CS216640B1

CS216640B1 - A method of creating a standard environment for the cultivation of anaerobic microorganisms and the necessary equipment

Info

Publication number: CS216640B1
Application number: CS304981A
Authority: CS
Inventors: Vladimira Chrastova; Milos Hornich
Original assignee: Vladimira Chrastova; Milos Hornich
Priority date: 1981-04-23
Filing date: 1981-04-23
Publication date: 1982-11-26

Abstract

Pro vytvoření standardního prostředí zbaveného kyslíku a obohaceného kysličníkem uhličitým ke kultivaci anaerobních mikroorganismů byl navržen chemický způsob, při kterém je směs hořčíku, kyseliny vinné a hydrouhličitanu sodného uváděna do styku s vodou. K tomu potřebné zařízení sestává z generátoru plynů - vodíku a kysličníku uhličitého a bezpečnostního nosiče paládiového katalyzátoru.To create a standard oxygen-free and carbon dioxide-enriched environment for the cultivation of anaerobic microorganisms, a chemical method has been proposed in which a mixture of magnesium, tartaric acid and sodium bicarbonate is brought into contact with water. The necessary equipment consists of a hydrogen and carbon dioxide gas generator and a safety palladium catalyst carrier.

Description

Vynález se týká způsobu a zařízení umožňujících vytvoření standardního prostředí zbaveného kyslíku a obohaceného kysličníkem uhličitým pro bakteriologickou kultivaci anaerobních mikroorganismů pomocí chemických prostředků.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for providing a standard oxygen-free and carbon dioxide-enriched environment for the bacteriological cultivation of anaerobic microorganisms by chemical means.

Kultivace anaerobních mikroorganismů se za současného stavu v našich mikrobiologických laboratořích vyznačuje nestandardními, časově náročnými postupy, které většinou vyžadují použití vakuových vývěv a tlakových nádob se stlačenými plyny a mnohdy nesplňují podmínky pro vytvořeni striktně anaerobního prostředí. Zařízení jsou sestavována jen provizorně podle možností pracoviště.Cultivation of anaerobic microorganisms is currently characterized in our microbiological laboratories by non-standard, time-consuming procedures, which usually require the use of vacuum pumps and pressurized gas containers and often do not meet the conditions for creating a strictly anaerobic environment. The devices are assembled only temporarily according to the possibilities of the workplace.

V zahraničí jsou v současné době pro rutinní kultivaci anaerobů používány komerčně dodávané systémy, ve kterých je vytvoření prostředí zbaveného kyslíku a obohaceného kysličníkem uhličitým dosaženo pomocí chemických prostředků. Manipulace s těmito systémy je jednoduchá a rychlá, avšak detailní analýzou bylo prokázáno, že v těchto systémech dochází k nestandardní produkci kysličníku uhličitého, způsobené alkalickými zbytky vznikajícími při produkci vodíku reakcí borohydridu sodného s vodou. Standardní množství kysličníku uhličitého je velmi důležité zvláště při testování citlivosti anaerobních bakterií na antibiotika.Abroad, commercially available systems are currently used for routine cultivation of anaerobes in which the creation of an oxygen-depleted and carbon dioxide-enriched environment is achieved by chemical means. The handling of these systems is simple and quick, but detailed analysis has shown that these systems produce abnormal carbon dioxide, caused by the alkali residues produced by the reaction of sodium borohydride with water. Standard amounts of carbon dioxide are very important, especially when testing the sensitivity of anaerobic bacteria to antibiotics.

K odstranění zmíněného nedostatku směřuje způsob vytvoření standardního, kyslíku zbaveného a kysličníkem uhličitým obohaceného prostředí pro kultivaci anaerobních mikroorganismů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pevná směs hořčíku, kyseliny vinné a hydrouhličitanu sodného, uložená v prostoru určeném pro kultivaci, izolovatelném od vnějšího okolí, odděleně od katalyzátoru slučovací reakceTo eliminate this drawback, a process for producing a standard, oxygen-free and carbon dioxide-enriched culture medium for the cultivation of anaerobic microorganisms according to the invention is characterized in that a solid mixture of magnesium, tartaric acid and sodium bicarbonate is stored in a culture space isolated from outside ambient, separately from the coupling reaction catalyst

