SU1583443A1 - Способ определени удельной скорости роста дрожжевой попул ции - Google Patents
Способ определени удельной скорости роста дрожжевой попул ции Download PDFInfo
- Publication number
- SU1583443A1 SU1583443A1 SU884375705A SU4375705A SU1583443A1 SU 1583443 A1 SU1583443 A1 SU 1583443A1 SU 884375705 A SU884375705 A SU 884375705A SU 4375705 A SU4375705 A SU 4375705A SU 1583443 A1 SU1583443 A1 SU 1583443A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- cells
- active
- weakened
- rate
- growth rate
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Изобретение касаетс микробиологической промышленности и может быть использовано в системах автоматизированного контрол и управлени процессом культивировани микроорганизмов при производстве белково-витаминных концентратов. Цель изобретени - повышение точности определени удельной скорости роста микробной попул ции и увеличени временного упреждени в ее определении. Сущность способа заключаетс в том, что группу живых клеток разбивают на активные, дающие прирост биомассы, и ослабленные, практически не дающие прироста биомассы клетки, определ ют относительное содержание активных клеток в попул ции, идентифицируют коэффициент пропорциональности из услови минимума суммы квадратов разностей экспериментальных и расчетных данных о количестве активных , ослабленных и мертвых клеток на заданном отрезке времени, затем умножают коэффициент пропорциональности на относительное содержание активных клеток. 2 ил.
Description
культивировани Candida maltosa ВСБ-5&9 нэ среде с парафином снача- ла при D 0,15 ч( , затем при смене D на 0,25 ч 1, где показано стрелкой 1 «; 2.5 - х; 3,6 - |U (кривые 1-3 - экспериментальные данные; кривые k-6 - расчетные данные).
Способ заключаетс в том, что группу живых клеток разбивают на активные , дающие прирост биомассы, и ослабленные, практически не дающие прироста биомассы, клетки, определ ет относительное содержание активных клеток в попул ции, идентифицируют коэффициент пропорциональности из услови минимума суммы квадратов разностей экспериментальных и расчетных цанных о количестве активных, ослаб- пенных и мертвых клеток на заданном этрезке времени, умножают коэффици- энт пропорциональности на относительное содержание активных клеток, полу™ ча тем самым искомый параметр. | На сканирующем микроскопе, соединенном с ЭВМ, анализируют через равные промежутки времени многослойные препараты пробы, вз той из ферментера, и выдают следующие морфологофизиологи- ческие параметры попул ции: распределе ие клеток по размерам, форме, содер- 1кание липидных включений и вакуолей9 тепени гетерогенности протоплазмы (моменты распределени ее оптической Плотности), а также процентное содер- Кание мертвых и почкующихс клеток. Всю биомассу представл ют в виде суммы клеток (х) активных (х), ос- Ьабленных (хл) и мертвых (х,,):
vгЛ
V
х « х D +
г
(1)
Активные, ослабленные и мертвые клетки идентифицируют по значени м оптической плотности цитоплазмы, которые дл активных клеток заключены в пределах 5,5-6,5, ослабленных ,0- 5,, мертвых - ниже ,0 и более 7,0. Соответственно скорость роста
dxa
dt
+
dx(
dt
dxM dt
(2)
Клетки группы ха образуют биомассу со скоростью д за счет роста (увеличени объема) и почковани . Часть клеток этой группы переходит в труп- пу ослабленных хв со скоростью а/, . В свою очередь клетки группы х а воз1583 йЗ4
зращаютс в группу активных х
0(. Обозначим эту скорость е/г. Также веро тна гибель другой части клеток группы ослабленных хв со скоростью с/э .
