Главная страница
Навигация по странице:

  • Индукционный период Фаза экспоненциального роста Фаза

    		•

    Оценка основных параметров роста микроорганизмов в условиях периодического культивирования. Оценка основных параметров роста микроорганизмов в условиях пери. Отчет по лабораторной работе 2 Оценка основных параметров роста микроорганизмов в условиях периодического культивирования


    Скачать 71.21 Kb.
    НазваниеОтчет по лабораторной работе 2 Оценка основных параметров роста микроорганизмов в условиях периодического культивирования
    АнкорОценка основных параметров роста микроорганизмов в условиях периодического культивирования
    Дата13.02.2023
    Размер71.21 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаОценка основных параметров роста микроорганизмов в условиях пери.docx
    ТипОтчет
    #934437

    Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

    Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

    высшего образования

    «Уфимский государственный нефтяной технический университет»
    Кафедра «Биохимия и технология микробиологических производств»

    Отчет

    по лабораторной работе №2:

    «Оценка основных параметров роста микроорганизмов в условиях периодического культивирования»

    Выполнил: ст. гр. БТБи-19-01 ____________ Д. Ф. Гайсина

    Проверил: ____________ А. В. Митягина



    Уфа 2022
    Цель работы:оценить основные параметры ростамикроорганизмов в условиях периодического культивирования.
    Теоретическая задача:

    Культура растет на простой среде, содержащей 0,3% глюкозы. В момент времени τ = 0 культуру (как инокулят) разбавляют большим объемом идентичной стерильной среды. Процесс роста культуры контролируют по изменению оптической плотности во времени. Полученные данные приведены в столбце 1. В столбце 2 указано изменение ОД этой же культуры, но вы­росшей в сложной среде и разбавленной питательным раствором, содержа­щим 0,15% (м/об) глюкозы и 0,15% (м/об) лактозы.

    Время, ч
    ОД420
    Время, ч
    ОД420

    0
    0,07
    0,06
    4,5
    0,45*
    0,43

    0,5
    0,09
    0,06
    5
    0,53*
    0,48

    1
    0,12
    0,06
    5,5
    0,53*
    0,5

    1,5
    0,15
    0,07
    6



    0,52

    2
    0,21
    0,1
    6,5



    0,3*

    2,5
    0,27
    0,13
    7



    0,42*

    3
    0,38
    0,18
    7,5



    0,5*

    3,5
    0,50
    0,26
    8



    0,5*

    4
    0,36*
    0,32









    * – определению оптической плотности предшествовало разбавление пробыравным объемом не содержащей клеток среды.

    Допустим, что ОД420 про­порционально клеточной массе, причем ОД420=0,175 соответствует концен­трации абсолютно сухой биомассы (асб) 0,1 мг/мл. Рассчитать удельную скорость роста, продолжи­тельность лаг-фазы, общие экономические коэффициенты, выраженные в г клеток / г субстрата при условии, что субстрат всегда утилизируется полно­стью. Объясните форму кривых роста.

    Решение

    Удельная скорость роста – прирост биомассы за малый промежуток времени, рассчитанный на единицу растущей биомассы: .

    Поскольку в экспоненциальной фазе роста µ=const, то интегрирование уравнения приводит к выражению: .

    Это уравнение прямой линии в полулогарифмических координатах. Данная линия совпадает с прямолинейным участком кривой роста, характеризующим экспоненциальную фазу роста в полулогарифмических координа­тах.

    В связи с этим значение удельной скорости роста может быть определено как отношение , т.е. .

    Т.к. ОД420=0,175 соответствует концен­трации абсолютно сухой биомассы (асб) 0,1 мг/мл, тогда [г/мл].
    Расчет удельной скорости роста для простого субстрата:
    , г/мл