H₂ + 0₂-* 2 H~C, například paládia, který je uložen v témže prostoru, se uvede do styku s vodou. Zařízení, umožňující vytvoření anaerobního prostředí uvedeným způsobem sestává z generátoru plynů pro vývin vodíku a kysličníku uhličitého a z bezpečnostního nosiče katalyzátoru zmíněné slučovací reakce. Generátor plynů i bezpečnostní nosič katalyzátoru jsou umístěny uvnitř vzduchotěsně uzavíratelné nádoby určené pro kultivaci, kterou je například onaerostet. Generátor plynů je tvořen sáčkem z fólie nepropouštějící vlhkost, rozděleným svislou přepážkou ne dva oddíly spojené navzájem otvorem v dolní části přepážky. Prázdný oddíl sáčku, určený k naplnění vodou je ve své dolní části opatřen filtrem, který slouží k řízenému přívodu vody k pevné reakční směsi, uložené v druhém oddílu sáčku. Oddíl obsahující reakční směs je ve své horní části opatřen rovněž filtrem, který slouží k filtraci plynů vystupujících ze sáčku. Bezpečnostní nosič katalyzátoru slučovací reakce představuje kovový válec, jehož dno je tvořeno nejméně dvěma kovovými sílkami, mezi nimiž je vzduchová mezera.H ₂ + O ₂ - * 2 H-C, for example palladium, which is stored in the same space, is brought into contact with water. The apparatus for producing an anaerobic environment in such a manner comprises a gas generator for the generation of hydrogen and carbon dioxide and a safety catalyst carrier for said coupling reaction. The gas generator and the catalyst safety support are both located within an airtightly sealable culture vessel, such as an onerostet. The gas generator consists of a moisture-proof foil bag, divided by a vertical partition, not two compartments connected to each other through an opening in the lower part of the partition. The empty compartment of the bag to be filled with water is provided in its lower part with a filter which serves to control the water supply to the solid reaction mixture stored in the second compartment of the bag. At the top of the compartment containing the reaction mixture there is also a filter which serves to filter the gases leaving the bag. The safety carrier for the catalyst reaction is a metal cylinder, the bottom of which is formed by at least two metal silos with an air gap between them.

Výsledné složení atmosféry v anaerostatu dosažené pomocí navrženého zařízení je standardní a plně odpovídá obecným požadavkům anaerobní kultivace. Obsluha je jednoduchá a rychlá. K dosažení anaerobiózy nejsou potřebná jiná pomocná zařízení, odpadá složitá manipulace s tlakovými nádobami a vakuovými vývěvemi. Z toho důvodu lze navržený systém použít pro rutinní provoz v každé laboratoři.The resulting anaerostatic atmosphere composition achieved by the proposed device is standard and fully complies with the general requirements of anaerobic culture. Operation is simple and fast. Other ancillary devices are not required to achieve anaerobiosis, eliminating the complicated handling of pressure vessels and vacuum pumps. Therefore, the proposed system can be used for routine operation in any laboratory.

216 640216 640

Na připojených výkresech je znázorněn příklad provedení zařízení podle vynálezu, kde na obr. 1 je znázorněno celkové uspořádání zařízení v komerčním anaerostatu a na obr. 2 je nakreslen generátor plynů.In the accompanying drawings, an exemplary embodiment of the device according to the invention is shown, wherein Fig. 1 shows the overall arrangement of the device in a commercial anaerostat, and Fig. 2 shows a gas generator.

