Фазы роста и развития микроорганизмов

Первая стадия — лаг-фаза или фаза задержки роста, следует непосредственно за вне­сением посевного материала в питательную среду. В этой фазе микроорганизмы не размножаются, а приспосабливаютсяк среде, происходит повышение содержания нуклеиновых кислот, увеличение раз­мера. Эта стадия является подготовкой к дальнейшему интен­сивному синтезу белка клеткой, т. е. ее росту и размножению.

Рис 22 Кривая роста бактериальной культуры: I-лаг-фаза; II-логарифмическая фаза; III — стационарная фаза; IV-фаза отмирания

Вторая стадия — фаза логарифмического роста (экспоненциальная) характеризуется высокой скоростью размножения клеток, так как в среде много питательных веществ и мало вредных продуктов обмена. Время, необходимое для удвоения числа клеток, называется продолжительностью генерации. В благоприятных условиях клетки бактерий делятся каждые 20—30 мин, их число увеличивается в геометрической прогрессии (1, 2, 4, 8, 16 и т. д.).

Третья стадия — стационарная (фаза зрелости), когда размножение микроорганизмов замедляется и скорости размножения и отмирания уравновешиваются, в результате чего число клеток остается постоянным.

Четвертая стадия — фаза отмирания, когда начинается гибель клеток и их количество снижается за счет отмирания ш автолиза (самопереваривания).

Периодическое культивирование осуществляется во многих производствах, основанных на жизнедеятельности микроорга­низмов. Недостатком периодического культивирования явля­ются нерациональные затраты времени на прохождение всех четырех стадий развития культуры, причем период самой актив­ной жизнедеятельности — фаза логарифмического роста — занимает небольшую часть производственного цикла.

В течение последних тридцати лет все большее значение приобретает метод непрерывного культивирования микроорганизмов, который состоит в том, что культура находится в спе­циальном аппарате, куда постоянно притекает свежая пита­тельная среда и с такой же скоростью отводится культуральная жидкость. Посевной материал выращивается до стадии лога­рифмического роста и вносится в питательную среду. Длительность периода логарифмического роста зависит от количества питательных веществ в среде, а также от количества вредных продуктов обмена, выделяемых клеткой.

При большой скорости притока среда быстро обновляется питательные вещества не успевают исчерпаться, продукты обмена не успевают накопиться и культура поддерживается сколь угодно долго в активном состоянии, не достигая стадии отмирания. Несмотря на значительное аппаратурное усложнение технологического процесса, метод непрерывного культивирования имеет ряд преимуществ по сравнению с периодическим способом.

В последние годы активно разрабатывается и применяется метод непрерывного культивирования клеток микроорганизмов в иммобилизованном (прикрепленном) состоянии — на пленках, гранулах, волокнах специально подобранных синтетических полимерных материалов. Иммобилизованные клетки микроорганизмов функционируют многократно и в течение длительного времени сохраняют высокую биохимическую актив­ность.

Непрерывное культивирование очень перспективно и широко используется в пищевой и микробиологической промышленности и создает возможность автоматического поддержания заданных оптимальных условий, благодаря чему обеспечивается стандартность готового продукта при наименьших затратах.

Дата добавления: 2015-07-25