Способ дезинтеграции микроорганизмов

Способ дезинтеграции микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

09) 01)

-

АН СССР (72) Л.Я.Шестаковский (53) 663.032.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 977487, кл. С 12 М 1/100, 1979.

Патент США N 3511447, кл.241-172, опублик. 1970.

Rehahekj. lontinuonus Disintegrotionof microorganisius in nerf

Laboratory Apparatus Experientic 27, Fase 9. (1971) Ваге1 веча.вв, р. 2-3. (54)(57) СПОСОБ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ, предусматривающий заполнение емкости дезинтегратора суспен-: зией микроорганизмов и мелющими телами, взятыми. в количестве от 50 до

85Х объема емкости, сообщение последним движения и перемешивание суспензии микроорганизмов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения степени дезинтеграции и улучшения качества дезинтеграта, непосредственно после сообщения мелю-, 1 щим телам движения увеличивают соотношение между насыпным объемом мелющих тел и объемом емкости до 85-100Х. а

1221238

Изобретение относится к биотехнике и может быть использовано в микробиологической промышленности, в областях народного хозяйства, использующих методы биотехнологии, а также для тонкого и сверхтонкого измельчения материалов.

Целью изобретения является повышение степени дезинтеграции и качества дезинтеграта.

Цель достигается путем создания высоких напряжений сдвига и сжатия при дезинтеграции клеток мелющими телами, Согласно способу дезинтеграции микроорганизмов емкость заполняют мелющими телами, взятыми в количестве от 50 до 85 от объема емкости дезинтегратора, затем суспензией микроорганизмов сообщают им движение и перемешивание, непосредственно после сообщения мелющим телам движения увеличивают соотношение между насыпным объемом мелющих тел и объемом емкости до значений от

85 до 100 .

Изменение соотношения между объемом мелющих тел и объемом емкости осуществляют изменением объема емкости, добавлением мелющих тел, изменением центробежных сил, подвергая емкость и мелющие тела колебаниям и так далее.

Изменение соотношения между насыпным объемом мелющих тел и объемом емкости деэинтегратора в сторону увеличения от меньшего к большему вызывает уплотнение мелющих тел — увеличение насыпного количества мелющих тел, приходящееся на единицу объема камеры или рабочей зоны емкости, где находятся мелющие тела при дезинтеграции.

Перемешивание и взаимодействие мелющих тел при достижении между насыпным их объемом и объемом емкости 100Х и более, особенно при использовании полимерных мелющих тел, достигается за счет сжатия мелющих тел (шариков) в пределах упругой деформации. Сжатие на незначительную величину каждого шарика вызвано движением мешалки и прилегающих к ней слоев шариков, которые, вклиниваясь между соседними шариками, деформируют их, передавая деформацию всем остальным шарикам, увлекают их за собой. При движении смещаются слои шариков

f5

3S

55 относительно один другого. Например, при длине камеры 200 мм, диаметре шариков 0,2 мм, деформации каждого шарика на 0,25 (0,0005 мм) получают количество шариков в зоне линии, проведенной вдоль камеры 200:0,2

=1000 деформация более 1000х х0,0005=0,5, что более диаметров двух шариков. Таким образом, при незначительной деформации каждого шарика на доли микрона возможно перемещение шариков относительно один другого в зоне их перемешивания.

Способ осуществляется в емкости объемом 0,3 л баллистического дезинтегратора MJI-1 или в любом дезинтеграторе с .мкостью в виде тела вращения следующим образом.

Пример 1. В емкость дезинтегратора, свободно заполненную мелющими телами в сухом состоянии (50 от объема емкости), заливают

10 -ную суспензию микроорганизмов

Saccharomyces serevisiae. Объем дезинтегрируемой суспензии 200 мл.

Включают дезинтегратор, сообщают мелющим телам движение и перемеливаФ ют суспензию микроорганизмов, устанавливают частоту вращения вала

100 об/мин и через штуцер для заг— рузки мелющих тел непосредственно после сообщения мелющим телам движения досыпают в емкость мелющие тела вручную или автоматически, следя по амперметру за началом увеличения тока питания дезинтегратора, после чего досыпку тел прекращают. Увеличение тока показывает, что мелющие тела уплотнились и выбрали свободное пространство в емкости, т.е. увеличилось соотношение между насыпным объемом мелющих тел и объемом емкости от 50 до 100Х.

Переключают частоту вращения вала дезинтегратора на 3000 об/мин и одновременно включают секундомер и насос подачи суспензии в режим циркуляции.

Производительность насоса

500 мл/мин. Через 1,5 мин деэинтегратор выключают. Дезинтеграт сливают через выходной штуцер камеры или после расстыковки емкости с приводам.

Иикроскопированием определяют эффективность дезинтеграции, а также выход белка при дезинтеграции по

Лаури. Эффективность дезинтеграции (степень дезинтеграции) 9 1<5%, выход белка 4,22 мг/мл. Активность тест1221238 фермента НАДН-оксидазы 16,2 мЕ/мг белка.

Пример 2. Дезинтеграцию производят в дезинтеграторе с переменным объемом емкости. Заполняют емкость мелющими телами до 857 объема емкости. Изменение объема достигают введением в камеру через дополнительное отверстие в ней твердого вытеснителя. Заливают в дезинтегратор

107-ную суспенэию микроорганизмов

Saccharomyces cerevisiae. Объем суспенэии 200 мл.

Включают дезинтегратор и устанавливают частоту вращения вала 100 об/

/мин и начинают уменьшать объем камеры дезинтегратора, следя по амперметру за началом увеличения тока питания деэинтегратора, после чего уменьшение объема камеры прекращают.

Начальный объем 0,3 л, конечный

0,255 л, соотношение между насыпным объемом мелющих тел и объемом емкости 100Х

Увеличение тока показывает, что мелющие тела уплотнились и выбрали свободное пространство в емкости дезинтегратора, т.е. увеличился насыпной объем мелющих тел по отношению к объему камеры. Переключают частоту вращения вала дезинтегратора на

3000 об/мин и одновременно включают секундомер и насос подачи суспензии микроорганизмов в режиме циркуляции.

Производительность насоса 500мл/мин.

Через 1,5 мин дезинтегратор выключают. Дезинтеграт сливают через выходной штуцер дезинтегратора или при расстыковке емкости с приводом. Затем выключают насос.

Эффективность дезинтеграции определяют микроскопированием; выход белка определяют методом по Лоури.

Эффективность дезинтеграции (степень дезинтеграции) составляет 92+5X, выход белка 5,26 мг/мл. Активность тест-фермента НАДН-оксидазы

10.7 мЕ/мг белка.

Пример 3 ° Все операции в данном примере выполняют, как в примере 1, но дезинтегрируют суспензию клеток Eschericha coli штамм К10 .концентрацией 4,6 г/100 мл.

Эффективность дезинтеграции

90=5X выход белка 4,0 мг/мл. Активность тест-фермента НАДН-оксидазы

26,8 мЕ/мг белка.

Во всех примерах используют мелющие тела . шарики 0,25-0,4 мм из стирола с дивинилбенэолом. Внутренний диаметр емкости 70 мм.

Пример 4. При дезинтеграции такой же суспензии Escherichia coli, как и в примере 3, в емкости объемом

0,04 л с выполнением операций, как в примере 1, было получено: эффективность дезинтеграции 85 .57., выход белка 3,78 мг/мл. Активность тест1р фермента НАДН-оксидазы 22,5 мЕ/мг белка.

Для сравнения результатов в примерах 3 и 4 проводилась дезинтеграция, в емкости дезинтегратора ФУГ-1 с такими же мелющими телами и суспензией микроорганизмов в течение

20 мин. Эффективность дезинтеграции низкая (от 9 до 5X), в связи с чем выход белка не измерялся.

2п Для дезинтеграции бактерий дезинтеграторы с полимерными мелющими телами не используются из-за низкой эффективности дезинтеграции.

Способ позволяет дезинтегрировать бактерии полимерными шариками, что улучшает качество дезинтеграторов и удешевляет процесс дезинтеграции, так как стоимость полимерных шариков в десятки раз ниже, чем стек30

Пример 5. Дезинтеграцию проводят, как в примере 2. Заливают в камеру 107-ную суспензию клеток

Endomyces magirusice, объем суспензии 100 мл, уменьшая при этом насыпной объем мелющих тел в пределах от 100 до 603 от объема камеры.

Производительность и эффективность дезинтеграции при этом не снижается, так как оболочки этих клеток менее прочны, чем клеток приведенных в примерах 1-4, а качество субклеточных структур — митохондрий, возростает.

Одним из показателей качества является получение интактных субклеточных структур, например митохондрий, определяемое величиной дыхательного контроля.

Дыхательный контроль митохондрий составляет 2,8, что выше дыхательного контроля митохондрий, полученного по способу-прототипу 1 9.

Производительность предлагаемого способа в 2 раза выше при более высоких (на 11X) эффективности дезинтеграции и выходе белка (на 31,5X) повьппается качество продуктов дезинтеграции, возможна дезинтеграция бактерий полимерными шариками.

Использование способа повышает производительность и качество дезинтеграции.

Составитель А. Горбачева

Редактор М. Недолуженко Техред О.Гортвай Корректор В. Синицкая

Заказ 1553/34

Тираж 490

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгорол, ул. Проектная, 4

5 1

От воздействия сил сдвига и смятия клетки, попадающие между мелющими телами дезинтегрируются.

В процессе дезинтеграции вовлекаются все мелющие тела. После за полнения емкости дезинтегратора суспензией микроорганизмов и мелющими телами, взятыми в количестве от

50 до 85Х объема емкости, изменением насыпного объема мелющих тел при, дезинтеграции управляют производи тельностью дезинтеграции эа счет изменения сил сдвига и смятия.

За счет увеличения соотношения между насыпным объемом (уплотнения) мелющих тел и объемом емкости. до

221238 4

:85 е 100Х непосредственно после сообщения мелющим телам движения создают высокие напряжения сдвига и смятия, чтобы перевести дезинтеграцию из высокоскоростного процесса в низкоскоростной, а это, в свою очередь, снижает мощность, расход энергии, уменьшает тепловыделение и упрощает термостабилизацию, сни1б жает затраты на изготовление и обслуживание дезинтеграторов, упрощает их конструкцию, повышает надежность.