Составл ют систему балансных уравнений по каждой из трех групп клеток при непрерывном культивировании:
dxc
dt
( -
+ оЛ, X,. - DX
at
-j - dt
5 Х °Хй
- ./ v - DV - «Э ллч
(3)
Подставл ют (3) в (2), получают
3d
dx
----- - /э хс
(Dx н- Dx0 + DxM)
/ЗХа - D(xa + х0
Известно, что dx
-зг Х (0
(5)
Сравнивают уравнени () и (5) , получают расчетную формулу дл удельной скорости роста микроорганизмов:
и- л
XJ
(5)
или с учетом уравнени (1) оконча- 3§ тельно получают
/5
Хч
xw +
хо + хм
(6)
0
5
В процессе промышленного культивировани микроорганизмов через определенные интервалы времени (например , через 2 ч) определ ют количест- во активных х«5 ослабленных х„ и мертвых клеток xw. Использу эти экспериментальные данные, по значени м хд, х0, хм определ ют коэффициенты , с/, ,е(г , о/э из системы балансных уравнений (3) подбором таких значений указанных коэффициентов, которые обеспечили бы в заданном интервале времени максимальное сближение расчетных и экспериментальных
, т.е. из услови
значении ха, х 9
минимума суммы квадратов разностей экспериментальных и расчетных значений активных, ослабленных и мертвых клеток на заданном отрезке времени. Затем умножают коэффициент пропорциональности р на относительное содер (--3) и полужание активных клеток
чают искомый параметр - значение удельной скорости роста |и „
Пример 1. В начале эксперимента , когда попул ци дрожжей Candida maltosa ВСБ-569 находитс в стационарном состо нии при D 0,16 , концентраци биомассы составл ет 16,5 г/л, из которых 9,5 г/л приходитс на активные, 7 г/л - на ослабленные клетки, мертвых клеток не обнаружено . Определение содержани (в %)
ч«
м
в попул ции провод т в
результате сопоставлени данных по морфологии, скорости роста клеток и их оптической плотности при использовании сканирующего комплекса микроскопа - ЭВМ Протва. К активным клеткам относ т клетки с условной оптической плотность1; 5,5-6,5. Обозначена эта активна группа клеток как xq. Мертвые клетки характеризуютс низкими значени ми (ниже А) и высокими (более 7) значени ми оптической плотности . Эти клетки не измен ют своего объема. Эта группа клеток обозначена xw. Остальна часть попул ции отнесена к ослабленной группе х. Она характеризуетс значением оптической плотности 5,-,0. После резкого уменьшени скорости разбавлени до 0,08 происходит быстрое снижение количества активных клеток почти до нул (до 0,5 г/л через А ч после смены протока ) , а затем число их вновь увеличиваетс до 2 г/л и стабилизируетс на этом уровне (фиг.1, крива 2). Среднеквадратическа ошибка при оп- , ределении активных клеток экспериментальным путем составл ет 10%. Расчетные данные коэффициентов по активным клеткам составл ют: р 0,4; /, 0,3; /t 0,02. Крива изменени скорости роста, полученна с помощью уравнени (6), показывает более плавное изменение (и (фиг.1, крива 6), соответствующее более плавному теоретическому изменению количества активных клеток (фиг.1, крива 5) по сравнению с экспериментальными данными .
Расчетные данные позвол ют вы вить на 5 ч ранее, чем экспериментальные, стабилизацию величины удельной скорости роста после смены протока (фигч кривые 3 и 6) . Следовательно,
подобранные значени кинетических
коэффициентов /э; ; к формулам (3) и (6) корректны, а сама формула (6) может быть использована дл оцен- ки и в переходном и в установившемс , но с определенной лимитацией.
Через 3 ч Хо, 2,5; х 13, следовательно
10
М °.°77.
Точность Ј (фиг.1) определ етс как Ј -.-- .100%,так как
Iм юе (4 , го
0
Миае V го Ј 3,75%.
Известным способом (Л можно определить через 6 ч с точностью Ј
( use- у
иэв
- 10%. Точность опре5
делени р составл ет 3,75% через 3 ч, в го врем как при определении известным способом 10% и только через 6 ч.
П р и м е р 2. Попул ци Candida maltosa ВСБ-569 находитс сначала в стационарном состо нии при D
0,15 ч
-i
Т,5 г/л,
0
9,8 г/л, х ,7 г/л, хм практио - м чески нет. После увеличени скорости
разбавлени до 0,25 происходит быстрое возрастание количества активных клеток до ха 13,3 г/л и более плавное (инерционное изменение
5 общего количества биомассы х, х0и х определ ют как и в предыдущем примере. Через 5 ч после смены протока х 18 г/л, хм 15,7 г/л. Ис- . i пользу полученные экспериментальные
0 данные.рассчитывают кинетические коэффициенты р ; о,, {г и изменение во врегени теоретических значений х, хй, fX по уравнени м (3), (5) и (6). Через 4 ч хс( 12,5 г/л, х 23 г/л,
5 р 0,f. Точность определени и составл ет Ј k%-t pMJ6 0,23.
