 |
Недостатки твердых культур
|
|
|
|
Получение чистых культур
Из накопительных культур микроорганизмы обычно выделяют путем их пространственного отделения от других форм на твердой среде, где они растут в виде колоний. Для микроорганизмов, не растущих на твердых средах, можно использовать метод предельного разведения, последовательно перенося клетки в отдельные пробирки с жидкой средой.
Для выделения микроорганизмов в виде чистых культур известно сравнительно мало методов. Чаще всего используют способ изолирования отдельных клеток на твердой питательной среде или метод предельных разведений.
Однако получение отдельной колонии не всегда гарантирует чистоту культуры, поскольку колонии могут вырасти не только из отдельных клеток, но из их скоплений.
Для выделения предпочтительнее использовать неселективную среду, поскольку на ней лучше растут контаминирующие микроорганизмы и их легче обнаружить. Не следует очень быстро отбирать колонии, поскольку за данный отрезок времени могут не вырасти медленно растущие контаминирующие организмы.
Чистые культуры
Из чистой культуры обычно вырастают одинаковые колонии, и при микроскопировании выявляются схожие клетки, в частности, по морфологии и результатам окраски по методу К. Грама. Однако возможны исключения, например, колонии, вырастающие из чистой культуры, могут быть гладкие (S) и шероховатые (Р). Кроме того, в чистых культурах различных микроорганизмов могут появиться морфологически различные клетки (полиморфизм), цисты и споры. Наконец, некоторые микроорганизмы проявляют грамвариабельность. Тем не менее, указанные критерии широко используются при определении чистоты культур.
Определение чистоты культуры
|
|
|
При определении чистоты культуры учитывают морфологию колоний, формирующихся на плотных питательных средах, оценивая следующие признаки:
• профиль –плоский, выпуклый, кратерообразный, конусовидный и т.д.;
• форму –округлая, амебовидная, неправильная, ризоидная и т.д.;
• размер (диаметр) –измеряют в миллиметрах; если размеры колонии не превышают 1 мм, то их называют точечными;
• поверхность – гладкая, шероховатая, бороздчатая, складчатая, морщинистая, с концентрическими кругами или радиально исчерченная;
• блеск и прозрачность –колония блестящая, матовая, тусклая, мучнистая, прозрачная;
• цвет –бесцветная (грязно-белые колонии относят к бесцветным) или пигментированная; особо отмечают выделение в субстрат пигмента;
• край –ровный, волнистый, зубчатый, лопастной, ризоидный, бахромчатый и т.д.;
• структуру –однородная, мелко- или крупнозернистая, струйчатая и т.д.;
• консистенцию: колония может легко сниматься с агара, быть плотной, мягкой или врастающей в агар, маслянистой, слизистой (прилипает к петле), вязкой, пленчатой (снимается целиком), быть хрупкой (легко ломается при прикосновении петлей).
Размеры и многие другие особенности колонии могут изменяться с возрастом и зависят от состава среды. Поэтому при их описании указывают возраст культуры, состав среды и температуру культивирования.
Классификация процессов культивирования
Выбор процесса культивирования зависит не только от потребностей организма, но и от того, для чего будет использована культура, то есть, от конечной цели эксперимента.
1) по состоянию питательной среды или по основной фазе (поверхностные и глубинные);
2) по наличию или отсутствию перемешивания (динамические или статические);
3) по содержанию кислорода (на аэробные или анаэробные);
4) по способу действия (закрытые, чаще периодические, и открытые, чаще непрерывные);
|
|
|
5) по количеству ферментеров (одно-, дву- и многостадийные);
6) по способу управления (хемостатные, турбидостатные, оксистатные, рН-статные и другие);
7) по степени защищенности от посторонней микрофлоры;
8) по числу видов микроорганизмов.
Культивирование микроорганизмов
на твердой поверхности
Культура бактерий на твердой среде имеет ряд преимуществ:
1. В случае культур, выращенных на твердой среде, нет необходимости использовать оборудование для сбора клеток, поскольку в этих культурах клетки находятся уже в сконцентрированном состоянии.
2. Твердые культуры относительно свободны от макромолекулярных компонентов и полностью свободны от частиц питательной среды, так как последние обычно находятся внутри агарового геля. Более того, твердые культуры относительно свободны от низкомолекулярных питательных веществ и продуктов метаболизма микроорганизмов.
3. На твердых средах можно получать результаты, которые невозможно достичь другим путем.
Недостатки твердых культур
1. Твердая культура имеет ограничения при выращивании больших количеств биомассы.
2. Твердые культуры не обеспечивают однородность популяции клеток, т. е. культура гетерогенна в физиологическом отношении. Гетерогенна культура и в техническом смысле, так как клетки микроорганизмов и питательная среда распределены неравномерно.
3. Твердые культуры характеризуются небольшим числом клеток в пересчете на данное количество среды.
Преимуществами такого способа культивирования являются простота конструкций биореакторов (растильных, или бродильных, камер), систем подачи воздуха и регулирования температурно-влажностного режима.
К недостатком относят низкую эффективность использования субстрата и продуктивность; сложность механизации и автоматизации процесса культивирования, стерилизации, загрузки-разгрузки лотков и кювет; нестерильность процесса.
В поверхностных твердофазных процессах роль биореакторов выполняют большие, площадью до нескольких кв. метров, лотки (или подносы) из алюминия или культивационные камеры. При твердофазной ферментации процесс протекает в вентилируемых растильных (бродильных) камерах с регулируемым температурно-влажностным режимом, в которых на стеллажах размещают лотки с твердой средой. Для лучшей аэрации среды подаваемый в камеру воздух проходит через перфорированное днище лотков.
|
|
|
В большинстве твердофазных процессов отсутствует перемешивание, рост микроорганизмов происходит по принципу колонизации: по мере размножения они распространяются из точек внесения в субстрат по всему его объему. При этом отдельные зоны в толще субстрата избыточно населяются клетками и возникает локальная нехватка питательных ресурсов, значительная же часть субстрата остается незатронутой.
Твердофазный биореактор
|
|
|