Generátor plynů je sáček z polyethylenové folie (celkových rozměrů 200 x 155 mm), rozdělený svislou přepážkou 14 na dva oddíly Jj a 2· Spojení mezi oběma oddíly j ε 2 je umožněno prostřednictvím malého otvoru 18 (šířky 10 mm) v dolní části přepážky 14. Oddíl sáčku 2 (výšky 200 mm, šířky 80 mm), ve kterém vznikají plyny - kysličník uhličitý a vodík - obsahuje dobře promíchanou směs chemikálií 19 - 2,2 g práškového hořčíku, 15,5 g práškové kyseliny vinné a 1,25 g hydrouhličitanu sodného ve formě tablet. V horní části oddílu 2 j^e vatový filtr 21 (výšky 35 mm) oddělený od prostoru s chemikáliemi vodorovnou přepážkou 20 s otvorem 23 (šířky 15 mm). Druhý oddíl 2 sáčku (výšky 200 mm, šířky 60 mm) je prázdný a je určen k naplnění vodou. V jeho dolní části je také vatový filtr 17 (výšky 20 mm) fixovaný přepážkou 15 s otvorem 16 (šířky 10 mm). Generátor plynů se vkládá do anaerostatu spolu s kulturami bakterií. Vývoj plynů je započat tím, že se odstřihnou oba horní rohy 22 a 24 sáčku a prázdný oddíl 2 ^se naplní 7C ml vody.The gas generator is a polyethylene foil bag (total dimensions 200 x 155 mm) divided by vertical partition 14 into two compartments Jj and 2 · The connection between the two compartments j ε 2 is made possible through a small opening 18 (10 mm wide) at the bottom of the partition 14 The bag section 2 (200 mm high, 80 mm wide), in which gases - carbon dioxide and hydrogen - are formed, contains a well mixed mixture of chemicals 19-2.2 g powdered magnesium, 15.5 g powdered tartaric acid and 1.25 g sodium bicarbonate in the form of tablets. At the top of compartment 2 there is ^a cotton filter 21 (35 mm high) separated from the chemical compartment by a horizontal partition 20 with an opening 23 (15 mm wide). The second compartment 2 of the bag (height 200 mm, width 60 mm) is empty and is intended to be filled with water. In its lower part there is also a cotton filter 17 (height 20 mm) fixed by a partition 15 with an opening 16 (width 10 mm). The gas generator is inserted into the anaerostat along with the bacteria cultures. The evolution of the gas is initiated by cutting off the two upper corners 22 and 24 of the bag and filling the empty compartment 2 ^{with 7} ml of water.

Voda protéká přes vatový filtr 17 otvorem 18 ve svislé přepážce 1,4 do druhého oddílu 2 sáčku, kde rozpouští chemikálie 19. čímž dochází k vývinu plynů. Reakcí hořčíku s kyselinou vinnou vzniká plynný vodík:Water flows through the cotton filter 17 through the opening 18 in the vertical partition 1.4 into the second compartment 2 of the bag, where it dissolves the chemicals 19, thereby generating gases. The reaction of magnesium with tartaric acid produces hydrogen gas:

lig + C₄ H₆ Og -> C₄ H₄ 0₆ M,~ + H₂ lig. + C ₄ H ₆ Og -> C ₄ H ₄ 0 ₆ M, ~ + H ₂

Známou reakcí hydrouhličitanu sodného s kyselinou vinnou se uvolňuje kysličník uhličitý: 2NaHC0₃ + C₄ Hg 0_g --+ 2C0₂ + 2H₂0 + C₄ H₄ Og Na₂ The known reaction of sodium bicarbonate with tartaric acid releases carbon dioxide: 2NaHCO ₃ + C ₄ Hg 0 _g - + ₂ CO ₂ + 2H ₂ 0 + C ₄ H ₄ Og Na ₂

Časová prodleva vzniklá průchodem vody přes vatový filtr 17 je určena k uzavření víka 3 anaerostatu. Vytvořené plyny pronikají přes vatový filtr 21 druhým odstřiženým rohem 22 sáčku do vnitřního prostoru anaerostatu. Současně s vývinem plynů probíhá odstranění kyslíku za přítomnosti 25 g paládiového katalyzátoru 10 ve formě tablet tak, že kyslík reaguje s vodíkem za vzniku vody:The time delay created by the passage of water through the cotton filter 17 is intended to close the lid 3 of the anaerostat. The generated gases penetrate through the cotton filter 21 through the second cut-off corner 22 of the bag into the interior of the anaerostat. Along with the evolution of gases, oxygen is removed in the presence of 25 g of the palladium catalyst 10 in the form of tablets so that oxygen reacts with hydrogen to form water:

