Mikrobiologia przemysłowa - wykłady.pdf - Mikrobiologia - Ataraksja

Egzamin: 01-02-2006

s. 220, A3

podział na grupy:

8:15 – 10:00 – nazwiska od A do L

10:15 – 12:00 – nazwiska od Ł do ņ

MIKROBIOLOGIA PRZEMYSŁOWA WYKŁAD [2005]

Dr Rucka

Niniejszy dokument sporz Ģ dzony został dzi ħ ki wkładowi pracy jednej osoby – kole Ň anki z

roku, Madzialenki – za co wszyscy serdecznie jej dzi ħ kujemy. Oby ka Ň demu tak chciało si ħ

chcie ę , wtedy wszystkim byłoby łatwiej J

12-10-2005

Wykład 2

Woda – jako element podło Ň a, jest tłem po Ň ywki, Ļ rodowiskiem

Jako Ļę wody jest bardzo istotna. W procesach przemysłowych u Ň ywa si ħ głównie

wod ħ wodoci Ģ gow Ģ , sterylizuje si ħ ju Ň wszystko razem w reaktorze. Obecno Ļę zwi Ģ zków

Ň elaza mo Ň e wpływa ę niekorzystnie na produkcj ħ np. antybiotyków, kwasu cytrynowego.

Dlatego nale Ň y na bie ŇĢ co kontrolowa ę wod ħ do celów mikrobiologicznych. Woda powinna

by ę filtrowana.

Woda – medium do chłodzenia w trakcie procesu, do mycia – jest to woda gorszej jako Ļ ci

Wiele zakładów produkcyjnych ma własne uj ħ cie wody np. odwierty, powierzchniowe. W

zale Ň no Ļ ci od tego, sk Ģ d pochodzi, nale Ň y j Ģ uzdatni ę . Plusem jest to, Ň e zakład mo Ň e

kontrolowa ę stan tej wody. Bardzo cz ħ sto browary maj Ģ własne uj ħ cia wody.

Ņ ródło w ħ gla

woda

Ņ ródło azotu

inne składniki: fosfor, witaminy, prekursory (w zale Ň no Ļ ci od mikroorganizmu)

Ņ ródło w ħ gla – główny składnik podło Ň a, potrzebny do biosyntezy, Ņ ródło energii dla

mikroorganizmów, aby obni Ň y ę koszty szuka si ħ tanich i efektywnych Ņ ródeł, głównie u Ň ywa

si ħ w ħ glowodanów, zaczyna si ħ wykorzystywa ę w ħ glowodory np. pozostało Ļę po destylacji

ropy naftowej

w ħ glowodany:

Monosacharydy

- glukoza – składnik podłó Ň mikrobiologicznych, najcz ħĻ ciej w laboratoriach jako

monosacharyd, do Ļę rzadko wyst ħ puje w naturze (np. w winogronach), najszybciej

skład podło Ň a:

przyswajana, w przemy Ļ le u Ň ywa si ħ glukozy pochodz Ģ cej z hydrolizy skrobi (procesy

chemiczno-enzymatyczne), powstaje syrop glukozowy

Podczas sterylizacji glukoza mo Ň e wchodzi ę w reakcj ħ z aminokwasami z podło Ň a,

dlatego podło Ň e i glukoz ħ sterylizuje si ħ osobno

{rysunek – krzywa diauksji – gdy w podło Ň u s Ģ dwa Ņ ródła w ħ gla}

Oligosacharydy

- laktoza – powszechna w przyrodzie – w mleku od 3 do 8 %, przemysłowo

otrzymywana przez odparowanie serwatki, nie wszystkie mikroorganizmy rozkładaj Ģ

laktoz ħ

- sacharoza – w owocach, burakach cukrowych, trzcinie cukrowej

Melasa – zawiera niewykrystalizowane cukry po produkcji cukru, produkt

uboczny, zawiera równie Ň inne składniki, doskonałe Ņ ródło w ħ gla do podłó Ň

mikrobiologicznych, poniewa Ň jest produktem naturalnym, wi ħ c jej skład mo Ň e

si ħ waha ę , mo Ň e równie Ň zawiera ę mikroorganizmy (zaka Ň ona!), wymaga

wst ħ pnej analizy

Polisacharydy

- skrobia – składnik energetyczny składowany u ro Ļ lin w bulwach, jest

nierozpuszczalna, trzeba j Ģ chemicznie modyfikowa ę , Ň eby mo Ň na j Ģ było rozpu Ļ ci ę ,

wi ħ kszo Ļę organizmów przyswaja skrobi ħ

- celuloza – bardzo rozpowszechniona, składnik Ļ ciany komórkowej ro Ļ lin, jednak

niewiele organizmów j Ģ przyswaja, dlatego wymaga wst ħ pnej obróbki

Ņ ródło azotu – mog Ģ by ę w dwóch postaciach: nieorganiczne sole lub Ņ ródło organiczne

