Способ определения концентрации микроорганизмов в процессе ферментации Советский патент 1975 года по МПК G01N15/06 C12K1/00 

1

Изобретение относится к микробиологии, а именно к способам определения концентрации микроорганизмов в процессе ферментации, и может быть использовано в микробиологической, молочной и хлебопекарной промышленности.

Известны способы количественного определения микроорганизмов, основанный на прямом взвешивании биомассы и различных оптических свойствах микроорганизмов в культуральной среде. Однако эти способы связаны с периодическим отбором проб.

Для осуществления постоянного контроля за процессом ферментации согласно нредлагаемому способу концентрацию микроорганизмов в процессе ферментации определяют по величине электрического заряда.

Предлагаемый способ определения концентрации активных клеток основан на том, что живая активная клетка имеет электрический заряд по отношению к внешней среде. Для пояснения способа на фиг. 1 схематично изображен датчик, на фиг. 2 - графики, полученные при осуществлении предлагаемого способа.

Для определения концентрации микроорганизмов применяют датчик 1, шесть электродов которого прикреплены к фторопластовой основе (см. фиг. 1). Датчик 1 помещают внутрь ферментера 2 и стерилизуют вместе со средой.

На первый и шестой электроды датчика подают постоянное напряжение 1,5 в с силой тока 50 ма. Более высокое напряжение нежелательно, так как в этом случае возможно выделение атомного водорода, что оказывает влияние на стабильность работы прибора.

Второй с третьим, четвертый с пятым электроды замыкают между собой. Каждую замкнутую пару подключают к регистрирующему

прибору 3.

К крайним электродам подключают источник 4 постоянного тока. При подаче напряжения на крайние электроды между ними возникает электрическое поле, которое приводит к

распределению катионов и анионов в среде к противоположно заряженным электродам. В результате этого между средними электродами появляется ионный «вакуум.

Благодаря общему электрическому полю и

ионному «вакууму между средними электродами возникает самостоятельное электрическое поле, потенциал которого в 60 раз меньше потенциала общего электрического поля. Электрическое поле между третьим и четвертым электродами имеет потенциал, близкий к потенциалу, который создается между клеткой и средой. Разность потенциалов между клеткой и средой улавливается средними электродами. Сумма зарядов клеток или сумма разности потенциалов между всеми клетками и средой прямо пропорциональна количеству клеток, находящихся в среде.

Датчик, опущенный в ферментер, регистрирует сумму разности потенциалов между клетками и средой, поэтому его показания прямо пропорциональны общему количеству клеток.

Таким образом, по мере роста микроорганизмов в ферментере, показания датчика меняются и концентрацию клеток определяют по изменяющейся величине потенциала датчика.

Учитывая, что величина заряда клетки зависит от вида микроорганизма, т. е. от природы клетки, необходимо предварительно провести контрольные опыты и найти среднюю величину заряда одной клетки.

Для удобства пользования предлагаемым способом показания прибора в милливольтах выражают в граммах сухих клеток, оптической плотности. Зная чему соответствует 1 мв, по кривой показаний прибора в мв рассчитывают количество биомассы в любой момент ферментации.

Пример. В ферментере выращивают дрожжи Saccharomyces fragilis на молочной сыворотке. При этом показания датчика регистрируют и изображают в виде кривой I (см. фиг. 2). Для контроля определяют количество дрожжей известными методами: по оптической плотности клеток, по весу сухой биомассы (т. е. путем отбора проб). Результаты изображены на графике кривой П и кривой П1.

Предмет изобретения

Способ определения концентрации микроорганизмов в процессе ферментации, отличающийся тем, что, с целью постоянного контроля за процессом ферментации, концентрацию микроорганизмов определяют по

величине электрического заряда.

т

I

I

4

I

s

- UO

- 100

WD

- 75

- 30

Q,15

20

- 50

0,50

25

w

0,25

W

20

29

15

15