    , ч
    , ч-1

    0,07
    4,000∙10-5
    -10,127
    –
    0,5
    0

    0,09
    5,143∙10-5
    -9,875
    0,251
    0,503

    0,12
    6,857∙10-5
    -9,588
    0,288
    0,575

    0,15
    8,571∙10-5
    -9,364
    0,223
    0,446

    0,21
    1,200∙10-4
    -9,028
    0,336
    0,673

    0,27
    1,543∙10-4
    -8,777
    0,251
    0,503

    0,38
    2,171∙10-4
    -8,435
    0,342
    0,683

    0,50
    2,857∙10-4
    -8,161
    0,274
    0,549

    0,72
    4,114∙10-4
    -7,796
    0,365
    0,729

    0,9
    5,143∙10-4
    -7,573
    0,223
    0,446

    1,06
    6,057∙10-4
    -7,409
    0,164
    0,327

    1,06
    6,057∙10-4
    -7,409
    0
    0



    Расчет удельной скорости роста для составного субстрата:
    , г/мл




    , ч


    0,06
    3,429∙10-5
    -10,281
    –
    0,5
    0

    0,06
    3,429∙10-5
    -10,281
    0
    0

    0,06
    3,429∙10-5
    -10,281
    0
    0

    0,07
    4,000∙10-5
    -10,127
    0,154
    0,308

    0,1
    5,714∙10-5
    -9,770
    0,357
    0,713

    0,13
    7,429∙10-5
    -9,508
    0,262
    0,525

    0,18
    1,029∙10-4
    -9,182
    0,325
    0,651

    0,26
    1,486∙10-4
    -8,814
    0,368
    0,735

    0,32
    1,829∙10-4
    -8,607
    0,208
    0,415

    0,43
    2,457∙10-4
    -8,311
    0,295
    0,591

    0,48
    2,743∙10-4
    -8,201
    0,110
    0,220

    0,5
    2,857∙10-4
    -8,161
    0,041
    0,082

    0,52
    2,971∙10-4
    -8,121
    0,039
    0,078

    0,6
    3,429∙10-4
    -7,978
    0,143
    0,286

    0,84
    4,800∙10-4
    -7,642
    0,336
    0,673

    1,0
    5,714*10-4
    -7,467
    0,174
    0,349

    1,0
    5,714*10-4
    0
    7,467
    0,000


    График зависимости ОД420= f() для простого субстрата:



    График зависимости ОД420= f() для составного субстрата:



    График зависимости = f ()для простого субстрата:


    График зависимости = f ()для составного субстрата:


    Анализ кинетических кривых. При росте на простой питательной среде лаг-фаза отсутствует, так как культуре нет необходимости перестраивать метаболизм и подготавливать субстрат к расщеплению. При росте на сложной питательной среде, содержащей глюкозу и лактозу, лаг-фаза присутствует и равняется одному часу. Это связано с тем, что лактоза является сложным соединением (дисахаридом), которое необходимо сначала подвергнуть ферментативному гидролизу.
    Общий экономический коэффициент рассчитывают по формуле: .

    Т.к. потребляется весь субстрат, то , а концентрация биомассы достигает максимального значения . Следовательно: .

    Расчет общего экономического коэффициентадля простого субстрата:



    Расчет общего экономического коэффициентадля составного субстрата:



    Экспериментальная задача

    1. Приготовление сред. Приготовили жидкую питательную среду следующего состава (%): глюкоза – 5 (вариант №3), (NH4)2SO4 – 0,5, ZnSO4 – 0,05, KH2PO4 – 0,64, K2HPO4 – 0,64, дрожжевой экстракт – 0,5, вода. Также приготовили жидкую питательную среду для инокулята следующего состава (%): глюкоза – 11 (вариант №6), (NH4)2SO4 – 0,5, ZnSO4 – 0,05, KH2PO4 – 0,64, K2HPO4 – 0,64, дрожжевой экстракт – 0,5, вода. Среды разлили по 50 мл в качалочные конические колбы (объем –
      250 мл) и стерилизовалиавтоклавированием.

    Пересчет состава питательной среды на 50 мл:

    (NH4)2SO4: г

    ZnSO4: г

    KH2PO4 и K2HPO4: г

    Дрожжевой экстракт: г

    Глюкоза (вариант №3): г

    Глюкоза (вариант №6): г

    1. Посев микроорганизмов и определение начальной концентрации биомассы. Стерильные колбы со средой инокулировали посевным материалом. В качестве инокулята использовали суточную культуру дрожжей Rhodotorulaglutinis.

    После посева добились полного суспендирования биомассы культуры (аккуратно, круговыми движениями колбы) и, не нарушая стерильности, колбы отобрали 3 – 5 мл культуральной жидкости в пробирку.

    В отобранной пробе спектрофотометрически определили концентрацию биомассы, измеряя оптическую плотность культуральной жидкости при 520 нм(ОД520).

    1. Культивирование микроорганизмов, контроль роста культуры и определение выхода редуцирующих веществ. Колбу сразу же после посева и отбора нулевой пробы поместили в термостатированную качалку для культивирования микроорганизмов. Периодически (через каждый час) отбирали пробы культуральной жидкости и определяли в них концентрацию биомассы(ОД520) и концентрацию редуцирующих веществ (РВ).




