Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

Кафедра химии и биотехнологии

Общая биотехнология

Методические указания

к лабораторным работам

Издательство

Пермского государственного технического университета

2008

Составители: канд. биол. наук А.В. Виноградова,

учебный мастер Е.Н. Анашкина

УДК 633.18:664(075.8)

ББК 28.072.Я73

О28

Рецензент

д-р хим. наук, проф. В.Н. Басов

(Пермский государственный технический университет)

О28 Общая биотехнология: метод. указания к лабораторным работам / сост.: А.В. Виноградова, Е.Н. Анашкина. — Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. — 41 с.

В методическое пособие включены работы выполняемые студентами на лабораторных занятиях, целью которых является освоение студентами методов культивирования микроорганизмов в лабораторных ферментерах, принципов контроля и управления биотехнологическими процессами. Приведены краткие теоретические сведения по выполняемым лабораторным работам.

Предназначено для студентов очного отделения специальности «Биотехнология»

© ГОУ ВПО

«Пермский государственный

технический университет», 2008

Оглавление

Оглавление 3

Работа 1. Культивирование клеток микроорганизмов с использованием ферментационного комплекса Biostat A plus 4

Работа 2. Определение интенсивности аэрации сульфитным методом 7

Определение азота и белка в кормовых дрожжах 13

Работа 3. Определение содержания общего азота (сырого протеина) 15

Работа 4. Определение массовой доли белка по Барнштейну 19

Работа 5. Определение липидов в кормовых дрожжах 21

Работа 6. Продукты метаболизма микроорганизмов. Спиртовое брожение 27

Работа 7. Дихроматно-йодометрический метод определения концентрации спирта 30

Основы микробиологического контроля биотехнологических производств 33

Работа 8. Определение общей бактериальной обсемененности. 35

Рекомендации по оформлению отчета 38

Правила техники безопасности 38

Список литературы 41

Работа 1. Культивирование клеток микроорганизмов с использованием ферментационного комплекса Biostat a plus

Целью работы является ознакомление с принципами контроля и управления процессами биосинтеза, с назначением и устройством датчиков рН и рО₂, терморегулирующей системой ферментации и т.д. при проведении управляемого процесса культивирования микроорганизмов.

В ходе выполнения работы:

1. необходимо ознакомиться с устройством и правилами эксплуатации комплекса Biostat A plus по инструкции;

2. провести процесс глубинного культивирования микроорганизмов с получением кривой роста и определением сопутствующих показателей;

3. определить жизнеспособность и активность микроорганизмов по измерению дыхательной активности с использованием датчика растворенного кислорода.

Получив задание от преподавателя, задают и вводят в блок управления ферментером необходимые автоматически контролируемые условия культивирования, вносят посевной материал и приступают к проведению ферментационного процесса.

В ходе ферментации:

• проводят отбор проб из ферментера (объем отбираемой пробы 8—10 мл, перед отбором предварительно необходимо слить жидкость из мертвого пространства пробоотборного шланга);

• определяют величину оптической плотности суспензии микроорганизмов на ФЭК (кюветы 1—5 мм, длина волны 540 нм), при необходимости готовя соответствующие разведения (водопроводной водой) так, чтобы оптическая плотность суспензии была в интервале 0,05—0,35; показания оптической плотности определяют каждые 30 мин по трем повторностям (определения нужно выполнять оперативно, поскольку популяция микроорганизмов в отобранной пробе, оставленной в покое в тепле, может еще в течение какого-то времени размножаться; перед приготовлением разведении и определением оптической плотности пробу надо интенсивно встряхнуть, поскольку часть клеток может успеть осесть на дно пробирки или другого сосуда с отобранной пробой);

• контролируют и записывают каждые 15 мин основные параметры ферментации (температуру, концентрацию растворенного кислорода, рН, число оборотов мешалки) по показаниям на индикаторе блока управления ферментера или на мониторе, а также расход воздуха — по показаниям ротаметра и расход титрующего агента — по показаниям на бюретке с титрантом;

• осуществляют микробиологический контроль роста популяции под микроскопом (в начале и в конце занятия); для наблюдения под микроскопом необходимо приготовить препарат типа «раздавленная капля» и зарисовать картину в поле зрения микроскопа (с объективом 40х);

• осуществляют визуальный контроль над протеканием процесса и работой установки.

Показания вносят в таблицу по форме:

№ пробы	Время, ч	Оптическая плотность биомассы			t, °С	рО2, %	рН	Примечания
		Разведение	Показания ФЭКа	Среднее значение × разведение

В отчете о лабораторной работе необходимо представить условия проведения ферментационного процесса, результаты измерений, сведенные в таблицу, графики изменения концентрации биомассы, температуры, рО₂, рН, расхода титранта от времени (в случае использования режима автоматического титрования), логарифмическую зависимость изменения концентрации биомассы от времени (с ее помощью найти удельную скорость роста микроорганизмов), кривую зависимости удельной скорости потребления кислорода от концентрации растворенного кислородаdС/(dt×Х) =f(C), данные контроля под микроскопом.

Контрольные вопросы

1. Устройство ферментационного комплекса Biostat A plus и его возможности.

2. Принцип работы и устройство датчиков рН, рО₂, температуры, системы пеногашения, термостатирования, аэрирования.

3. Особенности и возможные ошибки при определении биомассы турбидиметрическим методом.

4. Как связаны между собой время удвоения биомассы и удельная скорость роста?

5. Как рассчитывается удельная скорость роста?

6. От каких факторов зависит расход титранта?