Sole azotu – np. nawozy mineralne, mocznik, sole amonowe

Organiczny – łatwiej przyswajalny, wykorzystuje si ħ produkty uboczne przemysłu

spo Ň ywczego np. syrop kukurydziany, syrop ziemniaczany – w postaci aminokwasów

- ekstrakt dro Ň d Ň owy – liza komórek dro Ň d Ň y w 50°C, ogrzewanie do 75°C,

plazmoliza, filtracja, wirowanie, zawiera witaminy, aminokwasy

19-10-2005

Wykład 3

ZASZCZEPY MIKROBIOLOGICZNE

Charakterystyka wzrostu mikroorganizmów:

- bakterie – podział

- dro Ň d Ň e – p Ģ czkowanie

- grzyby – plecha

Pomiary ilo Ļ ci komórek:

- st ħŇ enie komórek

- st ħŇ enie masy komórek

S Ģ to dwa zasadniczo ró Ň ni Ģ ce si ħ parametry np. zaraz po podziale komórki

bakteryjnej mam dwie komórki, ale s Ģ jeszcze małe i ich masa si ħ nie zmieniła, jest jak masa

jednej komórki. W praktyce mierzy si ħ zarówno mas ħ i ilo Ļę komórek.

•

Pobieramy próbk ħ o znanej obj ħ to Ļ ci, robi si ħ posiew i zlicza si ħ liczb ħ komórek lub

liczymy komórki pod mikroskopem

•

Obecnie mo Ň na automatycznie zlicza ę liczb ħ komórek, jednak automat nie rozró Ň nia

komórek martwych i Ň ywych

•

Pomiar przez posiew jest jednak długotrwały (24-48h), co jest problemem, gdy chcemy

na bie ŇĢ co kontrolowa ę hodowl ħ

Pomiar masy – mierzymy komórki Ň ywe i martwe pozostało Ļ ci komórek, ale s Ģ to pomiary

szybkie

Wprost – oddziela si ħ na s Ģ czkach mikroorganizmy (lub przez wirowanie) od płynu

pohodowlanego, próbk ħ suszymy i wa Ň ymy

Pomiar turbidometryczny – mierzymy rozpraszanie Ļ wiatła

Mo Ň emy robi ę równie Ň pomiary niebezpo Ļ rednie mierz Ģ c jaki Ļ składnik np. wydzielany przez

komórki – CO 2 .

Trzeba wyznaczy ę współczynnik opisuj Ģ cy zale Ň no Ļę mi ħ dzy mas Ģ (ilo Ļ ci Ģ ) komórek a

mierzonym składnikiem. Jednak ilo Ļę pewnych składników mo Ň e zale Ň e ę od warunków

fizjologicznych, a masa si ħ nie zmienia.

Mo Ň na mierzy ę równie Ň : białka, ATP, kwasy nukleinowe.

!!! Problem jest z grzybami, gdy Ň one nie rosn Ģ w postaci pojedynczych komórek tylko w

koloniach, dlatego nie wiadomo, co mierzy ę .

Dobry zaszczep mikrobiologiczny

Zawiera Ň ywe i aktywne komórki

Jest dost ħ pny w du Ň ych ilo Ļ ciach

Wolny od zanieczyszcze ı

Jego komórki musz Ģ mie ę zachowan Ģ zdolno Ļę do wytwarzania interesuj Ģ cego nas

produktu

Dlaczego Ň ywe i aktywne komórki?

D ĢŇ ymy do tego, aby skraca ę do minimum faz ħ adaptacyjn Ģ hodowli. Podło Ň e do hodowli

inokulum ró Ň ni si ħ od podło Ň a produkcyjnego. Podło Ň e takie ma taki skład, aby komórki

mno Ň yły si ħ jak najszybciej, natomiast podło Ň e produkcyjne ma taki skład, aby powstało jak

najwi ħ cej po ŇĢ danego produktu

Czemu skracamy okres adaptacyjny:

•

Ekonomia – jest to czas, gdy nic si ħ nie produkuje

•

Jest to czas, w którym najłatwiej o zaka Ň enie hodowli

Staramy si ħ równie Ň , aby podło Ň a nie ró Ň niły si ħ drastycznie. Wa Ň ne jest równie Ň , aby

zaszczepu było du Ň o, jest to około 3% obj ħ to Ļ ci hodowli.

Hodowla inokulum jest procesem wieloetapowym:

Bakterie przechowywane s Ģ na skosach

Hodowla w po Ň ywce płynnej w kolbach (max. 0,5 litra)

Hodowla w mini-reaktorach – przelewamy cało Ļę kolb (kilkadziesi Ģ t litrów)

Przenosimy zaszczep do reaktora produkcyjnego

Po drodze sprawdzamy czysto Ļę hodowli, oraz czy nasze komórki nadal potrafi Ģ produkowa ę

oczekiwany produkt tzn. jak si ħ komórki zestresuj Ģ , to zapomn Ģ , czego je nauczyli Ļ my J

Gdy u Ň ywamy dro Ň d Ň y cz ħ sto jest tak, Ň e jako zaszczepu u Ň ywamy organizmów z

poprzedniej szar Ň y np. w produkcji piwa dro Ň d Ň e osadzaj Ģ si ħ , osad taki przemywamy wod Ģ ,

antybiotykami, filtrujemy i mo Ň na je ponownie u Ň y ę . Istnieje jednak niebezpiecze ı stwo

degeneracji komórek np. wytwarzaj Ģ jaki Ļ produkt uboczny, dlatego tego samego zaszczepu

u Ň ywamy około 5 razy i dajemy nowy zaszczep (nowe zast ħ py dzielnych dro Ň d Ň y gotowych,

by zmierzy ę si ħ z chmielem i j ħ czmieniem J ).

