Способ непрерывного автоматического определения концентрации глюкозы в процессах культивирования микроорганизмов

Способ непрерывного автоматического определения концентрации глюкозы в процессах культивирования микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

907066

Союз Советсннк

Соцнапнстнчесинк

Pecnydnw

ОП MCAHNß

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 06. 80 (21) 2938129/28-13 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23. 02. 82 ° бюллетень М 7

Дата опубликования описания 23.02.82. (Ы)М. Кл.

С 32 Н 1/00

Ркуаарстваеыб кемктет

СССР ао делан изабрвтеикб и аткрмтк11 (53) УДК 664. 162. .048 (088. 8) В.В.Бирюков, С.Б.Ицыгин, В.M.Êàíòåðå, В.Ф.Башувкин

Э.В.Ралис, Г.И.Денис, H.Â.Ìåéçåðàéòèòå и В.ЕЕ.Краняускас

t (72) Авторы изобретения

1

Всесоюзный научно-исследовательский инстит т антибиотиков (71) Заявитель (54) СПОСОБ НЕИРЕР11ЕВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛЮКОЗЫ

В ПРОЦЕССАХ КУЛЪТИБИРОБАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к бродильным производствам, а именно к способам и аппаратуре для контроля параметров микробиологического синтеза, и сможет найти применение при автоматическом контроле и регулировании кон5 центрации глюкозы при культивировании бактерий, продуцентов антибиотиков, дрожжей, ферментов, аминокислот, а также в других бродильных произ10 в од с тв ах.

Известен способ непрерывного автоматического определения концентрации глюкозы в культуральной жидкости в процессе культивирования микl5 роорганиэмов, предусматривающий измерение величины концентрации растворенного кислорода в ферментной мембране 1 ).

Однако известный способ не обес" печивает достаточной точности определения.

Цель изобретения — повышение точности °

Указанная цель достигается тем, что при осуществлении способа не прерывного автоматического определения концентрации глюкозы в культуральных жидкостях в процессах культивирования микроорганизмов, предусматривающего измерение величины концентрации растворенного кислорода в ферментной.мембране, дополнительно определяют величину концентрации растворенного кислорода в культуральной жидкости, устанавливают разницу между измеренными величинами, добавляют периодически заданную дозу глюкозы и определяит отношение приращения разницы величин концентраций растворенного кислорода в культуральной жидкости и в фермент" ной мембране к заданному приращении концентрации глюкозы, а концентрацию глюкозы в культуральной жидкости устанавливают по полученному отношению и разности между величинами концентраций растворенного ки907066 слорода в культуральной жидкости и в ферментной мембране.

Способ заключается в том, что в фермент устанавливается датчик парциального давления растворенного кислорода, измеряющий концентрацию растворенного кислорода в культуральной жидкости, и глюкозочувствительный ферментный электрод с кислородным детектированием, измеряющий концентрацию растворенного кислорода в ферментной мембране. Сигналы от датчиков поступают на устройство, где автоматически производится их вычитание. Процедура измерения разницы показаний осуществляется непрерывно автоматически, а измеряемая величина регистрируется на диаграмме самопишущего прибора. Зависимость между разницей показаний электродов и концентрацией глюкозы — линейная в широком диапазоне концентрации глюкозы, определяемым чувствительностью ферментной мембранъ . При нулевой концентрации глюкозы разность показаний электродов равна нулю.

Для нахождения крутизны градуировочной зависимости в ферментер периодически добавляют заданную дозу раствора глюкозы. При этом концентрация глюкозы в среде быстро изменяется на известную величину, которую заранее вычисляют. На диаграмме записи разницы показаний электродов фиксируется приращение, «оответствующее заданному изменению концентрации глюкозы в культуральной жидкости. После этого скачка разница показаний постепенно снижается за счет потребления глюкозы микроорганизмами. Крутизну градиуровочной зависимости определяют как отношение приращения разницы величин концентраций растворенного кислорода в культуральной жидкости в фер-! ментной мембране к заданному приращению концентрации глюкозы в культуральной жидкости. Уточнение крутизны градиуровочной зависимости проводят периодически с интервалом, зависящим от скорости ее дрейфа.

Определение концентрации глюкозы в культуральной жидкости производят непрерывно путем деления ве;личины разницы показаний электродов .на величину. крутизны градиуровочной зависимости.

Одним из вариантов осуществления способа является компенсация дрейфа крутизны градуировочной характеристики с помощью регулировки коэффициента усиления измерительной схемы вторичного прибора. При этом определение концентрации глюкозы производят непрерывно только по величине разницы концентраций растворен1О ного кислорода в культуральной жидкости и в ферментной мембране, а дрейф крутизны градуировочной характеристики периодически компенсируют регулировкой коэффициента уси-!

5 ления. Процедура добавления заданной дозы глюкозы и компенсации дрейфа градуировочной характеристики может быть легко автоматизирована.

