Môi Trường Nuôi Cấy Vi Sinh Vật Cần Những Nguồn Dinh Dưỡng Gì

Chương thơm trình Vi sinch đồ học


13.1. YÊU CẦU DINH DƯỠNG CỦA VI SINH VẬT 13.1.1. Thành phần hoá học tập của tế bào vi sinh vật

Thương hiệu đồ vật hóa học cấu tạo phải tế bào vi sinch đồ dùng là những nguyên ổn tố hoá học tập. Cnạp năng lượng cứ đọng vào lúc độ từng trải của vi sinh đồ vật đối với những nguyên tố này cơ mà bạn ta chia nhỏ ra thành những nguyên ổn tố nhiều lượng và các ngulặng tố vi lượng. Các nguyên tố đa số gồm những: C, H, O, N, P, S, K, Mg, Ca cùng sắt. Trong số này có 6 nhiều loại hầu hết (chiếm đến 97% trọng lượng khô của tế bào vi sinch vật), đó là C, H, O, N, Phường và S. Các nguim tố vi lượng thường xuyên là Zn, Mn, Na, Cl, Mo, Se, Co, Cu, W, Br cùng B. Tỷ lệ những nguyên tố hoá học tđắm đuối gia cấu trúc tế bào vi sinh đồ gia dụng là không giống nhau ở các team vi sinch vật không giống nhau. lấy ví dụ như nấm men, nnóng tua cùng vi trùng gồm lượng chứa trung bình của 6 nguyên ổn tố đa số là rất khác nhau (bảng 13.1):

Bảng 13.1: Lượng chứa vừa đủ các một số loại nguyên ổn tố hầu hết vào tế bào một số đội vi sinh thiết bị (% trọng lượng khô)


Nguyên ổn tố Vi khuẩn Nấm men Nnóng sợi C

H

O

N

P

S ~50 ~8

~20

~15

~3

~1 ~50 ~7

~31

~12

-

- ~48 ~7

~40

~5

-

-
Theo các tư liệu của Tempest (1969), Pirt (1975) với Herbert (1976) thì yếu tắc trung bình của những nguyên ổn tố tạo cho tế bào vi sinh vật nói bình thường là nhỏng sau:

Bảng 13.2: Thành phần các nguim tố kết cấu buộc phải sinch kăn năn tế bào


Nguim tố % trọng lượng khô*

Các mối cung cấp bổ dưỡng nổi bật được sử dụng cho sinc trưởng VSV vào môi trường
Trung bình Biên độ
C

O

N

H

P

S

K

Mg

Ca

Cl

Fe

Na

Những nguyên tố khác,Mo, Ni, Co, Mn, Zn, ..

Bạn đang xem: Môi trường nuôi cấy vi sinh vật cần những nguồn dinh dưỡng gì

50

21

12

8

3

1

1

0.5

1

0.5

0.5

1

0.5

45-58

18-31

5-17

6-8

1.2-10

0.3-1.3

0.2-5

0.solo.1

0.02-2.0

0.01-5.0

CO2, đúng theo chất cơ học Htrăng tròn, 02, những hòa hợp chất hữu cơ

NH3, NO3-, các vừa lòng hóa học cơ học chứa N

Nước, các đúng theo chất cơ học.

Phosphate và những hợp chất chứa P..

SO4-2, H2S, cùng những hòa hợp hóa học chứa S.

K+ (hoàn toàn có thể thay thế sửa chữa bằng Rb+)

Mg2+

Ca2+

Cl-

Fe3+, Fe2+ và phức chất của Fe

Na+

Lấy từ những ion vô sinh khác


*Các tế bào bao gồm 70% trọng lượng là nước và 30% là những vật liệu thô khác. Mức vừa phải này được tính theo sinh trưởng của vi trùng Gr(-) trong ĐK dư thừa chất dinh dưỡng sinh sống nuôi cấy theo mẻ.

Vi khuẩn diêm sinh (sulfur bacteria), vi trùng Fe (iron bacteria) và vi trùng biển lớn (marine bacteria) có lượng chứa các nguim tố S, sắt, Na, Cl nhiều hơn đối với những đội vi khuẩn khác. Tảo Silic (diatom) gồm chứa lượng SiO2 tương đối cao trong thành tế bào. Thành phần các nguyên tố hoá học còn biến hóa trong một phạm vi khăng khăng tuỳ ở trong vào tuổi nuôi ghép và ĐK nuôi ghép. khi nuôi cấy trên những môi trường xung quanh tất cả mối cung cấp N đa dạng thì lượng chứa N trong tế bào sẽ cao hơn nữa so với lúc nuôi ghép trên những môi trường thiên nhiên nghèo mối cung cấp N.

Các nguyên ổn tố hoá học tập hầu hết trường tồn trong tế bào vi sinch đồ gia dụng bên dưới dạng chất cơ học, hóa học vô cơ với nước. Chất hữu cơ thường bao gồm protein, carbon hydrat, lipid, acid nucleic, vitamin và các sản phẩm phân giải của chúng cũng tương tự những chất trao đổi hóa học. Để phân tích các nhân tố cơ học vào tế bào thường áp dụng hai phương pháp: một là, sử dụng phương pháp hoá học tập nhằm trực tiếp phân tách rút từng nhân tố cơ học vào tế bào, tiếp nối thực hiện so sánh định tính với định lượng. Hai là, phá thành tế bào, thu dấn các yếu tắc kết cấu hiển vi rồi so với nhân tố hoá học tập của từng kết cấu kia. Chất vô sinh thường đứng riêng biệt rẽ bên dưới dạng muối bột vô cơ hoặc kết hợp với hóa học hữu cơ. Khi so với yếu tắc vô cơ vào tế bào tín đồ ta thường so với tro sau khoản thời gian vẫn nung tế bào nghỉ ngơi ánh sáng 5500 C, chất vô cơ nhận được bên dưới dạng những oxit vô cơ được gọi là thành phần tro. Dùng phương thức so sánh vô cơ hoàn toàn có thể định tính tốt định lượng từng nguim tố vô cơ.

