На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаМикробиология и биотехнологии → Автоматизация биотехнологических исследований

Определение изменения удельной скорости роста микроорганизмов Halobacterium halobium при периодическом культивировании


Галофильные бактерии Halobacterium halobium при определенных условиях синтезируют родопсиноподобный белок, который используется для создания биоэлектронных устройств. Основным кинетическим параметром изменения биомассы микроорганизмов за счет усвоения ими питательных веществ является удельная скорость роста р — прирост биомассы на единицу биомассы в единицу времени:


Об изменении концентрации биомассы X можно судить по изменению оптической плотности D культуральной жидкости в каждый момент времени. По характеру зависимости D(t) и м(t) определяют эффективность роста микроорганизмов на данной среде.


При выращивании Halobacterium halobium использовали среду: хлорид натрия — 250 г/л; хлорид калия — 2,0; сульфат магния — 20; цитрат натрия — 3,0; дрожжевой экстракт — 10,0: пептон — 10,0; казеиновый экстракт — 7,5 г/л; рН 6,5; освещение в диапазоне частот 700—900 нм.


Измерение оптической плотности культуральной жидкости начали с 30-й минуты роста (D1 = 0,08) и затем через каждые 15 мин получали значения D: 0,006; 0,004; 0,00(3; 0,008; 0,009; 0,01; 0,012; 0.016; 0,017; 0.018; 0,02; 0.017; 0.018; 0,011; 0,014; 0.014; 0.011; 0.007; 0,012; 0,012; 0,009; 0,01.


Требуется найти значения D и м в каждый момент времени и ммах. Для вычисления ц необходимо применить следующую формулу:


Алгоритм решения задачи изображен на рис. 10. Программа имеет вид:


Описание программы: 5 — оператор описания массивов переменных; 10-40 — цикл ввода массива данных в диалоговом режиме; 50 — оператор присваивания начальных значений переменных; 60-140 — цикл вычисления удельной скорости роста по значениям оптической плотности в последующий и предыдущий моменты времени и выбора максимальной скорости роста микроорганизмов; 90 — вывод на дисплей значений оптической плотности; 110 — вывод на дисплей значений удельной скорости роста; 150 — вывод на дисплей максимального значения удельной скорости роста; 200 — конец программы.


Блок-схема программы определения удельной скорости роста микроорганизмов

Рис. 10. Блок-схема программы определения удельной скорости роста микроорганизмов


Пример 2. Определение кислотности среды для оптимизации биосинтеза рибофлавина микроорганизмами Bacillus sublilis.

С помощью методов генной инженерии создан мутант Bacillus subtilis, способный к сверхсинтезу рибофлавина. Чтобы усовершенствовать процесс производства рибофлавина, необходимо оптимизировать условия культивирования продуцента. Составной частью этой работы является подбор оптимального значения рН.


Биотехнологи-исследователи провели культивирование продуцента Bacillus subtilis при рН7 и рН8. Были получены следующие данные по измерению количества рибофлавина (в мкг/мл):

Время, ч

рН 7

рН 8

Исходное

4,40

4,45

4,20

4,10

4,16

4,00

3

9,01

9,88

8,61

9,62

11,24

8,88

6

15,90

18,40

18,40

21,23

21,65

23,16

9

29,68

35,03

33,70

49,71

52,47

57,03

12

55,23

59,47

49,50

88,19

73,78

93,49

18

131,44

118,72

151,16

235,58

263,41

304,75

24

352,98

243,27

428,77

641,30

587,24

572,40

30

1118,30

885,10

773,80

1011,24

1031,91

1043,04

36

1123,60

1028,20

1106,00

1354,70

1420,40

1445,80

42

1392,80

1590,00

1655,70

1700,20

1674,80

1579,40

48

2281,60

2363,80

2231,30

2445,90

2456,50

2313,50

Надо определить, какое значение рН более оптимально для синтеза рибофлавина Bacillus subtilis. Прежде всего необходимо посмотреть, не совпадают ли точки двух закономерностей. Для этого применим критерий достоверности разности между средними арифметическими двух выборочных совокупностей. Разница (М2 — M1) имеет статистическую ошибку, с которой ее можно сравнить и установить, достоверна эта разница или нет.


Нуль-гипотеза: две изучаемые выборочные совокупности происходят из одной и той же генеральной, и разница между их М случайна, т. е. лежит в пределах ошибки выборочности. Чтобы иметь право отвергнуть нуль-гипотезу, надо доказать, что (М2 — M1) достоверна. Для этого пользуются нормированным отклонением td:

где md — ошибка разницы М2 — M1; v — число степеней свободы; ts1 = 2,13; n1, n2 — число вариант в совокупностях:

Определяя площадь под экспериментальной кривой зависимости концентрации рибофлавина (в2) от времени методом «трапеций», можно выделить оптимальное значение рН: наибольшая площадь будет соответствовать более оптимальному режиму накопления рибофлавина (рис. 11).


Характер зависимости концентрации рибофлавина Б от времени при различных значениях рН

Рис. 11. Характер зависимости концентрации рибофлавина Б от времени при различных значениях рН