Конструирование питательных сред для выращивания микроорганизмов

24 Декабря в 21:52 5023 0


Конструирование питательных сред для выращивания микроорганизмов

Многие нетребовательные микроорганизмы, например бактерия Escherichia coli) хорошо растут на среде очень простого состава. Такая среда называется минимальной (синтетической).

Таблица 2.2. Состав минимальной питательной среды
Состав минимальной питательной среды

Иногда минимальной среды недостаточно для нормального роста микроорганизмов. В этом случае в состав среды вводят добавки, предварительно установив, в каких из них нуждается данный микроорганизм. Для многих почвенных бактерий используют смесь витаминов, которые добавляют в количестве 2-3 мл на 1000 мл минимальной среды - такая среда будет называться сложной (комплексной).

Таблица 2.3. Состав смеси микроэлементов
Состав смеси микроэлементов

При выделении микроорганизмов из природных источников часто появляется необходимость проводить культивирование таким образом, чтобы размножались преимущественно клетки определенного вида микроорганизмов. В таких случаях используется метод накопительных культур, предложенный Виноградским и Байеринком. Для подобных ситуаций часто приходится составлять специальные среды, называемые элективными. Проводя несколько кратковременных пассажей на такой среде, можно получить чистую культуру целевого микроорганизма.

Технология приготовления питательных сред

Питательная среда для культивирования микроорганизмов должна удовлетворять двум основным требованиям: 1) она должна содержать все необходимые для роста компоненты; 2) не должна содержать примесей каких-либо микроорганизмов, т. е. должна быть стерильной.

Технология стерилизации питательных сред включает ряд разнообразных приемов. Главным и наиболее традиционным является термическая стерилизация - прогревание среды при высоких температурах, когда большинство микроорганизмов погибают (рис. 2.6). Для большинства микроорганизмов достаточным оказывается кипячение среды (~100 С).

Принципиальная схема процесса приготовления и тепловой стерилизации питательной среды
Рис. 2.6. Принципиальная схема процесса приготовления и тепловой стерилизации питательной среды

Обычно среду прогревают при более высокой температуре, для чего нагревание проводят при повышенном давлении (3-5 атм.; избыточное давление). Для небольших количеств среды используют автоклавы, а при стерилизации больших объемов сред обработку проводят прямо в ферментаторе «острым» паром - струей сильно перегретого пара с температурой 130-140 С.



Пастеризация как вариант термической стерилизации. В случае спорообразующих микроорганизмов термическая стерилизация непригодна, так как споры микроорганизмов обладают исключительно высокой термостабильностью, поэтому используют метод пастеризации, получивший свое название от имени выдающегося ученого второй половины прошлого века Луи Пастера - одного из основателей современной микробиологии.

Сущность этого метода заключается в том, что среду прогревают при относительно невысокой температуре (~60 С), затем охлаждают и цикл повторяют несколько раз. Микроорганизмы (вегетативные формы) при этих условиях погибают, а споры остаются жизнеспособными. После охлаждения стерилизуемой среды до нормальной для роста температуры, споры прорастают и микроорганизмы переходят в стадию вегетативной культуры, после чего повторное прогревание вызывает их гибель.

Стерилизация фильтрацией. Часто приходится использовать питательные среды сложного состава, не выдерживающие термической стерилизации. Например: глюкоза при повышенной температуре «карамелизуется», раствор темнеет из-за образования полимерных продуктов распада. Ясно, что в таких случаях необходимо использовать щадящие методы стерилизации, такие, как фильтрация. Фильтрация также известна со времен Пастера.

Часто в качестве фильтров используют неглазурованные фарфоровые фильтры (свечи Шамберлана), в настоящее время применяют фильтр Беркефельда (из прессованного кизельгура), асбестовые пластины, стеклянные и мембранные фильтры. Современная технология изготовления мембран позволяет изготавливать мембраны с заданным размером пор. Стерилизация фильтрацией является одним из процессов так называемой мембранной технологии, которая используется не только для стерилизации, но и для фракционирования сложных смесей.

При всех положительных качествах стерилизующей фильтрации через мембраны нельзя не отметить и недостатки этого способа, к которым относятся: адгезия частиц к мембранам, неоднородность пор по диаметру, удержание части стерилизуемой дорогостоящей жидкости на мембране при фильтрации малых объемов ее, а также возможная селективная адсорбция ионов (чаще - катионов) из небольших объемов растворов, недостаточная или плохая смачиваемость мембран водой и др.

Другие способы стерилизации включают облучение УФ-светом, рентгеновскими и y-лучами. Также используют химические методы, например, обработку в-пропиолактоном, окисью этилена и др. Наиболее часто применяют в-пропиолактон, его добавляют к готовой питательной среде в концентрации 0,2 %. В течение двух часов при температуре 37 С все микроорганизмы погибают. После выдерживания среды в течение ночи в-пропиолактон полностью гидролизуется, и среда становится пригодной к использованию.

Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик
Похожие статьи
показать еще
 
Биотехнологии и биоматериалы