Bảng 13.3:Thành phần hóa học của tế bào vi trùng (theo F.C.Neidhardt et al.,1996)


Phân tử thô (1) / tế bào % khối hận lượng Số phân tử Số nhiều loại phân tử
- Nước

- Các đại phân tử +Protein +Polysaccharide +Lipid +ADoanh Nghiệp +ARN

- Các đối kháng phân tử +Aminoacid với chi phí thể +Đường với chi phí thể +Nucleotid cùng chi phí thể - Các ion vô cơ

Tổng cộng

- 96 55 5 9,1 3,1 trăng tròn,5

3,0 0,5 2 0,5 1

1khoảng 2500 khoảng chừng 1850 2 (2) 4 (3) 1 khoảng 660

khoảng tầm 350 khoảng chừng 100 khoảng tầm 50 khoảng 200 khoảng chừng 18


Crúc thích:

(1) -Kân hận lượng khô của tế bào vi khuần Escheriphân tách coli đã sinh trưởng là khoảng chừng 2.8 x 10-13g.

(2) - Giả thiết Peptidoglycan với Glycoren là 2 yếu tắc đa số.

(3) - Tế bào cất vài một số loại phospholipid, vì tính phong phú và đa dạng của nguyên tố acid lớn thân các chi vi trùng khác biệt và vày ảnh hưởng của ĐK sinh trưởng nhưng có nhiều hình thức mãi sau của mỗi loại phospholipid.

Nước là thành phần không thể thiếu để duy trì chuyển động sống bình thường của tế bào. Nước thường chiếm tới 70-90% trọng lượng tế bào. Độ chênh lệch thân trọng lượng tươi và trọng lượng khô chính là số lượng nước trong tế bào, hay bộc lộ bởi Phần Trăm % tính theo công thức sau đây:

(Trọng lượng tươi - Trọng lượng khô) / Trọng lượng tươi x 100%.

Đơn vị trọng lượng tế bào vào dịch nuôi cấy thường được biểu hiện bằng đơn vị chức năng g/l tuyệt mg/ml. Phương pháp nung khô tế bào sống ánh sáng 5500C thường xuyên có tác dụng phân giải một trong những hợp hóa học của tế bào vị vậy Khi tính trọng lượng thô của tế bào buộc phải cần sử dụng cách thức sấy khô sống 1050C tuyệt có tác dụng thô ở nhiệt độ không cao trong chân ko, hoặc làm cho thô nkhô nóng nhờ vào tia mặt trời...

13.1.2. Các hóa học bồi bổ và công dụng sinch lý

Vi sinch đồ đa phần thu nhận được chất dinh dưỡng tự môi trường xung quanh bên phía ngoài. Căn uống cứ đọng vào tác dụng sinch lý khác nhau vào tế bào nhưng fan ta thường phân chia các hóa học dinh dưỡng thành 5 đội lớn:

1) Nguồn carbon (source of carbon)

Là mối cung cấp đồ vật chất hỗ trợ C vào quy trình sinc trưởng của vi sinc vật. Trong tế bào mối cung cấp C trải qua 1 loạt quá trình vươn lên là hoá hoá học phức hợp đang trở thành thứ hóa học của phiên bản thân tế bào và các thành phầm điều đình chất. C rất có thể sở hữu tới khoảng một phần trọng lượng khô của tế bào. Đồng thời đa số các mối cung cấp C trong các quy trình phản nghịch ứng sinch hoá còn xuất hiện vào tế bào nguồn năng lượng cần thiết cho hoạt động sinh sống của vi sinh trang bị. Một số vi sinh đồ dùng cần sử dụng CO2 làm cho mối cung cấp C tốt nhất hay đa số nhằm sinh trưởng, khi đó nguồn C không hẳn là nguồn sinc năng lượng.

Vi sinh đồ gia dụng sử dụng một biện pháp tinh lọc những mối cung cấp C. Đường nói phổ biến là mối cung cấp C và nguồn tích điện giỏi mang lại vi sinh đồ vật. Nhưng tuỳ từng các loại con đường cơ mà vi sinh đồ vật có những khả năng sử dụng khác biệt. lấy ví dụ như vào môi trường thiên nhiên đựng glucose cùng galactose thì vi trùng Escherichia coli sử dụng trước glucose (Hotline là nguồn C tốc hiệu) còn galactose được thực hiện sau (Gọi là mối cung cấp C trì hiệu). Hiện giờ trong số cơ sở lên men công nghiệp fan ta sử dụng mối cung cấp C hầu hết là glucose, saccharose, rỉ mặt đường (prúc phẩm ở trong nhà vật dụng đường) tinc bột (bột ngô, bột khoai nghiêm sắn...), cám gạo, các nguồn celluthất bại thoải mái và tự nhiên xuất xắc dịch thuỷ phân celluthảm bại.

Năng lực đồng hoá các nguồn C ở các vi sinch vật dụng khác nhau là rất khác nhau. Có loại có chức năng áp dụng thoáng rộng nhiều mối cung cấp C khác nhau, tuy thế bao gồm loài năng lực này khôn cùng chọn lọc. Chẳng hạn vi khuẩn Pseudomonas có thể đồng hoá được tới bên trên 90 nhiều loại thích hợp hóa học C, nhưng mà các vi trùng trực thuộc đội bồi bổ methyl (methylotrophs) thì chỉ đồng hoá được các vừa lòng hóa học 1C nlỗi methanol, methane...

Nguồn C chủ yếu được vi sinch thứ áp dụng tất cả gồm mặt đường, acid hữu cơ, rượu, lipid, hydrocarbon, CO2, carbonat... (Bảng 13.4)

Bảng 13.4: Nguồn C được vi sinh vật sử dụng


Nguồn C Các dạng hợp chất
Đường glucose, fructose, maltose, saccharose, tinh bột, galactose, lactose, mannite, cellobiose, celluthua trận, hemicelluthua trận, chitin...
Acid hữu cơ acid lactic, acid citric, acid fumaric, acid bự bậc cao, acid mập bậc phải chăng, aminoacid...
Rượu ethanol
Lipid lipid, phospholipid
Hydrocarbon khí thiên nhiên, dầu thô, dầu paraffin
Carbonate NaHCO3, CaCO3, đá phấn
Các mối cung cấp C khác Hợp hóa học đội thơm, cyanide, protein, pepton, acid nucleic...