Inokulum do procesów grzybowych

W wi ħ kszo Ļ ci wypadków u Ň ywamy spor do inokulum.

Doprowadzamy grzyby do sporulacji przez ustalenie odpowiednich warunków np.

ograniczamy dost ħ p Ņ ródeł azotu, jako podło Ň a u Ň ywamy np. zmielon Ģ kukurydz ħ , kromki

chleba, w warunkach wysokiej wilgotno Ļ ci

Zbieramy spory, liczymy i mo Ň emy dalej post ħ powa ę na dwa sposoby:

U Ň ywamy spor do zasiewu – wydłu Ň a si ħ faza adaptacyjna, nie potrzeba

dodatkowej instalacji

Skiełkowujemy spory w osobnej instalacji, dopiero potem zaszczepiamy w

reaktorze produkcyjnym

Gdy mamy grzyby niesporuluj Ģ ce:

- homogenizacja grzybni

- zaszczepiamy reaktor

Wzrost grzybów mo Ň e mie ę charakter rozproszony lub w agregatach.

26-10-2005

Wykład 4

Sk Ģ d mo Ň emy otrzymywa ę zaszczepy?

Z komórek macierzystych, w wi ħ kszo Ļ ci krajów s Ģ przedmiotem opatentowanym

Zakupienie z kolekcji szczepów

Wyizolowanie szczepów ze Ļ rodowiska – długa droga

Kradzie Ň szczepów J

Przechowywanie szczepów

Musimy je przechowywa ę tak, aby nie uległy zmianom genetycznym, aby nie doszło do

zaka Ň enia, musz Ģ zachowa ę Ň ywotno Ļę i praktyczno Ļę

Obni Ň anie temperatury – spowolnienie procesów metabolicznych lub ich całkowite

zahamowanie

•

Na skosach agarowych, w lodówce w temperaturze 5-10°C, mo Ň na je przechowywa ę

maksymalnie pół roku

•

W ciekłym azocie (<150°C) – mo Ň na przechowywa ę do kilkudziesi ħ ciu lat, komórki

musz Ģ by ę odpowiednio przygotowane, zawiesza si ħ je w glicerolu, zamyka w

ampułkach, poddaje powolnemu zamra Ň aniu, wysokie koszty przechowywania

Do bie ŇĢ cego u Ň ytku przechowujemy bakterie na skosach w lodówce, ale zawsze

przechowujemy Ň elazn Ģ rezerw ħ komórek trzymanych w inny sposób np. w ciekłym azocie

Odwadnianie komórek – powoduje to spowolnienie procesów metabolicznych

•

Posiew na podło Ň e stałe np. gleba, produkty spo Ň ywcze, doprowadza si ħ do wzrostu i

powoli suszy (w temperaturze pokojowej przez kilka tygodni), pozwala przechowywa ę

szczepy przez długi czas (kilkadziesi Ģ t lat), głównie przechowuje si ħ w ten sposób

grzyby promieniowce

•

Liofilizacja – odwadnia si ħ komórki w obni Ň onej temperaturze, zamra Ň a si ħ komórki

w płynnym podło Ň u, nast ħ pnie odpompowuje si ħ powietrze, obni Ň a si ħ ci Ļ nienie, co

powoduje, Ň e lód przechodzi ze stanu stałego w par ħ , podło Ň e zawiera czynniki

chroni Ģ ce np. mleko, surowica, glutaminian sodu, ampułki z takimi zliofilizowanymi

komórkami mo Ň na przechowywa ę minimum 10 lat, nie trzeba utrzymywa ę niskiej

temperatury, przy zamra Ň aniu komórki mog Ģ ulec zniszczeniu i nie wszystkie komórki

mog Ģ by ę zliofilizowane

BIOSYNTEZA METABOLITÓW

Podział metabolitów:

- pierwotne – zwi Ģ zki niskocz Ģ steczkowe, s Ģ konieczne do wzrostu komórek, np.

aminokwasy, monosacharydy

- wtórne – cz ħ sto zwi Ģ zki wielkocz Ģ steczkowe, ich synteza zachodzi pó Ņ niej podczas wzrostu

hodowli, nie s Ģ potrzebne do wzrostu komórki, s Ģ wa Ň ne z punktu widzenia prze Ň ycia

producenta

Mikrobiologia przemysłowa - wykłady.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: