Compoziia medie pe clase de substane i elemente globale a microorganismelorLimitele de mai sus depind de natura substratului limitativ din mediul de cultur (sursa de azot sau sursa de carbon)

Component

Bacterii

Drojdii

Fungi

Carbon

48,0 (46 - 52)

48,0 (46 - 52)

48,0 (45 - 55)

Azot

12,5 (10 - 14)

7,5 (6 - 8,5)

6,0 (4 - 7)

Proteine

55,0 (50 - 60)

40,0 (35 - 45)

32,0 (25 - 40)

Hidrai de carbon

9,0 (6 - 15)

38,0 (30 - 45)

49,0 (40 - 55)

Lipide

7,0 (5 - 10)

8,0 (5 - 10)

8,0 (5 - 10)

Acizi nucleici

23,0 (15 - 25)

8,0 (5 - 10)

5,0 (2 - 8)

Cenu

6,0 (4 - 10)

6,0 (4 - 10)

6,0 (4 - 10)

Surse de C i energieSurse de azot i proteine Sruri mineralePrecursori i vitamine1. Surse de C i energieMonozaharide: glucoz, xilozDizaharide: zaharoz, melas, lactoz, maltozPolizaharide: amidon, dextrin, inulin, celuloz din turb i apele bisulfiticeAlcooli: metanol, etanol, polialcooliAcizi carboxilici: acetic, succinicGrsimi i acizi graiHidrocarburi: metan, n-butan, n-pentan,alte n-parafineDeeuri din industria laptelui i industria alimentar: zer, tre, fin de cereale

GlucozaEste foarte mult utilizat ca surs de C i energie, precum i ca precursor Se folosete la producerea antibioticelor, steroidelor, aminoacizilor, acizilor organici mono- i dicarboxilici, polizaharidelor microbiene, heteropolizaharidelorSurse comerciale: sirop de glucoz 32-40%, glucoz solid cu 65-67%, glucoz cristalizat 99-100%Poate genera uneori efecte nedorite, de tipul inhibiiei de substrat; n aceste cazuri se reduce concentraia glucozei n mediul de cultur n etapa de cretere sau se folosete un glucid cu vitez lent de metabolizare lactoza de ex.- care elibereaz glucoza n concentraii departe de valoarea inhibitorie

DizaharideZaharoza LactozaUtilizare:Drojdia de bereAlcool etilicAcid citricAli aciziAcetonButanolVitamineAminoaciziLactoza subprodus n industria brnzeturilor (soluie tehnic 70-75%); folosit la obinerea etanolului, drojdiei de panificaie, proteinelor monocelulare, acid citric. n stare pur se folosete la obinerea penicilinei Melasa

Componente

Sursa de melas

Separare zahr brut

Rafinare zahr

Substane solide

78,90 - 86,20

79,50 - 82,20

Zaharoz

43,80 - 54,40

50,00 - 54,60

Zahr invertit

1,19 - 4,50

0,12 - 1,56

Rafinoz

0 2,75

1,24 - 1,54

Azot total

0,82 - 1,90

Cenu

5,30 - 9,60

11,14 - 14,33

Valoare pH

6,4 - 8,1

7,5 - 8,5

Alte surse de carbon i energieAmidon alctuit din dou componente: amiloz (M = 90 000 - 200 000) amilopectin (M = 1 000 000 6 000 000)folosit la fabricarea etanolului, glucozei, acetonei, butanoluluiAlcool metilic i etilic, hidrocarburile inferioare: obinerea proteinelor monocelulareAcizii grai i derivaii lor: au rol de surs de carbon i energie, dar i de tensioactivi: formeaz emulsii, ncapsuleaz materialele hidrofobe, reduc spumarea, modific permeabilitatea celular, favorizeaz reacii chimice n celule

2. Surse de azot i proteineAzot anorganic: azot amoniacal, NH4+, sub form de diverse sruri (Cl-, PO43-, SO42-, NO3-)Azot organic: aminoacizi i proteine din surse naturale (extract de porumb, fin de soia, arahide, orez, lucern), uree, hidrolizat de drojdiiComponenii naturali sau naturali modificai aduc, pe lng azot n mediul de cultur, i grsimi i mineraleProporiile de proteine i natura fragmentelor de aminoacizi din acestea depind puternic de sursa folosit

(A metionin B cistein C - lizin)Exemple de componeni cu aport de azot ai mediilor de cultur, % masic

Sursa de azot

Proteine

Mat. grase

Aminoacizi

Ca

Na

K

Mg

S

P

A

B

C

Fin de mal

13

2

0,1

-

0,1

-

-

-

-

-

-

Fin de arahide

47

1

0,43

1,40

1,60

0,2

0,1

1,15

0,26

0,28

0,6

Fin de orz

11,5

1,8

0,22

0,52

0,42

0,07

0,02

0,5

0,13

0,15

0,36

Fin de soia

42

3,5

0,54

1,10

2,40

0,2

0,28

1,7

0,21

0,32

0,6

Fin de secar

12

1,9

0,16

0,40

0,40

0,08

0,02

0,46

0,12

0,15

0,3

Fin de orez

73

1,7

0,14

0,16

0,24

0,04

0,04

0,34

0,14

0,05

0,26

Fin de carne

50

8,5

0,67

0,66

2,60

9,2

0,13

1,4

1,2

0,26

4,7

Fin de pete

65

5,5

2,00

1,60

5,90

4,5

0,18

0,3

0,1

0,62

2,7

3. Sruri mineraleSrurile minerale din componena mediilor de cultur depind de rolurile ndeplinite de ionii coninui:Cele aflate n compoziia produilor de biosintez: P, S, ClCele coninute n biomas: Mg, P, S, Cl, Ca, FeCele cu rol de regulator al presiunii osmotice i permeabilitii celulare: MgCl2, NaCl, KCl etc.Modificatori de pH: NaH2PO4 (acidifiant), CaCO3 (neutralizant al aciditii)Intermediari ai reaciilor redox: Fe(CN)6Ageni de complexare i precipitare: SO42-, HPO42-, CO32-Cofactori enzimatici: Mg2+, Mn2+, Co2+, Fe2+, Fe3+, Zn2+, Mo2+

4. Precursori i vitaminePRECURSORICompui organici sau anorganici care intervin ca molecule intermediare n biosintezPot dirija biosinteza ctre un anumit produs sau pot accelera procesele de biosintezSe adaug treptat, pentru a preveni procesele inhibitoriiVITAMINESunt coenzime ale sistemelor enzimatice cu activitate precis n metabolismul celularSunt implicate att n etapa de cretere a biomasei ct i n cea de elaborare a produsului urmrit

STERILIZAREA MEDIILOR DE CULTURSterilizarea este procesul de distrugere sau ndeprtare a microorganismelor patogene sau apatogene din substane, preparate, spaii nchise, obiecte etc. Sunt absolut necesare, pentru a asigura atingerea unor randamente mari de obinere a produsului urmrit n cazul infectrii, pe de o parte contaminantul consum din substrat, pe de alta, e posibil ca prin aciunea sa, sau prin produii biosintetizai de acesta, s distrug microorganismul productorMetoda de sterilizare se alege n funcie de proprietile fizico-chimice ale materialelor supuse sterilizrii, pentru a evita modificrile lor calitative

METODE DE STERILIZARETERMICE:Sterilizare cu aer cald la 140-200oC (uscat)Sterilizare cu vapori de ap la 120-140oC (umed)Sterilizare prin nclziri repetate la 70-100oC (pasteurizare)FlambareFIZICE:Filtrare prin umpluturi fibroaseFiltrare prin materiale poroaseFiltrare prin membraneUtilizarea radiaiilor UV, IR, raze X, , CHIMICE:Tratare cu oxid de etilen, formaldehid, fenol, ozon etc.PREPARRI ASEPTICE:

STERILIZAREA TERMIC

Denumire microorganism

nclzire uscat

nclzire umed

Temperatur, C

Timp

Temperatur, C

Timp

Salmonella typhi

100

30 min.

65

20 s

Mycobacterium tuberculosis

100

45 min.

65

10 s

Staphylococcus pyogenes

120

30 min.

65

60 s

Spori fungici

120

90 min.

80

30 min.

Spori de Bacillus anthracis

170

10 min.

100

10 min.

Spori nativi din sol

180

30 min.

120

30 min.

STERILIZAREA TERMIC- Viteza de distrucie a microorganismelor este descris de o ecuaie logaritmic de tipul:N numr de microorganisme viabile / mL de mediuk constanta vitezei de distrucie termic, min-1t timpul de sterilizare, minute2,303/k reducere zecimal (timpul necesar pentru diminuarea de 10 ori a numrului de microorganisme)

STERILIZAREA TERMIC Este folosit cel mai frecvent n procesele industrialeInconveniente: Denaturarea proteinelor i inactivarea lorDenaturarea vitaminelor i a unor factori de cretereSupranclziri care iniiaz reacii de oxidare a fenolilor i acidului ascorbic, de polimerizare a aldehidelor nesaturate, caramelizarea glucidelor, condensarea grupelor aldehidice din zaharuri reductoare cu grupe aminice libere, rezultnd baze Schiff (toxice pentru majoritatea microorganismelor) etc.

STERILIZAREA TERMICViteza de distrucie termic este puternic dependent de temperaturEcuaia Arrhenius:Ecuaia Eyring:

Distrucia termic a sporilor de E.colin ct timp se reduce de 1000 de ori populaia de E.coli la 56oC?

Distrucia termic a sporilor de R. stearothermophilus

STERILIZAREA TERMICEtapele sterilizrii

Instalaie de sterilizare termic n regim continuu

STERILIZAREA TERMIC UMEDEste mai eficient dect cea uscatPunctul termic mortal: temperatura la care sunt omorte toate celulele unei specii, n timp de 10 minuteTimpul termic mortal: timpul de expunere la o anumit temperatur, necesar pentru a distruge toate celulele sporulanteTimpul termic mortal scade semnificativ cu creterea temperaturii n procesele practice se alege regimul de sterilizare rapid la temperaturi ridicate; aceasta asigur un grad sporit de siguran i o mai bun conservare a calitilor nutritive ale mediilor de cultur

STERILIZAREA TERMIC UMEDTimpul termic mortal pentru sporii unor microorganisme n sterilizare termic umed

Spori

Temperatura, C

80

100

110

120

Bacillus subtilis

74 - 75 h

175 min.

37 min.

7,5 - 8 min.

Bacillus fusif or mis

10 -10,5 h

40 - 45 min.

-

-

Bacillus mycoides

7,5 - 8 h

10 min.

-

-

Bacillus megaterium

16-17 h

15 - 16 min.

-

-

Bacillus cylindricus

-

20 h

-

-

Clostridium botulinum

-

5,5 h

32 min

4 min.

Clostridium sporogenes

-

10 h

90 min.

15 min.

Sterilizarea aeruluiPrincipalele specii de bacterii i spori din aer

Sterilizarea prin metode fizice

Filtrare: aplicat cnd preparatele sunt labile termic. Materiale filtrante: ceramici poroase JenaG5, azbest-celuloz (Seitz, Filtrasic), membrane polimerice, filtre de profunzime, filtre absolute HEPA (High Efficiency Particulate Air) microfibre de sticlCu radiaii: aplicat la sterilizarea produselor i a aerului din boxele sterile

Sterilizarea aeruluiProcedee termice: nsui filtrul absolut trebuie sterilizat nainte de folosireFiltrare prin:Fibre de sticl cu diametrul de 5-18 m permite sterilizarea avansat a unor debite ridicate de aer; dezavantaj: manipulare complicat i neplcut, anularea eficienei n cazul umeziriiMembrane de nitrat de celuloz: pori cu diametrul liber sub 0,2 m Teflon (rezistent pn la 300oC, hidrofob)Poliamid (nylon)

Preparari aseptice