*

Hình 13.1: Sản lượng sinch trưởng buổi tối ưu Khi vi sinc thứ dị dưỡng

thực hiện các mối cung cấp C khác nhau

Nguồn carbon thường xuyên được thực hiện trong công nghiệp lên men là rỉ đường (molasses). Sự không giống nhau thân rỉ đường mía cùng rỉ con đường củ cải được thấy rõ trong bảng 13.5

Bảng 13.5: Thành phần hóa học của rỉ mặt đường củ cải và rỉ con đường mía


Thành phần Tỷ lệ Rỉ đường củ cải Rỉ con đường mía
Đường tổng số % 48-52 48-56
Chất cơ học khá đường % 2-17 9-12
Protein (N x 6,25) % 6-10 2-4
K % 2-7 1,5-5,0
Ca % 0,1-0,5 0,4-0,8
Mg % khoảng chừng 0,09 khoảng 0,06
P % 0,02-0,07 0,6-2,0
Biotin mg/kg 0,02-0,15 1,0-3,0
Acid pantoteic mg/kg 50-110 15-55
Inositol mg/kg 5000-8000 2500-6000
Tiamin mg/kg khoảng chừng 1,3 khoảng tầm 1,8

Tỷ lệ các nguyên tố trong những vừa lòng hóa học cao phân tử sinh sống vi sinh đồ có thể thấy rõ vào bảng sau đây:

Bảng 13.6: Tỷ lệ những nguim tố trong những cao phân tử nghỉ ngơi tế bào vi sinc vật


Thành phần % trọng lượng khô %C %H %O %N %S %P
Trung bình Biên độ dao động
Protein 55 15c-75 53 7 23 16 1 -
RNAd 21 5c –30e 36 4 34 17 - 10
DNAd 3 1c –5f 36 4 34 17 - 10
peptidoglycan 3 0g –20h 47 6 40 7 - -
Phospholipit 9 0i-15 67 7 19 2 - 5
Lipopolysaccharide 3 0h-4j 55 10 30 2 - 3
Lipit trung tính - 0-45k 77 12 11 - - -
Acid Teichoic - 0l-5d 28 5 52 - - 15
Glycogen 3 0-50k 28 6 49 - - -
PHB - 0-80k 45 7 37 - - -
PHA (C8)m - 0-60k 56 9 23 - - -
Polyphosphatd - 0-20n 68 - 61 - - 39
Cyanophycino - 0-10 - 15 25 27 - -

Theo Herbert (1976). Các thông số kỹ thuật được thu dấn trường đoản cú các vi sinc đồ dùng không giống nhau, ko điển hình đến một tổ như thế nào. Ở E. coli (trong trộn sinch trưởng log). Theo Neidhardt et al. (1990). Các tế bào gồm nguồn dự trữ C. Bao có các cao phân tử như ARN, ADoanh Nghiệp, polyphosphate hoặc một số nhân tố của thành tế bào. Tại cường độ bao gồm xác suất sinc trưởng cao. Các tế bào sinch trưởng lờ đờ. Các loài cam kết sinch không có thành tế bào. Vi trùng Gram(+). Các chủng sửa chữa mối cung cấp phospholipid bởi các chất tựa như chứa Phường tự do, vào ĐK giảm bớt nguồn P Vi trùng Gram(-) Các tế bào trong điều kiện tiêu giảm nguồn N. Hạn chế nguồn P.. PHA (polyhydroxyaldehyde) chứa 3-hydroxyoctanoic acid. Một số nấm men cùng vi khuẩn. Một số vi khuẩn lam có nguồn dự trữ N cyanophycin <(asp-arg)>.n

*PHB= Poly- β- hydroxy butyrate

2) Nguồn N (source of nitrogen)

Nguồn N là nguồn hỗ trợ N mang đến vi sinh đồ nhằm tổng vừa lòng phải những đúng theo hóa học cất N trong tế bào. Thường ko là nguồn năng lượng, chỉ một số ít vi sinh vật từ bỏ dưỡng (thuộc đội ammon hoá-ammonification, đội nitrate hoá- nitrification) cần sử dụng muối ammone, muối bột nitrate có tác dụng nguồn tích điện. Trong ĐK thiếu thốn nguồn C một trong những vi sinch vật dụng kỵ khí vào ĐK không tồn tại oxy có thể thực hiện một số trong những aminoacid làm cho nguồn năng lượng. Nguồn N thường xuyên được vi sinch thứ thực hiện là protein cùng các thành phầm phân huỷ của protein ( peptone, peptide, aminoacid...), muối ammone, nitrate, N phân tử (N2), purine, pyrimidine, urea, amine, amide, cyanide...(bảng 13.7)

Bảng 13.7: Nguồn N được vi sinc vật dụng sử dụng


Nguồn N Các dạng vừa lòng hóa học
Protein cùng các sản phẩm phân giải của protein peptone, peptide, aminoacid... (một vài vi sinch vật ngày tiết men proteinase phân giải protein thành những thích hợp chất phân tử nhỏ dại hơn rồi new hấp thụ được vào tế bào)
Ammone và muối ammone NH3, (NH4)2SO4,... (dễ dàng được hấp thu)
Nitrate KNO3 (dễ được hấp thu)
N phân tử N2 (cùng với vi sinch đồ dùng cố định và thắt chặt N)
Các nguồn N khác purine, pyrimidine, urea, amine, amide, cyanide (chỉ một vài đội vi sinh thiết bị new hoàn toàn có thể đồng hoá được)

Nguồn N thường được thực hiện để nuôi ghép vi sinh đồ gồm bao gồm pepton, bột cá, bột con con tằm, bột đậu tương, bột khô lạc, cao ngô, cao thịt, cao nấm men... Vi sinch vật dụng sử dụng chọn lọc đối với nguồn N. Chẳng hạn xạ khuẩn sản sinh terramycin sử dụng cao ngô cùng với tốc độ nkhô giòn rộng so với sử dụng thô đậu tương tốt thô lạc, chính vì mối cung cấp N trong cao ngô là những thành phầm phân giải dễ dàng hấp thu của protein. Cao ngô được coi là mối cung cấp N tốc hiệu, còn ráo dầu được xem là nguồn N trì hiệu. Loại N tốc hiệu là bổ ích cho sự sinch trưởng của vi sinc thiết bị, còn nhiều loại trì hiệu lại bổ ích cho việc ra đời các sản phẩm hiệp thương chất. khi phân phối terramycin ví dụ điển hình, bạn ta phối hợp áp dụng cao ngô với ráo dầu theo một phần trăm một mực nhằm kết hợp giữa tiến độ sinch trưởng chế tác sinch khối hận cùng giai đoạn sinh tổng phù hợp những thành phầm trao đổi hóa học, nhằm mục tiêu kim chỉ nam là nâng cao sản lượng terramycin.