Величина р, определенна через 7 ч известным способом, составл ет и 0,21, соответственно точность
0 определени будет . В данном примере точность определени t в 2 раза выше, а и определено на нее.
ч ра
Таким образом, определение удельной скорости роста дрожжевой попул ции по предлагаемому способу позвол ет определить удельную скорость роста на 3-5 ч ранее и на 5-6% точнее, чем
известным способом, что позвол ет повысить выход биомассы на 5%, так как точность и определ ет и правильность Эыбора скорости разбавлени D, кото- ра в установившемс режиме должна быть равна и . Следовательно, если Кроток выставл ть по (j , определ емой по предлагаемому способу, то устанавливатьс он будет с упрежде- нием во времени на 3-5 ч и точнее на 5%, чем по традиционно определ - 4мому значению . Так как продуктивность равна D -х (где х - концентраци биомассы), то и выход будет на $% больше, т.е. с 2,6 повыситс до 2,73 r//h4
формула изобретени
Способ определени удельной скорости роста дрожжевой попул ции, предусматривающий учет живых и мерт- фых клеток, отличающийс |ем, что, с целью повышени точности фпределени удельной скорости роста и увеличени временного упреждени $ ее определении, при учете живых клеток измер ют содержание активных клеток х, дающих прирост биомассы, и содержание ослабленных клеток xg, практически не дающих прироста био
массы, при этом измерение содержани активных, ослабленных и мертвых клеток хм провод т через равные промежутки времени на заданном временном отрезке, после чего по измеренным значени м х, х0, хм индентифициру- ют скорость роста активных клеток jb скорость перехода активных клеток в ослабленные ,, скорость перехода ослабленных клеток в активные /.г и скорость перехода ослабленных клеток в мертвые э из услови минимума суммы квадратов разностей измеренных и расчетных данных о количестве активных , ослабленных и мертвых клеток, по формулам
20
, , + Dx«;
dx0 dt
dt
о/, хи - , -0/3 хм- Dx
о
d
13 x«
- Dx
tA
где D - скорость разбавлени , после чего рассчитывают удельную скорость р роста по формуле
х«
г Р
X м + X. + X
м
&
п
Лфйов c&Qf$v на&0,08ч (тшаано стрелкой)
/.«
О 1 2 S « 5
XV
jufia&aima }
( ргвлагагный
.
а 1 г з if 5 в t.v
Физ1
( ргвлагагный
.
1
«/А
.21
18
0.25 Л ч 1 1 Д(иЈктна $ ЧК
0,20
ПеребодсД 0.15ч-1
,25ч & (показано стрелкой)
0,15
O.J2
$567 ±,час
Фиг.2
Claims (1)
- формула изобретения20 Способ определения удельной скорости роста дрожжевой популяции, предусматривающий учет живых и мертвых клеток, отличающийся '•ем, что, с целью повышения точности 25 фпределения удельной скорости роста увеличения временного упреждения в ее определении, при учете живых клеток измеряют содержание активных Клеток хц, дающих прирост биомассы, 30 и содержание ослабленных клеток xg, практически не дающих прироста био массы, при этом измерение содержания активных, ослабленных и мертвых клеток хм проводят через равные промежутки времени на заданном временном отрезке, после чего по измеренным значениям х^, х0, хм индентифицируют скорость роста активных клеток р , скорость перехода активных клеток в ослабленные </,, скорость перехода ослабленных клеток в активные ol.t и скорость перехода ослабленных клеток в мертвые из условия минимума суммы квадратов разностей измеренных и расчетных данных о количестве активных, ослабленных и мертвых клеток, по формулам dt = Рх<х Άχ0ΐ+ ί4χ 0 = хсм “ΑχΜ- Ьх0;o^Xm-Dx*, где D - скорость разбавления, после чего рассчитывают удельную скорость μ роста по формуле , _ ___ Х <Х х « + х о + Х МQ---_J------I--5..--..1____ 1 « о 1 I 5 4 5 6 t,4 ο,ιг _——, ,.. 1.1, ........ .............. ι *.12 3 4 5 6 7 t,4a£ <Риг.2
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884375705A SU1583443A1 (ru) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | Способ определени удельной скорости роста дрожжевой попул ции |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884375705A SU1583443A1 (ru) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | Способ определени удельной скорости роста дрожжевой попул ции |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1583443A1 true SU1583443A1 (ru) | 1990-08-07 |