Пример. Измерение концентра20 ции глюкозы в ферментере при выращивании культуры Sh. flåxïåri 2а.

В лабораторном ферментере емкостью

60 л осуществляют культивирование

Sh. flexneri 2а на среде Хотингера

25 с непрерывным дозированием 407.-ного раствора глюкозы со скоростью

50 мл/ч, начиная с 3-х ч от начала ферментации.

В аппарате непрерывно производят

ЗО измерение парциального давления растворенного кислорода мембранным электродом гальванического типа и показаний глюкозочувствительного ферментного электрода с кислородным детектированием. Вычитание сигналов от электродов производят на операционном усилителе, при этом непрерывно измеряют разницу показаний электродов самопишущим потенциометром с диапазоном измерения 0-100 мВ и фиксируют на диаграмме с равнопроцентным масштабом.

Перед загрузкой определяют коэфМ фициент пропорциональности градуировочной характеристики (крутизну)., который составляет 20 делений шкалы на О,QlЕ глюкозы, т.е. вся шкала самопишущего прибора составляет

5О 0-0,05Х глюкозы.

Через час после посева измеряемый сигнал на диаграмме самопишущего прибора соответствовал 78 делениям.

Затем в ферментер подают фиксированную дозу 507.-ного раствора глюкозы, равную 6 мл. При подаче этого количества раствора глюкозы ее кон6 6 составляла 20 делений шкапы íà 0 01Х глюкозы.

Через два часа вновь подают фиксированную дозу "50X-ного раствора глюкозы, изменяющую концентрацию глюкозы в среде на 0,0)X. При этом приращение соответствует 18,5 деленил на 0,01Х, а коэффициент пропорционапьности градуировочной зависимости, составляющий 18,5 делений на 0 01Х вновь корректируют до ве" личины 20 делений на 0,01Х. Проверку и корректировку коэффициента пропорциональности градуировочной зависимости производят каждые 2 ч.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Концентра ция глюко зы по rpa дуировочной харак теристике

Концентрация глюкозыу определенная химическим методом (глюкозооксидазным) Показания самописца деления диаграм

M6l

Расход подаваемого рН

Парциальное

Количес т во клеВремя от на, чала фермен тации, ч давление растворенного кислорода, Х насыщения ток, млн/мл

Возду хат л/мин

07 71 78

0,042

0,038

0,032

0,041

0,036

0,029

19

104

78 0 7 7 2 72

59 0,7 7,2 52

42 2 2 7 2 66

43 - 2,7 7,2 53

56 2,7 7,2 48

37 3,2 7,2 35

504

IS 5

1680

0,033 0,034

6720

01026

0,025

0,028

0,024

0,019

0,015

10480

11200

0,017

18,5

29000

7 а

0,016

7 5

46 5

33231

Использование изобретения обеспе- имости продукта на ЗХ и даст годочивает возможность оптимального вве- вой экономический эффект 200 тыс. руб. дения процессов биосинтеза и позволит увеличить выход целевого продук та и снизить затраты дорогостоящего Формула изобретения глюкозного субстрата, например при производстве пенициллина, что повлечет на собой повышение выхода антибиотика íà 4Х и снижение себестоСпособ непрерывного автоматического определения концентрации глюкозы в

5 90706 центрация в культуральной жидкости

:из расчета на 30 литров среды в аппарате изменилась на 0,01Х а приращение измеряемого сигнала составило 19 делений. По полученным данным определяют коэффициент пропорциональности градуировочной характеристики, который составил 19 делений на 0,01Х глюкозы. По найденному коэффициенту пропорциональности уточ- 1о няют концентрацию глюкозы в аппарате, которая в этот момент составляла 0,041Х а по шкапе прибора равна 0,039Х. Корректировку коэффициента пропорциональности произ- 15 водят с учетом полученных значений таким образом, чтобы его величина

Коэффициент пропорционапьности градуировочной харак теристики деления диаграьиы на 0,01Х

907066

Составитель Н.Арцыбашева

Редактор H.Ïóøíåíêoâà Техред А. Ач

Корректор 11.Ьокшан

Заказ 519!34 Тираж 505

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

1!од лис лое

Филиал П1П! "1!атент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 процессах культивирования микроорганизмов, предусматривающий измерение величины концентрации растворенного кислорода в ферментной мембране, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно определяют величину концентрации растворенного кислорода в культуральной жидкости, устанавливают разницу между измеренными величинами, добавля-10 ют периодически заданную дозу глю.козы и определяют отношение приращения величины разницы концентраций растворенного кислорода в культуральной жидкости и в ферментной мембране к заданному приращению концентрации глюкозы, а концентрацию глюкозы н культуральной жидкости устанавливают по полученному отношению и разности между величинами концентраций растворенного кислорода в культуральной жидкости и в ферментной мембране.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Микробиологическая промышленность, В 5, 1976, с. 17.