Năng lực hấp thu muối ammone và nitrate sống vi sinc thiết bị là hơi mạnh dạn. Ion NH4+ sau thời điểm được tế bào hấp phụ rất có thể được thẳng sử dụng, do đó các mối cung cấp muối ammone được xem là mối cung cấp N tốc hiệu. Còn nitrate sau khi được dung nạp bắt buộc khử thành NH4+ rồi mới được vi sinh đồ sử dụng. Đa số những vi trùng hoại sinc (saprophyte), vi trùng đường ruột, vi sinc trang bị tạo căn bệnh sinh sống người, động vật hoang dã, thực thiết bị...số đông rất có thể dùng muối ammone, muối bột nitrate làm cho mối cung cấp N. Chẳng hạn các vi khuẩn Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa...mọi rất có thể áp dụng nguồn (NH4)2SO4 và NH4NO3 có tác dụng nguồn N; xạ khuẩn rất có thể áp dụng KNO3 có tác dụng mối cung cấp N; nnóng tua có thể sử dụng KNO3 có tác dụng nguồn N. Lúc sử dụng các muối hạt nlỗi (NH4)2SO4 để gia công nguồn N nuôi cấy vi sinc thứ đề xuất chăm chú là sau khoản thời gian vi sinh vật dụng hấp thụ NH4+ thì đang làm thụt lùi pH của môi trường thiên nhiên. Người ta Hotline sẽ là hầu như muối hạt có tính sinch lý acid. trái lại khi sử dụng những muối hạt nitrate (như KNO3) sau khoản thời gian vi sinh thứ hấp thu NO3- thì đang làm nâng cao pH của môi trường xung quanh. Người ta điện thoại tư vấn đó là các muối tất cả tính sinc lý kiềm. Để tạo cho pH trong các môi trường thiên nhiên nuôi ghép vi sinh vật ít bị biến động fan ta bổ sung thêm các chất tất cả tính đệm (buffer substance).

3) Nguồn muối bột vô cơ (source of inorganic salt)

Các muối hạt vô cơ là nguồn chất dinh dưỡng không thể không có đối với sự sinh trưởng của vi sinc đồ. Chúng có các tác dụng sinch lý đa số là: tđắm đuối gia vào nguyên tố của những trung vai trung phong hoạt tính ngơi nghỉ những enzyme của vi sinc vật, duy trì tính bình ổn của kết cấu cá đại phân tử với tế bào, thay đổi với duy trì cân đối áp suất thđộ ẩm thấu của tế bào, chế ước điện chũm oxy hoá khử của tế bào với là mối cung cấp đồ chất sinh tích điện so với một vài loại vi sinch đồ (bảng 13.8).

Bảng 13.8: Muối vô sinh và công dụng sinch lý của chúng


Nguyên tố Hợp chất sử dụng Chức năng sinh lý
P KH2PO4, K2HPO4 Là thành phần của acid nucleic, nucleoprotein, phospholipid, coenzyme, ATP... Làm cần hệ thống đệm góp kiểm soát và điều chỉnh pH môi trường xung quanh.
S (NH4)2SO4, MgSO4 Là nguyên tố của các aminoacid chứa S, một trong những vitamin; glutathione gồm chức năng kiểm soát và điều chỉnh năng lượng điện thay oxy hoá khử vào tế bào.
Mg MgSO4 Là yếu tố trung trọng tâm hoạt tính của enzyme phosphoryl hoá hexose, dehydrogenase của acid isocitric, polymerase của acid nucleic, thành phần của chlorophyll cùng bacterio-chlorophyll.
Ca CaCl2, Ca(NO3)2 Tạo tính bình ổn của một số cofactor, enzyme gia hạn, nên cho sự dựng trạng thái cảm thụ của tế bào.
Na NaCl Thành phần của hệ thống chuyển động của tế bào, bảo trì áp suất thẩm thấu, gia hạn tính định hình của một trong những enzyme.
K KH2PO4, KH2PO4 Là cofactor của một vài enzyme, bảo trì áp suất thẩm thấu của tế bào, là nhân tố ổn định của ribosome nghỉ ngơi một số vi trùng ưa mặn.
Fe FeS04 Thành phần của nhan sắc tố vi khuẩn với một số enzyme, là đồ hóa học nguồn tích điện của một số trong những vi trùng sắt, quan trọng để tổng hòa hợp chlorophyll và độc tố vi khuẩn bạch hầu.

Bảng 13.9: Tác dụng sinh lý của nguyên ổn tố vi lượng


Nguyên tố Tác dụng sinch lý
Zn Có mặt trong alcohol dehydrogenase, lactodehydrogenase, phosphatase kiềm, ARNpolymerase, ADNpolymerase...
Mn Có khía cạnh vào peroxyd dismutase, carboxylase ciitric synthetase
Mo Có mặt trong reductase nitrate, nitrogenase, dehydrogenase formic.

Xem thêm: Thành Phần Dinh Dưỡng Cá Lóc ), Thành Phần Dinh Dưỡng Của Cá Lóc

Se Có phương diện trong reductase glycin, reductase formic.
Co Có mặt vào mutase glutamic.
Cu Có mặt trong cytochrome oxydase.
W Có phương diện trong dehydrogenase formic.
Br Có khía cạnh vào urease, bắt buộc cho sự sinc trưởng của vi trùng hydrogen.

