ХЕМОСТАТНЫЙ МЕТОД

ХЕМОСТАТНЫЙ МЕТОД (синоним хемостат) — метод управления процессом непрерывного культивирования микроорганизмов, при котором скорость их роста пропорциональна концентрации какого-либо лимитирующего, жизненно важного для микроорганизма субстрата (глюкоза, кислород, азот и др.) при избытке других компонентов среды.

Xемостатный метод используют для изучения физиологии микроорганизмов и в теоретических исследованиях при необходимости отдифференцировать влияние изменений условий окружающей среды (концентрация глюкозы, pH среды, парциальное давление кислорода и др.) на культуру от влияния изменения скорости роста, которая является интегральной величиной и отражает скорость многих реакций в микробной клетке. Xемостатный метод применяют в экспериментальных исследованиях при изготовлении профилактических препаратов против ряда инфекций. Хемостатное управление можно осуществить в любом аппарате для непрерывного культивирования микроорганизмов.

При непрерывном культивировании питательная среда постоянно поступает в реактор (ферментер), а культуральная жидкость удаляется из него с той же скоростью. Скорость поступления среды и удаления жидкости соответствует скорости размножения микроорганизмов, и таким образом в реакторе поддерживается постоянная концентрация микробных клеток.

В основу управления непрерывным культивированием микроорганизмов положен принцип саморегуляции. В этих условиях удельную скорость роста микроорганизмов — р = где Ах обозначает прирост биомассы за бесконечно малый промежуток времени А/, можно зафиксировать на любом значении: от близкого к нулю до максимума в течение нужного для экспериментатора времени. Удельная скорость роста, близкая к нулю, соответствует стационарной фазе роста — S-образной кривой, когда прирост биомассы равен количеству отмирающих клеток. Если начальная скорость роста микроорганизмов равна скорости вымывания, то устанавливается динамическое равновесие, при котором микроорганизмы растут при данных условиях с максимальной удельной скоростью. Если скорость вымывания больше скорости роста, то концентрация биомассы падает и концентрация лимитирующего рост субстрата увеличивается. Последующее увеличение в .питательной среде лимитирующего рост субстрата поведет к увеличению скорости размножения. Следовательно, хемостатный метод позволяет изменять скорость роста биомассы микроорганизмов за счет концентрации лимитирующего рост субстрата, тогда как при периодическом культивировании скорость роста обусловлена либо качественными сдвигами в составе питательной среды, либо изменениями таких физико-химических параметров питательной среды, как концентрация водородных ионов и парциальное давление растворенного в среде кислорода.

Одной из форм хемостатного управления является турбидостатный метод: микроорганизмы выращивают в условиях непрерывного культивирования до определенной плотности, которая контролируется с помощью фотоэлемента путем обратной связи и автоматического управления подачи питательной среды. При турбидостатном методе управления также действует принцип саморегуляции, но скорость роста зависит от плотности популяции в реакторе, которая обусловливает концентрацию метаболитов. Турбидостатный метод применяют в случаях, когда необходимо выращивание культуры при скорости роста, близкой к максимальной.

Библиогр.: Перт С. Д ж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток, пер. с англ., М., 1978; Р а б о т н о-в а И. Л. и П о з м о г о в а И. Н. Хемостатное культивирование и ингибирование роста микроорганизмов, М., 1979. Л. Г. Жданова.