2H₂ + 0₂ paládium ₂H₂02H ₂ + 0 ₂ palladium ₂ H ₂ 0

Při této reakci dochází k zahřívání katalyzátoru 10. který je proto umístěn v bezpečnostním nosiči připevněném snadno odnimatelným způsobem na spodní stranu víka 2 komerčního anaerostatu. Bezpečnostní nosič je tvořen kovovým válcem 11 (vnitřního průměru 50 mm, výšky 25 mra), jehož dno tvoří dvě kovové sílky 8 a 2, mezi nimiž je vzduchové mezera (5 mm). Tím je utvořen bezpečný ochranný prostor oddělující katalyzátor 10 od směsi vodíku se vzduchem.In this reaction, the catalyst 10 is heated, which is therefore placed in a safety carrier mounted in an easily removable manner on the underside of the lid 2 of a commercial anaerostat. The security carrier consists of a metal cylinder 11 (internal diameter 50 mm, height 25 mra), the bottom of which is formed by two metal silos 8 and 2, with an air gap (5 mm). This creates a safe protective space separating the catalyst 10 from the hydrogen-air mixture.

Příklad celkového uspořádání zařízení je na obr. 1 nakreslen v komerčním anaerostatu objemu 3300 ml, který je tvořen skleněnou nádobou 6 vzduchotěsně uzavíratelnou víkem j pomocí uzávěru 4 s přítlačným šroubem 1 a opěrnými pryžovými patkami 25. Víko j je opatřeno ručním odvzdušňovacím ventilem 2, manometrem 13 a na spodní straně pryžovým těsněním 12, iAn example of the general arrangement of the device is shown in Fig. 1 in a commercial 3300 ml anaerostat consisting of a glass container 6 sealable with a lid j by means of a closure 4 with a thrust screw 1 and supporting rubber feet 25. The lid j is provided with a manual air vent 2, a pressure gauge 13 and a rubber seal 12 on the underside, i

216 640216 640

Výsledná atmosféra v anaeroetatu sestává ze vzduchu zbaveného kyslíku a obohaceného kysličníkem uhličitým v množství 10 ¢(objemových) a přebytkem vodíku. Zreagovaná směs chemikálií má přibližně pH 3 e proto nedochází k absorbci kysličníku uhličitého.The resulting atmosphere in anaeroetate consists of oxygen-free air enriched with 10 ¢ (by volume) and excess hydrogen. The reacted chemical mixture has a pH of approximately 3 e and therefore carbon dioxide is not absorbed.

Kromě své základní funkce při kultivaci anaerobních mikroorganismů může zařízení dle vynálezu sloužit také pro transport vzorků infekčního materiálu určeného na anaerobní kultivaci.In addition to its basic function in the cultivation of anaerobic microorganisms, the device according to the invention can also serve for the transport of samples of infectious material intended for anaerobic cultivation.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method for producing a standard, oxygen-free and carbon dioxide-enriched culture medium for culturing anaerobic microorganisms, characterized in that a solid mixture of magnesium, tartaric acid and sodium bicarbonate, stored in a culture-isolable space isolated from the external environment separately from the 2H coupling catalyst, + 0 ^ = 2 ^Η 2θ ' ^on Palladium, which is stored in the same space, is brought into contact with water.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it comprises a gas generator - hydrogen and carbon dioxide - and a safety catalyst carrier of said coupling reaction, located inside an airtightly sealable culture vessel, for example an anaerostat.

Device according to claim 2, characterized in that the gas generator is a moisture-proof foil bag divided by a vertical partition (14) into two compartments (5 and 7) connected to each other through an opening (18) at the bottom of the partition (14), empty the compartment (5) to be filled with water is provided in its lower part with a filter (17) for the controlled supply of water to the solid reaction mixture (19) housed in the second bag compartment (7) which is also provided with a filter in its upper part (21) to filter out the bag of exiting gases.

4. Apparatus according to claim 2, wherein the safety carrier of the catalyst of the coupling reaction is a metal cylinder, the bottom of which is formed by at least two metal meshes separated by an air gap.