Nếu thiếu thốn nguyên tố vi lượng trong quá trình sinh trưởng thì hoạt tính sinch lý của vi sinc đồ dùng bị giảm xuống, thậm chí dứt sinh trưởng. Do nhu yếu bổ dưỡng của vi sinch vật là rất khác nhau cho nên vì thế có mang về nguim tố vi lượng chi có ý nghĩa tương đối. Vi sinch trang bị thường mừng đón nguyên tố vi lượng từ các chất bồi bổ hữu cơ thiên nhiên, những hoá chất vô cơ, nước sản phẩm xuất xắc ngay lập tức từ trong những biện pháp nuôi cấy bằng thuỷ tinc. Chỉ giữa những ngôi trường vừa lòng đặc biệt quan trọng new đề nghị bổ sung cập nhật nguyên ổn tố vi lượng vào môi trường nuôi cáy vi sinh vật dụng.

Vì nhiều ngulặng tố vi lượng là sắt kẽm kim loại nặng nề vì thế trường hợp dư vượt sẽ gây ra sợ hãi mang đến vi sinc vật dụng. Lúc yêu cầu bổ sung cập nhật thêm ngulặng tô vi lượng vào môi trường thiên nhiên bắt buộc chú ý khống chế đúng mực liều lượng.

4) Nhân tố sinch trưởng

Nhân tố sinc trưởng (growth factor) là đông đảo đúng theo hóa học hữu nhưng lại bao gồm vi sinch đồ dùng cần thiết nhằm sinc trưởng tuy cùng với số lượng hết sức nhỏ cùng ko từ bỏ tổng hợp đủ so với nhu yếu.

Các vi sinch đồ dùng không giống nhau có những đề xuất không giống nhau về chủng loại và liều lượng của những nhân tố sinch trưởng. Sau đó là một số trong những ví dụ (bảng 13.10).

Bảng 13.10: Các nhân tố sinch trưởng cần thiết dối với một số trong những loài vi sinh thứ


Vi sinh vật Chất sinc trưởng Nhu cầu / ml
Acetobacter suboxydans

Clostridium acetobutylicum

Streptococcus pneumonia

Leuconostoc mesenteroides

Staphylococcus aureus

Corynebacterium diphtheria

Clostridium tetani

Lactobacillus arabinosus

Streptococcus faecalis

Lactobacillus delbruckii

Lactobacillus casei

APAB, Acid nicotinic APAB

choline

pyridoxal

thiamin

b-alanin

uracil

acid nicotinic

acid pantothenic

methionine

acid folic

arginine

tyrosine

thymonucleoside

biotin

ephedrin

0-10 ng 3 mg

0,15 ng

6 mg

0,025 mg

0,5ng

1,5 mg

0~4 mg

0,1 mg

0,02 mg

1,0 mg

0,02 mg

50 mg

8 mg

0-2 mg

1 ng


Chụ thích: 1 mg= 10-6g; 1ng= 10-9g

Vi sinch đồ gia dụng từ bỏ chăm sóc và một số vi sinh thứ dị chăm sóc (nhỏng Escheriphân chia coli) thậm chí rất có thể sinh trưởng cơ mà không đề xuất ngẫu nhiên nhân tố sinc trưởng nào. Mặt khác, và một loại vi sinh vật dụng nhưng mà nhu yếu so với yếu tố sinch trưởng cũng biến hóa tuỳ theo ĐK môi trường thiên nhiên. Ví dụ Mucor rouxii khi sinh trưởng vào ĐK kỵ khí thì nên thiamin (B1) cùng biotin (H), nhưng trong điều kiện hiếu khí thì lại từ tổng phù hợp được các Vi-Ta-Min này. Có ngôi trường đúng theo chưa giải thích được thực chất của yêu cầu về yếu tố sinh trưởng nghỉ ngơi một số loại vi sinc vật. Đôi khi bổ sung cập nhật vào môi trường thiên nhiên những chất hữu cơ nhỏng cao nấm men, cao làm thịt, dịch đun động thực đồ gia dụng (nhộng, giá chỉ đỗ…) là rất có thể đáp ứng nhu cầu được nhu yếu về yếu tố sinch trưởng.

Căn uống cđọng vào sự không giống nhau về kết cấu hoá học tập cùng công dụng sinc lý của những nhân tố sinc trưởng người ta phân tách yếu tố sinh trưởng thành và cứng cáp những nhóm vitamin, aminoacid, purine và pyrimidine. Vitamin là yếu tố sinch trưởng được tra cứu thấy thực chất hoá học tập sớm nhất. Lúc này tín đồ ta đã phát hiện nay được nhiều các loại Vi-Ta-Min gồm công dụng là nhân tố sinc trưởng. Một số vi sinh vật hoàn toàn có thể từ bỏ tổng hợp được vitamin, nhưng những một số loại dị kì rất cần được cung cấp vitamin trong môi trường thiên nhiên bồi bổ thì mới có thể sinch trưởng được. Vitamin chủ yếu là coenzyme tuyệt cofactor của những enzyme tđắm đuối gia vào quá trình trao đổi hóa học. Một số vi sinch thiết bị ko tự tổng hợp được rất nhiều aminoacid nào đó, phải bổ sung vào môi trường các aminoacid kia xuất xắc bổ sung cập nhật peptide chuỗi ngắn. Chẳng hạn vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides đề nghị tới 17 một số loại aminoacid mới sinh trưởng đươc. Một số vi trùng đề nghị cung ứng D-alanin để tổng phù hợp thành tế bào. Purine và pyrimidine đa số được dùng làm cho coenzyme tuyệt cofactor của các enzyme cần thiết cho quá trình tổng vừa lòng nucleoside, nucleotide cùng acid nucleic.