Family
ID=21354554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884375705A SU1583443A1 (ru) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | Способ определени удельной скорости роста дрожжевой попул ции |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1583443A1 (ru) |
-
1988
- 1988-01-08 SU SU884375705A patent/SU1583443A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кафаров В.В., Винаров А.Ю., Гордеев Л.С. Моделирование биохимических реакторов. - М.: Лесна промышленность, 1979.1 Печуркин Н.С. Динамика возвращени непрерывной культуры в активное состо ние после сн ти неблагопри тного воздействи . Инженерные проблемы микробиологического синтеза. - М.,ВИИИА, J969, с.249-251. ( СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ СКОРОСТИ РОСТА ДРОЖЖЕВОЙ ПОПУЛЯЦИИ * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pörtner et al. | Modelling hybridoma cell growth and metabolism—a comparison of selected models and data | |
Geraghty et al. | Detecting patterns of protein distribution and gene expression in silico | |
Gow Neil et al. | Growing hyphae of Achlya bisexualis generate a longtitudinal pH gradient in the surrounding medium | |
Lewis et al. | The application of multi-parameter flow cytometry to the study of recombinant Escherichia coli batch fermentation processes | |
Wu et al. | Evaluation and applications of optical cell density probes in mammalian cell bioreactors | |
Matanguihan et al. | Dielectric measurement to monitor the growth and the physiological states of biological cells | |
Delvigne et al. | Dynamic single‐cell analysis of Saccharomyces cerevisiae under process perturbation: comparison of different methods for monitoring the intensity of population heterogeneity | |
Chae et al. | Framework for online optimization of recombinant protein expression in high‐cell‐density Escherichia coli cultures using GFP‐fusion monitoring | |
Jacquel et al. | Monitoring single-cell dynamics of entry into quiescence during an unperturbed life cycle | |
Landi et al. | High cell density culture with S. cerevisiae CEN. PK113-5D for IL-1β production: optimization, modeling, and physiological aspects | |
Coppella et al. | A mathematical description of recombinant yeast | |
Charlet et al. | Surface IgG content of murine hybridomas: direct evidence for variation of antibody secretion rates during the cell cycle | |
CN109256176A (zh) | 基于代谢产物测量的微生物生长过程评估模型 | |
SU1583443A1 (ru) | Способ определени удельной скорости роста дрожжевой попул ции | |
Borrell et al. | Reorganization of exuberant axonal arbors contributes to the development of laminar specificity in ferret visual cortex | |
Yemma et al. | Quantitative microspectrophotometry of nuclear DNA in selfing strains of the myxomycete Didymium iridis | |
Zachleder et al. | Distinct controls of DNA replication and of nuclear division in the cell cycles of the chlorococcal alga Scenedesmus quadricauda | |
CA1293217C (en) | Controlled growth rate fermentation | |
JP2019004723A (ja) | 連続培養条件のスクリーニング方法および連続培養条件のスクリーニング装置 | |
Havenith et al. | Image-based analysis of cell-specific productivity for plant cell suspension cultures | |
EP1780286B1 (en) | Bacterium counting method, bacterium counter, and cell used for the counter | |
Roberts et al. | Yeast-phase cell cycle of the polymorphic fungus Wangiella dermatitidis | |
Mariani et al. | Yeast population models for monitoring and control of biotechnical processes | |
Kroll et al. | Impact of cell lysis on the description of cell growth and death in cell culture | |
Fazel‐Madjlessi et al. | Analysis of fermentation processes using flow microflourometry: Single‐parameter observations of batch bacterial growth |