливной способ культивирования дрожжей vii.
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЯ В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ПРОИЗВОДСТВА.
5.1 Исследование профиля кислорода по высоте ферментера в реальных условиях производства.
5.2 Оценка динамики содержания кислорода при выращивании дрожжей в реальных условиях производства.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ
ДИССЕРТАЦИИ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ВВЕДЕНИЕ


Полученные результаты были использованы для разработки алгоритма процесса ферментации в режиме отъемнодоливного и высокоплотностного культивирования, основанного на дозации источника углерода по показаниям датчика парциального давления кислорода рОг и поддержания оптимально больших значений удельной скорости роста в пределах 0,2 0,3 ч1 на основе показаний лазерного анализатора. Практическая ценность. Разработана система управляемого роста дрожжей в режиме высокоплотностного культивирования с достижением конечного выхода биомассы гл дрожжей за ч культивирования производственные показатели не превышают значения гл. В качестве обратной связи использовали показания кислородного датчика и показания биомассомера. Проведенные исследования ферментаций дрожжей на пилотном комплексе, а также оценка производственных условий на СанктПетербургском Пищевом комбинате, показываю необходимость и
возможность оптимизации процесса роста дрожжей при использовании разработанной системы. Созданный ферментационный комплекс может быть использован для разработки более эффективных способов достижения высоких выходов биотехнологических продуктов и, соответственно, экономически более выгодных процессов культивирования микроорганизмов, а также для решения разнообразных задач управляемого биосинтеза. Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы доложены на Конференции Молодые ученые летию академии, СанктПетербургская государственная ХимикоФармацевтическая академия, г. России, Москва, г. Основные результаты диссертационной работы представлены в 5 публикациях. Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 8 страницах печатного текста. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания применяемых методов, изложения результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, и списка литературы. Работа иллюстрирована рисунками и графиками, 9 таблицами. Список литературы включает 3 источников, из них 4 на иностранных языках. ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Приборы и методы, используемые для оценки количества микробных клеток. Важнейшим технологическим параметром при культивировании клеток микроорганизмов является характеристика состава популяции концентрация, распределение клеток по размерам, оптические и морфологические свойства, состояния агрегации и т. О росте и развитии микроорганизмов в естественных субстратах или питательных средах судят по количеству клеток в единице объема. Плотность клеток может быть определена количественно как масса или число клеток в определенном объеме образца. Клегки в образце могут быть отделены от культуральной жидкости и взвешены, либо во влажном состоянии, либо перед взвешиванием они могут быть полностью высушены до постоянного веса. Последнее обычно является более результативным. Выбор метода для определения числа клеток зависит от цели исследования, свойств питательной среды или субстрата, а также особенностей роста и морфологии микроорганизмов. Методы подсчета количество микроорганизмов. Методы прямого подсчета. Чтобы определить общее количество микроорганизмов в различных материалах, применяют методы прямого подсчета клеток под микроскопом в специальных счетных камерах, в фиксированных мазках, на мембранных фильтрах. Такие методы широко применяются в исследованиях микробиоты воды и почвы. Эффективность такого подсчета, как правило, в 0 раз выше, чем при подсчете методом высева, так как многие микроорганизмы не растут на питательных средах, и учесть их можно только под микроскопом. Метод дает возможность получить дополнительную информацию о размерах и морфологии изучаемого объекта. Кроме того, прямой подсчет микроорганизмов производится быстрее, более дешев, оборудование для его осуществления имеется в каждой лаборатории. Подсчет клеток в окрашенных препаратах метод ВиноградскогоБрида. Преимущество метода заключается в том, что фиксированные окрашенные препараты хорошо сохраняются и подсчет можно проводить в удобное для исследователя время. Подсчет клеток на мембранных фильтрах. Этот метод используют для определения количества микроорганизмов в жидких материалах с низкой плотностью клеток. Метод основан на концентрировании клеток на поверхности фильтра с последующим их окрашиванием и подсчетом в микроскопе. Выбирают фильтр с диаметром пор, позволяющим задерживать клетки, находящиеся в исследуемом материале.