Bảng 13.11: Chức năng của một số trong những Vi-Ta-Min thông thường so với vi sinc vật


Vitamin Chức năng lấy ví dụ như về những vi sinch đồ dùng nên cung cấp
Biotin (H) -Carboxyl hóa (cố định CO2)

-Trao thay đổi hóa học một carbon

Leuconostoc mesenteroides (B) Saccharomyces cerevisiae (F)

Ochromonas malhamensis (A)

Acanthammoetía castellanii (P)

Vitamin B12 -Sắp xếp lại phân tử -Nhóm có methyl vào điều đình chất một carbon Lactobacillus spp. (B) Euglemãng cầu gracilis (A)

Tảo silic và nhiều vi tảo không giống (A)

Acanthammoebố castellanii (P)

Acid folic -Trao thay đổi hóa học một carbon Enterococcus faecalis (B) Tetrahymemãng cầu pyriformis (P)
Acid lipoic -Chuyển nhóm acyl Lactobacillus casei (B) Tetrahymemãng cầu spp. (P)
Acid pantotenic -Tiền thể của CoA (lão hóa pyruvat, điều đình axit béo) Proteus morganii (B) Hanseniaspora spp. (F)

Paramecium spp. (P)

Pyridoxin (B6) -Trao đổi acid amin Lactobacillus spp. (B) Tetrahymemãng cầu pyriformis (P)
Niacin -Tiền thể của NAD, NADP Brucella abortus (B) Haemophilus influenza (B)

Blastocladia pringsheimii (F)

Crithidia fasciculata (P)

Riboflavin (B2) -Tiền thể của FAD, FMN Caulobacter vibrioides (B) Dictyostelium spp. (F)

Tetrahymemãng cầu pyriformis (P)

Bacillus anthracis (B)

Thiamin (B1) -Chuyển đội aldehyd (khử carboxyl pyruvat, oxy hóa acid α-keto) Phycomyces blakesleeanus (F) Ochromonas malhamensis (A)

Colpidium campylum (P)


Crúc thích: B-Vi khuẩn; F-Vi nấm; A-Vi tảo; P-Động vật nguim sinh

5) Nước

Nước là yếu tố không thể thiếu nhằm vi sinc đồ vật có thể sinc trưởng. Chức năng sinch lý của nước vào tế bào là:

- Hoà tan với vận động các hóa học, cung ứng mang lại việc hấp thu chất bồi bổ, giải phóng những sản phẩm hội đàm hóa học.

- Tsi gia vào hàng loạt các bội nghịch ứng hóa học vào tế bào.

- Duy trì thông số kỹ thuật vạn vật thiên nhiên ổn định của các đại phân tử như protein, acid nucleic...

- Là thể dẫn nhiệt xuất sắc, hấp thụ giỏi nhiệt lượng hình thành trong quá trình điều đình chất và khuếch tán kịp lúc ra bên phía ngoài nhằm gia hạn sự ổn định của ánh sáng bên phía trong tế bào.

- Duy trì hình hài bình thường của tế bào.

- Thông qua quy trình thuỷ phân giỏi khử nước nhằm khống chế kết cấu của tế bào (enzyme, vi ống, tiên mao...) cùng sự toá đính thêm ngơi nghỉ virút ít.

Tính có lợi của nước so với sự sinh trưởng của vi sinch đồ hay được biểu thị bởi độ hoạt động (hoạt độ) của nước (water activity, aw). Đó là Tỷ Lệ giữa áp lực nặng nề tương đối nước của hỗn hợp Một trong những điều kiện ánh sáng với áp lực nhất định với áp lực của khá nước thanh khiết vào thuộc hầu như điều kiện như vậy:

aw = p w / pw0

Ở trên đây Pw là áp lực đè nén khá nước của hỗn hợp, còn aw0 là áp lực của hơi nước thanh khiết. Pw0 của nước thanh khiết là 1 trong.0. Dung dịch càng chứa được nhiều dung chất (hóa học hoà tan) thì aw càng nhỏ. Vi sinh thứ thường sinch trưởng trong điều kiện bao gồm aw trong vòng 0,6-0,99. Đối với một số loại vi sinch đồ dùng Khi aw cực thấp thì vận tốc sinh trưởng với tổng sinc kăn năn sút. Các vi sinh đồ gia dụng khác biệt tất cả aw phù hợp không giống nhau (bảng 13.12)

Bảng 13.12: aw thích hợp duy nhất mang lại sinh trưởng sống một trong những team vi sinch vật


Vi sinch vật

aw
Vi trùng nói thông thường Nnóng men

Nấm sợi

Vi trùng ưa mặn

Vi nnóng ưa mặn

Nấm men ưa áp suất thẩm thấu cao

0,91

0,88

0,80

0,76

0,65

0,60


Nhìn thông thường aw tương thích nhất cho sự sinc trưởng của vi trùng cao hơn của nnóng men cùng nnóng gai. Vi sinch đồ dùng ưa mặn gồm aw phù hợp tốt nhất cho việc sinch trưởng là khá phải chăng.

Phần nước rất có thể tsi gia vào những quy trình trao đổi chất của vi sinch thứ được Hotline là nước tự do. Phần Khủng nước lâu dài trong tế bào vi sinh đồ dùng là nước thoải mái. Phần nước liên kết cùng với các đúng theo hóa học hữu cơ cao phân tử vào tế bào được Hotline là nước liên kết. Nước link mất đi năng lực hoà chảy và lưu lại cồn.

13.1.4. Khái niệm về sự việc sinch trưởng vào ĐK hạn chế những chất dinh dưỡng

Tại môi trường xung quanh nuôi cấy lắc vào phòng phân tách, Khi toàn bộ những chất dinh dưỡng được hỗ trợ cho sự sinh trưởng của vi sinch vật đã có phong cách thiết kế buổi tối ưu thì sự dư quá xảy ra vào thuở đầu với các tế bào sinh trưởng theo logarit với tốc độ sinh trưởng là lớn nhất. Tuy nhiên, trong những hệ thống môi trường với nghệ thuật nuôi ghép, sự sinh trưởng của vi sinh đồ gia dụng cần thiết tiếp tục mãi mà không bị giới hạn trong một khoảng tầm thời hạn nhiều năm. Một tính tân oán đơn giản để chứng minh đánh giá này là: sau 2 ngày sinc trưởng theo logarit, một tế bào vi sinc vật cđọng trăng tròn phút lại nhân song một lượt sẽ tạo ra giao động 2 x 1043 tế bào. Giả sử trọng lượng vừa đủ của mỗi tế bào là 10-12 g thì toàn sinc khối tế bào bên trên sẽ có khối lượng vội ngay sát 400 lần khối lượng của quả khu đất. Vì vậy, trong mỗi luôn thể tích nuôi ghép, sự sinh trưởng luôn luôn mau chóng bị số lượng giới hạn bởi sự hết sạch của một hoặc vài ba hóa học dinh dưỡng.