    Параметр
    Время, ч

    0
    1
    2
    3
    4

    ОД520 (1)
    0,18
    0,2
    0,215
    0,230
    0,230

    ОД520 (2)
    0,2
    0,21
    0,240
    0,245
    0,250


    Для определения редуцирующих веществ (РВ) в культуральной жидкости использовали фотометрический метод.

    Методика определения РВ фотометрическим способом.

    Приготовление реактивов: В работе используются 2 раствора: раствор 1 объемом 500 мл готовят растворением 8,65 г пентагидрата сульфата меди (II) в дистиллированной воде; раствор 2 объемом 500 мл готовят растворением 25 г сегнетовой соли, 2 г желтой кровяной соли и 37,5 г гидроксида натрия в дистиллированной воде.

    Проведение фотометрической реакции. В пробирке смешивают по 2 мл растворов 1 и 2 и 2 мл рабочего раствора, содержание РВ в котором находится в диапазоне 0,5-1,5 мг/мл (при необходимости рабочий раствор готовят разбавлением анализируемого раствора). Затем пробирку с реакционной смесью нагревают на кипящей водяной бане в течение 3 минут.

    Измерение оптических плотностей рабочего и холостого определений. Реакционную смесь, полученную после проведения реакции, сразу же переносят в кювету и измеряют оптическую плотность при 670 нм (рабочее определение). Также измеряли оптическую плотность при 670 нм аналогичной реакционной смеси, не подвергнутой нагреванию (холостое определение).

    Расчет концентрации РВ. Концентрацию РВ, мг/мл, в рабочем растворе вычисляют по формуле

    РВ'=(Ахол– Араб+0,012)/0,2946,

    где Ахол, Араб – оптические плотности при 670 нм, полученные в ходе соответственно холостого и рабочего определений;

    0,012 – поправка, связанная с увеличением поглощения при 670 нм собственно меднощелочного раствора при нагревании в течение 3 мин; 0,2946 – абсолютное значение тангенса угла наклона градуировочной кривой.

    Расчет концентрации РВ (мг/мл) в анализируемом растворе производят с учетом степени разбавления:

    РВ=R∙РВ',

    где R – степень разбавления исходного объекта.

    1. Обработка полученных результатов. По результатам эксперимента построили графики роста культуры в периодических условиях. Определили продолжительность индукционного периода, удельную скорость роста культуры и экономический коэффициент.

    lnx(1)
    lnx(2)


    -1,715
    -1,609
    0

    -1,609
    -1,561
    1

    -1,537
    -1,427
    2

    -1,470
    -1,406
    3

    -1,470
    -1,386
    4



    Индукционный

    период
    Фаза

    экспоненциального

    роста
    Фаза

    линейного роста

    роста
    Стационарная фаза
    Продолжительность индукционного периода – 0,5 часа.

    Удельная скорость в экспоненциальной фазе:

    ч-1.

    Общий экономический коэффициентпри потреблении всего субстрата:



    Расчет концентрации РВ:

    Параметры
    Время, ч

    0
    1
    2
    3
    4

    Ахол(1)
    0,55
    0,51
    0,52
    0,47
    0,54

    Араб(1)
    0,56
    0,48
    0,55
    0,41
    0,42

    РВ'(1), мг/мл
    0,007
    0,143
    -0,061
    0,244
    0,448

    РВ(1), мг/мл
    0,339
    7,128
    -3,055
    12,220
    22,403

    Ахол(2)
    0,55
    0,51
    0,56
    0,46
    0,51

    Араб(2)
    0,61
    0,48
    0,89
    0,25
    0,44

    РВ'(2), мг/мл
    -0,163
    0,143
    -1,079
    0,754
    0,278

    РВ(2), мг/мл
    -8,147
    7,128
    -53,971
    37,678
    13,917

    R=50 во всех пробах (0,1 мл пробы + 4,9 мл воды)

    Вывод: в ходе данной лабораторной работы был изучен рост культуры дрожжей Rhodotorulaglutinis в условиях периодического культивирования, построен график роста культуры в периодических условиях для определения продолжительности индукционного периода, проведены расчеты основных параметров количественной оценки (удельной скорости роста в экспоненциальной фазе, общего экономического коэффициента, концентрации РВ).

    написать администратору сайта