LABORATORIUM BIOTECHNOLOGII OGÓLNEJ
Biotechnologia
poniedziałek godz. 1215-1600
Skład grupy:
Muszyńska Magdalena
Supady Adam
Kmiecik Przemysław
Cuper Ewa
ĆWICZENIE nr 5
KINETYKA PROCESÓW FERMENTACYJNYCH
1. Wstęp teoretyczny.
Do kierowania procesami biosyntezy i biotransformacji mikrobiologicznej niezbędna jest znajomość fizjologii drobnoustrojów, fazowości procesów mikrobiologicznych oraz relacji między wzrostem szczepu, a tworzeniem produktów. W hodowli okresowej, fazy rozwoju odzwierciedlają zmiany w metabolizmie populacji drobnoustrojów. Widoczne są również zmiany we wzajemnym oddziaływaniu między komórkami a środowiskiem. Zmiany te są wynikiem konieczności adaptacji drobnoustrojów do zmieniających się warunków środowiskowych, na które składają się: wyczerpanie składników podłoża, nagromadzenie produktów metabolizmu oraz zmiana pH. Szlaki metaboliczne wytwarzające poszczególne produkty występują w komórce w zależności od fazy hodowli. Można więc stwierdzić, iż tworzenie produktu jest funkcją fazy wzrostu drobnoustrojów. Według Gadena opierając się na współzależności między wytwarzaniem produktu a zużywaniem substratu procesy fermentacyjne można sklasyfikować w trzech następujących grupach:
· I typ procesu - Bezpośrednio ze wzrostem związana jest synteza produktu. Przebiega ona równolegle z namnażaniem komórek, zanikając w fazie stacjonarnej hodowli.
· II typ procesu - Pośrednio ze wzrostem związane jest gromadzenie się produktu. Zachodzi ono w komórkach rosnących oraz nie rosnących.
· III typ procesu - Tworzenie produktu nie jest związane ze wzrostem, występuje ono tylko w komórkach nie namnażających się.
2. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest poznanie relacji między wzrostem drobnoustrojów a tworzeniem produktów na przykładzie dwóch procesów biotechnologicznych: biosyntezy kwasu cytrynowego przez Aspergillus niger oraz dekstranazy przez Penicillium funiculosum.
3. Wykonanie ćwiczenia.
1. Oznaczanie suchej masy grzybni (Aspergillus niger, Penicillium funiculosum).
Wyrośniętą wgłębnie grzybnię oddzielono od podłoża na lejku Buchnera, używając w tym celu bibuły filtracyjnej. Odmytą z resztek podłoża grzybnie suszono w temperaturze 55 oC przez 6 godzin i w temperaturze 35 oC w ciągu dwóch dni. Wyniki zawartości suchej masy grzybni przedstawiono w tabeli.
Doba
Sucha masa grzybni [g/l]
Aspergillus niger
Penicillium funiculosum
2
4,4
5,4
3
4,3
5,6
4
5,3
5
7,4
4,0
6
6,9
3,4
7
9,3
-
2. Oznaczanie kwasowości ogólnej przesączu ( Aspergillus niger).
Z przesączu uzyskanego po oddzieleniu grzybni, uzupełnionego do objętości dwukrotnie większej od pierwotnej objętości podłoża, pobrano próby w ilości 2 ml i miareczkowano 0,1n roztworem NaOH wobec fenoloftaleiny.
Objętość NaOH [ml]
0,9
10,3
5,9
16,6
15,3
Obliczenia:
Przykładowe wyliczenie kwasowości ogólnej dla próby z drugiej doby:
1 cm3 0,1 n NaOH - 0,0064g kwasu cytrynowego
0,9 cm3 0,1 n NaOH - x g kwasu cytrynowego
x = 0,9·0,0064/1 = 0,0058 [g kwasu cytrynowego/ 2 ml]
0,0058·1000/2 = 2,9 [g kwasu cytrynowego/l]
Analogicznie wykonano obliczenia dla pozostałych prób. Wyniki przedstawiono w tabeli zbiorczej.
Kwasowość [g kwasu cytrynowego/ l]
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
1,9
2,0
3,7
3,8
1,6
2,9
liliw