Thuật ngữ “những chất bồi bổ hạn chế” được áp dụng cùng với rất nhiều chân thành và ý nghĩa, cùng thường xuyên vẫn bị nhầm lẫn. Các hóa học bồi bổ giảm bớt có công dụng ảnh hưởng đến việc sinc trưởng trong những môi trường thiên nhiên nuôi ghép vi sinch đồ theo nhì bí quyết riêng rẽ biệt: chất hóa học với và hễ học tập. Sự hạn chế chất hóa học được quan niệm là khối lượng lớn số 1 sinch kân hận rất có thể được tạo nên trong ĐK giới hạn các chất dinh dưỡng. “Ngulặng lý Liebig” khởi đầu từ những nghiên cứu và phân tích về việc màu mỡ vào nông nghiệp & trồng trọt của Justus von Liebig vào thời điểm năm 1840. Trong phân tích này ông tìm thấy rằng lượng chất của một hóa học bổ dưỡng làm sao này sẽ ra quyết định cho năng suất vụ mùa, miễn là tất cả những chất bồi bổ không giống vẫn có mặt một giải pháp dư thừa (phương trình 1). Giới hạn đụng học lộ diện Khi nồng độ những chất bổ dưỡng là phải chăng (trong phạm vi trường đoản cú miligram tới microgram trong mỗi lit), sự hạn chế các chất dinh dưỡng sẽ điều khiển và tinh chỉnh vận tốc sinch trưởng riêng của tế bào (μ). Điều khiển rượu cồn học về tốc độ sinc trưởng hay kéo theo những động lực bão hòa với phương trình Monod (pmùi hương trình 2) được áp dụng nhằm biểu đạt quan hệ thân mật độ của các chất dinh dưỡng đối với tốc độ sinh trưởng riêng rẽ của tế bào (μ).

X = X0 + ( S0 - S) x YX/S (1)

μ = μmax x x s / (KS + S) (2)

Trong đó S0 là độ đậm đặc ban đầu cùng s là độ đậm đặc sau cùng của những chất dinh dưỡng bị hạn chế S; X(X0) là nồng độ sinc khối (ban đầu); là sản lượng sinch khối hận chiếm được so với chất bồi bổ S, μmax là tốc độ sinc trưởng riêng rẽ lớn nhất, và KS là hằng số ái lực cơ hóa học Monod.

Điều này biểu đạt rõ trong hình 13.2 so với sự sinh trưởng vào khối hệ thống nuôi cấy bí mật. Các tế bào ban sơ sinc trưởng không giới hạn cho đến Lúc sự tiêu trúc các hóa học bổ dưỡng giảm bớt bị không còn dần, dẫn đến tốc độ sinh trưởng suy giảm dần, sau đó tốc độ sinch trưởng xong hẳn. Đó là lúc đạt đến độ đậm đặc sau cuối của sinh kân hận. Trong nuôi ghép liên tiếp, tín đồ bổ sung cập nhật môi trường một phương pháp liên tục cùng một lượng môi trường thiên nhiên dư thừa được đào thải. Tốc độ bổ sung chế tạo của các chất dinh dưỡng bị hạn chế đang điều khiển mặt khác cả μ với độ đậm đặc sinc khối hận trong môi trường nuôi cấy (Pirt, 1975; Kovarova và Egli, 1998).

*

Hình 13.2: Động học của việc số lượng giới hạn sinc trưởng của vi sinh đồ trong nuôi cấy đóng góp bởi số lượng giới hạn mật độ của hóa học bồi bổ (cơ chất) S. S0 là mật độ cơ hóa học ban đầu, s là mật độ thực của cơ chất, X là mật độ sinch khối; X0: độ đậm đặc sinc khối ban đầu; Y: sản lượng sinch kăn năn chiếm được đối với cơ hóa học S.

Trong thực nghiệm, người ta hoàn toàn có thể nuôi cấy những tế bào trong các ĐK đang biết tới rõ, nhờ vào đó các hóa học bổ dưỡng tinh giảm sẽ được xác minh. Đối cùng với bài toán nuôi ghép những vi sinc đồ dị dưỡng nhằm phân tích với tạo thành các sản phẩm sinc khối hận, môi trường có thiết kế phổ biến cùng với mối cung cấp carbon cùng tích điện giới hạn, tất cả những hóa học dinh dưỡng không giống được cung ứng dư quá. Tuy nhiên, trong quy trình technology sinh học tập, sự giới hạn bởi vì các hóa học dinh dưỡng chđọng chưa phải nguồn carbon duy trì công dụng tinh chỉnh các tâm trạng sinc lý với quá trình Bàn bạc chất của vi sinh vật. Sự tiêu giảm các hóa học dinh dưỡng làm sao này thường kích thích hoặc bức tốc sự tạo thành thành tương đối nhiều những sản phẩm thương lượng hóa học cùng các enzyme của vi sinc đồ vật. lấy ví dụ, năng suất sẽ tiến hành tăng thêm trong quá trình lên men tạo nên chất kháng sinh vày sinh trưởng trong môi trường tinh giảm photphat, sự thêm vào acid citric trong môi trường bao gồm sự giảm bớt Fe-, Mn-, hoặc Zn. Còn sự sinch tổng hòa hợp của NAD là được thực hiện vào ĐK tiêu giảm Zn-Mn. Việc tích trữ các nguyên liệu dự trữ nội bào PHB hoặc PHA (hóa học dẻo sinc học-bioplastic) sẽ bị số lượng giới hạn vày mối cung cấp cung ứng hòa hợp chất nhiều nitrogene.

Rõ ràng là việc sinh trưởng của vi sinh trang bị được điều khiển thường xuyên chưa hẳn chỉ bởi vì một hóa học dinh dưỡng nhưng vì chưng sự phối kết hợp của hai tuyệt các chất bổ dưỡng mặt khác (Kovarova và Egli, 1998).

