9) Оптимизация многокомпонентного состава питательной среды.

Для выращивания бактерий в лабораторных условиях, исследования их разнообразных свойств, длительного хранения используют питательные среды. Они должны отвечать определенным стандартам, создавая оптимальные условия для роста, размножения и жизнедеятельности микроорганизмов.

В первую очередь, бактерии нуждаются в азоте, углероде и водороде для построения собственных белков. Водород и кислород для клеток поставляет вода. Источником азота выступают многочисленные вещества, в основном, животного происхождения (мясо говяжье, рыба, мясо-костная мука, казеин), а также белковые гидролизаты, пептиды, пептоны. Можно использовать и заменители мяса – плаценту, кровяные сгустки, дрожжи. Следовательно, в состав сред должны быть введены источники питательных веществ и вода, а также ростовые факторы (витамины группы В, ферменты). Универсальным источником их служат экстракты из белков животного и растительного происхождения, белковые гидролизаты. Для микробов с более сложными пищевыми потребностями в состав сред включают нативные субстраты – кровь, сыворотку, асцитическую жидкость, яичный желток, кусочки печенки, почек, мозговой ткани и др.

Среды должны быть сбалансированными за микроэлементным составом и содержать ионы железа, меди, марганца, цинка, кальция, натрия, калию, иметь в своем составе неорганические фосфаты.

Допускается применение веществ, которые устраняют действие ингибиторов роста и токсиноутворення микробов (отдельные аминокислоты, твіни, активирован уголь и тому подобное). Важной является стабилизация оптимума рН среды, его высокой буферності и уровень окислительно восстановительного потенциала (Еh), который для аеробних микроорганизмов достигает свыше 0,08 В, а для анеробних бактерий колеблется в пределах 0,12-0,60 В.

Среды должны иметь определенную вязкость, плотность, иметь определенную влажность (до 20 % воды), быть изотоническими, прозрачными и обязательно стерильными.

Oсновные требования к питательным средам:

1. прозрачность,

2. стерильность

3. лёгкая усвояемость

4. определенный состав азотистых веществ, углеводов, витаминов,

5. изотоничность,

6. определённая вязкость и окислительно-восстановительный баланс

10) Приготовление питательных сред для промышленных продуцентов.

Одним из этапов получения биопрепаратов является культивирова­ние микроорганизмов, которое невозможно без достаточного количе­ства разнообразных стандартных, эффективных и недорогих питатель­ных сред (ПС).

В этой связи представляется целесообразным рассмотреть основ­ные принципы, лежащие в основе конструирования ПС, к которым относятся:

- удовлетворение питательных потребностей микроорганизмов;

- выбор сырьевых источников для конструирования ПС;

- дифференциация ПС по целевому назначению;

- оптимизация ПС;

- стандартизация ПС.

Удовлетворение питательных потребностей микроорганизмов

Основополагающим принципом конструирования ПС является полноценность, т.е. состав среды должен удовлетворять питательным потребностям культивируемых микроорганизмов.

В процессе роста микроорганизмы потребляют из окружающей их питательной среды целый ряд разнообразных химических веществ, составляющих основу энергетического и конструктивного обмена в клетках.

Поступление питательных веществ в цитоплазму может осуществ­ляться через всю поверхность клетки и связано с их диффузией, а так­же с действием специальных транспортных систем. Причем необходи­мые для роста и жизнедеятельности клетки элементы должны нахо­диться в определенной, легкоусваиваемой форме.

К основным компонентам, формирующим клеточное вещество, от­носятся: углерод, азот, кислород и водород. Содержание этих элемен­тов в различных микроорганизмах практически постоянно.

Очень часто микроорганизмы и клетки нуждаются во многих при­родных аминокислотах, которые являются универсальными компонен­тами питания. Они целиком включаются в структуру клетки. Неорганические соли, входящие в состав ПС, удовлетворяют по­требности микроорганизмов в ионах К⁺,Mg²⁺, Мп²⁺,Fe²⁺илиFe³⁺, Р0₄^3-,S0₄^2-. Они же определяют необходимое осмотическое давление среды, величину рН и буферную емкость.

В ПС необходимо также наличие некоторых других ионов, в част­ности, Zn²⁺Cu²⁺,Co²⁺,Ca²⁺, СL^-и др. Обычно они присутствуют в дос­таточном количестве в виде примесей в питательных основах, мине­ральных компонентах среды или содержатся в водопроводной воде, используемой для приготовления ПС.

Другим наиболее важным принципом конструирования ПС являет­ся выбор сырьевых источников.

Качество ПС во многом определяется полноценностью состава пи­тательных субстратов и исходного сырья, используемого для их при­готовления. Большое разнообразие видов сырьевых источников ставит сложную задачу выбора наиболее перспективных, пригодных для кон­струирования ПС требуемого качества. Определяющую роль в данном вопросе играют, прежде всего, биохимические показатели состава сы­рья, от которых зависит выбор способа и режимов его переработки с целью наиболее полного и эффективного использования содержащих­ся в нем питательных веществ.

Для получения ПС с особо ценными свойствами применяют прежде всего традиционные источники белка животного происхождения, а именномясокрупного рогатого скота (КРС), казеин, рыбу и продукты ее переработки. Наиболее полно разработаны и широко применяются ПС на основе мяса КРС.

Прежде чем приступить к разработке ПС, необходимо решить во­прос о предназначении будущей среды. Следовательно, дифференциа­ция ПС по целевому назначению также является одним из основных принципов их конструирования.

В соответствии с этим принципом среды подразделяют:

• на микробиологические (предназначенные для культивирования бактерий,

дрожжей, грибов);

• среды для культур клеток, часть из которых относят также к ви­русологическим средам.

По физическому состоянию ПС классифицируются на:

> жидкие

> жидкие концентрированные

> полужидкие

> твердые (плотные)

> сухие.

По происхождению и природе составных элементов среды подраз­деляются на:

> естественные (натуральные, комплексные);

> полусинтетические;

> синтетические.

Натуральные ПС - это природные, комплексные органические сре­ды неизвестного или неопределенного состава, которые включают ' продукты животного или растительного происхождения.