Поиск и оптимизация условий культивирования, влияющих на синтез микроорганизмами экономически значимого продукта
Реферат - Биология
Другие рефераты по предмету Биология
е. С учетом неизбежной в практической работе ошибки измерения ВП и неустранимой ошибки в задании управляемых переменных - некая ограниченная область. С точки зрения технолога - наиболее удобный для практической работы вариант, поскольку небольшие изменения управляемых переменных не приведут к значительному изменению ВП, процесс будет достаточно устойчив к небольшим возмущениям.
Рис 3. Возможные проекции сечений поверхности отклика. Линии равного выхода. Случай двух переменных
На рис.3 а - поверхность отклика типа рис.2 (шапочка), работу можно считать завершенной, технологический оптимум найден. Вариант 3 б - стационарное возвышение. В этом случае максимальное значение сосредоточено вдоль некой линии и достаточно протяженно. В пространстве на небольшом интервале - параболический или гиперболический цилиндр. Случай 3 в - близкий к случаю 3 б, просто меньшая кривизна поверхности отклика на достаточно большом участке. Эти варианты - возможный переходный этап к последующей работе - прохождению вдоль хребта. Идеальный случай - если удастся найти неострую вершину типа 3 а. Неплохой вариант - найти плато на хребте. В крайнем случае - найти такой участок хребта, где максимально пологие склоны. Такой вариант тоже обеспечит устойчивость технологического процесса.
Случай 3 г - седло, в одном направлении функция отклика возрастает, в другом убывает. Самый неудобный для технолога случай - неустойчивый оптимум. Дальнейшая работа по поиску оптимальной области затруднительна и проблематична, хотя и не удобна для технолога. Достаточно интересный и перспективный случай для исследователя. Нельзя исключить варианта, что удастся найти некие дополнительные условия культивирования, которые принципиально повлияют на метаболизм продуцента и поверхность отклика радикально изменится, перейдет в поверхности типа 3 а или 3 б. В пространстве - гиперболический параболоид, седловидная поверхность.
Рассмотрены простейшие случаи, могут быть поверхности и более сложной конфигурации, особенно с увеличением числа переменных. Но если работать в узкой области и оперировать набором двумерных сечений, то рассмотренных случаев вполне достаточно, чтобы можно было построит локальную модель и делать обоснованные прогнозы. Наличие ПК и многочисленных программ по работе с многомерными пространствами значительно облегчают техническую часть работы, но нет смысла искать программу, чтобы можно было ввести экспериментальные результаты, нажать кнопку, а далее списать готовый ответ. Хотя кое-кто рассчитывает именно на это.
Многие микроорганизмы растут на достаточно богатых средах, содержащих гидролизаты и вытяжки из различного сырья природного происхождения. Наиболее часто применяют гидролизаты растительного и животного сырья и вытяжки из этих же источников, выдерживающие автоклавирование при сохранении прозрачности без образования осадков, что необходимо для глубинного культивирования но не обязательно для плотных питательных сред и сред для хранения культур.
При конструировании синтетических питательных сред и добавок заменяют компоненты питательных сред неизвестного или сложного состава на смеси индивидуальных химических соединений меньшего разнообразия, либо значительно снижают концентрации неизвестных или вариабельных компонент.
Все компоненты питательных сред можно разбить на достаточно независимые группы. Первая группа - неорганические компоненты. В первую очередь макроэлементы. Это, прежде всего, соли фосфорной кислоты, натрий, калий, магний, железо. Потом необходимо отметить микроэлементы - сера, кобальт, никель, цинк, медь и т.д. /16/.
Следующий класс - органические соединения. На первом месте - источники углерода, чаще всего - углеводы, сахароспирты, карбоновые кислоты и липиды. Указанные соединения можно разбить на группы - необходимые, взаимозаменяемые, нейтральные, не утилизируемые и токсичные. Методом полного или ограниченного перебора в серии однофакторных экспериментов несложно обоснованно выбрать наилучшую добавку. Углеводы утилизируются каждый по своей схеме и конкурируют между собой, обычно глюкоза или фруктоза усваиваются в первую очередь. Углеводы нет смысла проверять в смесях. Так же и карбоновые кислоты. Нередко углеводы и карбоновые кислоты не конкурируют, а дополняют друг друга, утилизируясь продуцентом по разным биохимическим путям. Липиды тоже могут не конкурировать с углеводами и карбоновыми кислотами и могут быть заменены водорастворимыми твинами /2,16/. И уже на этой стадии серия однофакторных экспериментов ограничена в своей пользе. Особых сложностей при работе с этими компонентами нет. Особой чистоты прочих реактивов при их поиске не требуется. Достаточно лишь быть уверенным в отсутствии потенциально конкурирующих примесей, например отсутствие глюкозы в галактозе, химическая чистота или известный состав жирных кислот и т.д.
На первой стадии наиболее простым шагом будет использование минеральной основы, описанной для родственного микроорганизма, с добавлением смесей аминокислот и витаминов и испытание разнообразных источников углерода, при минимальных добавках компонент неизвестного или вариабельного состава. Эта часть работы может быть выполнена по классической схеме как серия однофакторных экспериментов. Но, если будет найдено, что желательно или необходимо одновременное присутствие в среде как некоторого углевода, так и какой - ни будь карбоновой кислоты и липида, то метод Зайделя-Гаусса п?/p>