13.1.5. Thiết kế với so sánh môi trường sinh trưởng buổi tối thiểu

Để sinch trưởng với tổng hợp các nguyên liệu tế bào cho bản thân bản thân, vi sinc trang bị nên thu thừa nhận các yếu tố kết cấu (tuyệt những chi phí chất của chúng) với năng lượng quan trọng từ môi trường thiên nhiên sinh sống. Do kia, nhằm nuôi cấy vi sinch đồ trong chống phân tích thì các hóa học dinh dưỡng buộc phải được cung ứng không thiếu vào môi trường xung quanh và những chất bổ dưỡng yêu cầu nghỉ ngơi dạng nhưng các vi sinh đồ vật này có thể áp dụng được.

Do gồm sự đa dạng và phong phú sinh lý của thế giới vi sinh đồ vật nhưng gồm vô vàn các môi trường thiên nhiên với nhân tố dinh dưỡng khác biệt đã có giới thiệu, cùng với mục đích hay những làm nhiều một giải pháp chọn lọc Hay là nhằm nuôi ghép một nhóm ví sinh đồ dùng tính chất nào đó (LaPage và cs, 1970; Balows và cs 1992; Atlas, 1997). Tất cả những môi trường này những cất những nguyên tố cùng với những chức năng bổ dưỡng ví dụ, đặc biệt là suy xét về chức năng cấu tạo hoặc sinch tích điện. Tuy nhiên, hầu như các nghiên cứu chất lượng dinh dưỡng được triển khai định tính chứ đọng chưa phải định lượng và các chất bồi bổ không giống nhau được cung ứng nhiều hơn thế xuất xắc thấp hơn một cách tùy ý. Dường như, rất nhiều những môi trường thiên nhiên nuôi ghép gồm đựng những yếu tố không được biết ví dụ cũng chính vì thực hiện các nguyên vật liệu hữu cơ như ngô, khoai nghiêm tây,…

Trong cùng phần đa ĐK như: ánh nắng mặt trời hoặc pH, vận tốc sinh trưởng riêng biệt lớn nhất của vi sinh đồ vật bị ảnh hưởng bởi sự đa dạng chủng loại của các hóa học dinh dưỡng vào môi trường thiên nhiên. Điều này được minc họa một biện pháp rõ ràng đối với sự sinch trưởng của Salmonella typhimurium (thử nghiệm vì chưng Schaechter cùng cs, 1958). Họ sẽ áp dụng 22 môi trường bao gồm yếu tố khác nhau với nhận biết những tốc độ sinh trưởng không giống nhau làm việc những môi trường thiên nhiên trong các điều kiện dư quá những hóa học bồi bổ. Kết quả cho biết chất lượng các chi phí hóa học chuyển vào môi trường thiên nhiên khoáng chất nhận được điều chỉnh tốc độ sinch trưởng một giải pháp cụ thể nhất.

Thiết kế môi trường và bình chọn những hóa học bổ dưỡng số lượng giới hạn Thiết kế môi trường thiên nhiên sinch trưởng

Trong thiết kế môi trường sinch trưởng, quyết định trước tiên được đưa ra là chọn lựa mật độ tối đa cho phép tạo ra sinch kăn năn (Xmax), cùng khẳng định các hóa học dinh dưỡng số lượng giới hạn (theo nguyên lý Liebig). Điển hình, môi trường xung quanh sinc trưởng cho các vi sinc trang bị dị dưỡng được thiết kế cùng với nguồn năng lượng - carbon đơn lẻ đang số lượng giới hạn lượng sinc khối hận được tạo nên, nhưng mà ngược trở lại toàn bộ các hóa học dinh dưỡng khác (được phân phối dưới dạng các phù hợp chất đơn) được cung ứng dư quá. Dựa vào giá trị X max, có thể tính tân oán được nồng độ buổi tối tđọc của các nguyên ổn tố không giống nhau cần thiết trong môi trường nuôi cấy. Để đảm bảo sự dư thừa của toàn bộ hóa học bồi bổ không giới hạn trong môi trường xung quanh thì mật độ của bọn chúng được nhân với nhân tố dư (FE). Bằng cách này, mật độ của chất bổ dưỡng đòi hỏi vào môi trường xung quanh lớn lên (Ereq) vội vàng x lần theo lý thuyết so với mối cung cấp carbon.

*
Ereq = X max / YX/E x FE (3)

YX/E (the individual average elemental growth yield) là sản lượng vững mạnh vừa phải dựa vào từng ngulặng tố.

Một ví dụ cho vấn đề thi công môi trường xung quanh Lúc số lượng giới hạn mối cung cấp carbon, có thể chấp nhận được sinh sản sản lượng sinh kăn năn thô đạt 10g/l sinh (bảng 13.13). Cần chú ý rằng, trong môi trường xung quanh này những thành phần được gạn lọc làm thế nào để cho hoàn toàn có thể chuyển đổi mật độ của mỗi nguyên ổn tố (ví dụ hoàn toàn có thể cụ thể MgCl2 cùng NaHSO4 bởi MgSO4). Ngoài ra, môi trường thiên nhiên này chỉ có đặc thù đệm yếu đuối (weakly buffered), cho nên cần thiết phải kiềm chế pH nhìn trong suốt quá trình sinc trưởng.

Cách thức này được thực hiện mang đến Việc thi công môi trường thiên nhiên nuôi ghép những vi sinh vật hiếu khí cùng với tỷ lệ sinh khối thấp với mức độ vừa phải. Phức tạp rộng là xây cất của môi trường thiên nhiên đến nuôi ghép vi sinc đồ vật kỵ khí, trong đó không hề ít nhân tố của môi trường thiên nhiên tiện lợi kết tủa trên rứa oxy hóa khử quan trọng, hoặc tỷ lệ tế bào cao trong những số ấy tất cả đựng các chất hòa tan hoặc vụ việc độc tính của một trong những môi trường thiên nhiên.

Bảng 13.13: Thiết kế môi trường thiên nhiên tối tđọc bị giới hạn bời nguồn C cho phép sản lưởng sinh kân hận thô đạt 10g/l a,b