 |
|
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ БЕЗПЕРЕРВНОГО КУЛЬТИВУВАННЯ ДРІЖДЖІВ
Розмноження - це відтворювання нових клітин шляхом брунькування. Споживаючи живильні речовини, клітина синтезує складні сполуки усього організму. Розмножуватися клітини можуть і за відсутності росту. У несприятливих умовах розмноження клітин припиняється, але зростання їх продовжується, вони досягають великих розмірів, витягуються у довжину, що є ненормальним явищем.
При розгляді закономірностей розмноження і росту клітин використовують терміни швидкість і ріст клітин дріжджів, вкладаючи у це поняття інтенсивність утворення клітин чи біомаси.
Про розмноження дріжджів дізнаються із збільшення чисельності клітин, а про ріст - вимірюючи їх розміри.
При періодичному способі культивування швидкість розмноження дріжджів має такі фази росту. Дріжджові клітини у рідкому живильному середовищі починають розмножуватися не спочатку, а через деякий час. У цей період клітини пристосовуються до зовнішнього середовища, діють на нього ферментами і перетворюють складні компоненти у прості , які здатні дифундувати у клітини.
Проміжок часу, протягом якого посіяні у середовище дріжджові клітини ще не почали розмножуватися, зветься лаг-фазою.
Після лаг-фази клітини починають рости, розміри їх збільшуються, утворюються бруньки - починається період розмноження дріжджів. Через проміжок часу, який зветься тривалістю генерації, кількість клітин і їх біомаса подвоюється. У цей період розмноження дріжджів відбувається з постійною питомою швидкістю. При цьому кількість клітин і їх маса збільшуються у геометричній прогресії. Період швидкого розмноження клітин зветься логарифмічною або експоненціальною фазою, тому що у рівнянні, яке описує питому швидкість розмноження культури, розмір часу стоїть у показнику ступеня (експонента). Якщо кількість клітин або їх біомасу виразити у логарифмах, то залежність приросту клітинної маси від часу зображається прямою похилою лінією. У цей період клітини найбільш активні,
молоді, швидко брунькуються.
З виснажуванням середовища розмноження дріжджів уповільнюється, приріст клітин зменшується - наступає фаза сповільнення, яку називають також фазою від'ємного прискорення росту. При цьому питома швидкість розмноження (μ) поступово знижується.
Із зменшенням вмісту поживних речовин у середовищі розмноження дріжджів зовсім припиняється і настає стаціонарна фаза. Кількість клітин і біомаси не змінюється. Уся клітинна популяція знаходиться у кінцевій стадії свого розвитку.
Через деякий час кількість клітин і біомаси починає зменшуватися. Вичерпавши середовище, клітини для підтримання життя використовують власні резервні речовини. Настає фаза старіння і відмирання культури під дією метаболітів і автолітичних процесів, які супроводжуються розпадом клітин. Усе це призводить до зменшення біомаси - крива росту ухиляється донизу.
Характер кривої росту дріжджів зумовлений якістю середовища, фізіолого-біохімічними особливостями культури дріжджів і умовами їх культивування. Ці фактори можуть змінити вигляд кривої. Але послідовність фаз залишається.
Збільшення концентрації біомаси від Хо до X характеризується абсолютною (валовою) і максимальною відносною (питомою) швидкістю її розмноження.
Найбільш істотним недоліком безперервного розмноження мікроорганізмів є розвиток у середовищі сторонньої мікрофлори, головним чином - бактерій. Сторонні мікроорганізми не тільки потребують тих самих поживних речовин, що і дріжджі, але і виділяють у середовище продукти свого обміну, які пригнічують життєдіяльність дріжджових клітин. Вихід біомаси зменшується.
Розвиток сторонніх мікроорганізмів підпорядковується таким же закономірностям, що і дріжджових клітин.
Якщо швидкість розведення середовища більша максимальної питомої швидкості розмноження сторонніх мікроорганізмів, вони вимиваються із дріжджогенераторів. При μmax >D вони затримуються в ньому, концентрація їх зростає.
Коли сторонні мікроорганізми весь час надходять із свіжим середовищем, вони ніколи не можуть бути вимиті з апарата. У цьому випадку притік і ріст дріжджів будуть перевищувати відтік.