Тема: Совершенствование биотехнологии производства питательных сред для культивирования чумного микроба на основе сырья животного и растительного происхождения
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД ДЛЯ МИКРОБИО¬ЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 13
1.1 Среды на основе сырья животного происхождения и их использование при культивировании чумного микроба 15
1.2 Растительное сырье как основа питательных сред 27
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 39
2.1 Материалы исследования 39
2.1.1 Штаммы микроорганизмов 39
2.1.2 Реактивы, сырье 39
2.1.3 Питательные среды 39
2.1.4 Лабораторные животные 43
2.2 Методы исследования 43
2.2.1 Получение питательных сред 43
2.2.2 Методы получения питательных основ 43
2.2.3 Методы физико-химического контроля 47
2.2.4 Методы биологического контроля 48
2.3 Методы статистической обработки материала 51
ГЛАВА 3 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД НА ОСНОВЕ ЖИВОТНОГО
СЫРЬЯ 52
3.1 Разработка ускоренного способа приготовления ферментативных мясных гидролизатов 53
3.2 Сравнительная характеристика мясных основ, полученных ускоренным способом ферментации, в сравнении с классическим ферментативным и химическим видами гидролиза 54
3
3.2.1 Определение физико-химических свойств питательных основ 55
3.2.2 Аминокислотный состав кислотных, щелочных и ферментативных гидролизатов 57
3.3 Качественная оценка питательных сред, приготовленных на основе кислотных, щелочных и ферментативных гидролизатов мяса 62
3.3.1 Характеристика сред по биологическим показателям 62
3.3.2 Оценка качества сред по пигменто- и индолообразованию тест-штаммов 65
3.4 Сравнительная оценка качества полученных питательных сред
с коммерческими аналогами 67
ГЛАВА 4 ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОИ ДЛЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧСЕКИХ СРЕД 74
4.1 Определение свойств соевых питательных основ 75
4.1.1 Физико-химические показатели полученных гидролизатов 75
4.1.2 Аминокислотный состав соевых гидролизатов 78
4.2 Разработка технологии приготовления питательных сред для культивирования чумного микроба на основе соевых
гидролизатов 84
4.2.1 Сравнительное изучение ростовых качеств питательных сред, приготовленных с использованием ферментативного
гидролизата сои (бобов) 85
4.2.2 Оценка ростовых качеств питательных сред, приготовленных
из щелочных и кислотных гидролизатов сои (бобов) 88
4.2.3 Оценка ростовых качеств питательных сред, приготовленных
на ферментативной основе продуктов переработки сои 91
4.2.4 Оценка качества соевых сред по пигменто- и индолообразованию
тест-штаммов 95
4.3 Биохимические свойства чумного микроба при культивировании
его на основе соевых питательных сред 97
4
4.4 Оценка сохранения качества плотных питательных сред при
хранении соевых основ 98
ГЛАВА 5 ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД НА ОСНОВЕ ФЕРМЕНТАТИВНЫХ ГИДРОЛИЗАТОВ СОИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЧУМНОЙ ВАКЦИНЫ.. ..103
5.1 Использование питательных сред, приготовленных на ферментативных основах сои (бобов), в качестве накопительных
при культивировании вакцинного штамма чумного микроба 103
5.2 Изучение иммуногенных свойств вакцинного штамма
чумного микроба, выращенного на соевых средах 107
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 111
ВЫВОДЫ 122
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 124
ПРИЛОЖЕНИЕ 159
📖 Введение
Для проведения бактериологического исследования носителей и переносчиков возбудителя чумы при обследовании энзоотичных по данной инфекции территорий, а также производства специфических профилактических препаратов требуются качественные чувствительные питательные среды, обеспечивающие потребности роста чумного микроба. Эффективность диагностики чумы и качество бактерийных препаратов во многом определяются полноценностью состава микробиологических сред.
Разработка белковых гидролизатов, как основы для производства питательных сред, до настоящего времени привлекает внимание исследователей. В подавляющем большинстве случаев для научных и коммерческих целей применяют традиционные среды на основе мясного сырья. Условия его переработки с помощью гидролиза оказывают влияние на степень расщепления азотистых веществ. Согласно существующим методикам [25] гидролиз целесообразно вести в течение 8-14 дней. В случае массового проведения анализов в период эпидемий или стихийных бедствий, а также при внеплановом увеличении производства бактерийных препаратов, когда требуется дополнительное расходование питательных основ, такой метод ведения гидролиза оказывается неэффективным и трудоемким. Зачастую возникает потребность в ускоренном получении гидролизатов как основ для бактериологических сред.
Культивирование чумного микроба на мясных средах в целом удовлетворяет требования бактериологов. Среды обеспечивают хороший
8
рост при сравнительно небольших посевных дозах, не изменяют основных культуральных и биологических свойств микроорганизмов [7, 187]. Однако использование мяса в традиционных технологиях приготовления питательных сред увеличивает себестоимость последних, а при производстве бактерийных препаратов - и себестоимость конечного продукта. Поэтому очевидна необходимость поиска более дешевых источников белкового сырья.
В последние годы при производстве биопрепаратов возрос интерес к растительному белку, источником которого является доступное и недорогое сырье. Кроме того, использование гидролизатов растений, как основы питательных сред, позволяет устранить риск случайного введения животных или человеческих патогенов [216]. Таким сырьем может служить соя, применение которой, по нашему мнению, в питательных средах является перспективным и экономически обоснованным. Известен опыт использования соевых гидролизатов в качестве основы питательных сред, применяемых для культивирования и диагностики чумного микроба [64, 212, 213]. Но, несмотря на положительные результаты, такие среды не нашли практического использования. Усовершенствование технологического процесса приготовления соевых гидролизатов и производство на их основе полноценных питательных сред, имеющих низкую себестоимость, является актуальным для практической бактериологии и выполнения производственных задач.
Цель исследования: изучение возможности использования мясных гидролизатов, приготовленных ускоренным способом, и соевых основ при конструировании питательных сред, оценка возможности их использования для культивирования чумного микроба в диагностических целях и при производстве чумной живой вакцины.
Основные задачи исследования:
- изучить возможность проведения ускоренного ферментативного гидролиза мяса с целью использования его при приготовлении питательных сред для чумного микроба;
9
- разработать технологию получения гидролизатов сои (бобов) и продуктов ее переработки как белковой основы питательных сред для культивирования возбудителя чумы и других микроорганизмов;
- определить физико-химические и биологические свойства белковых гидролизатов, полученных различными видами гидролиза;
- провести сравнительное изучение качества питательных сред на основе мясных и соевых гидролизатов, а также их сочетаний;
- изучить возможность полной или частичной замены мясных гидролизатов соевыми в составе питательных сред, используемых при производстве вакцины чумной живой сухой.
Научная новизна. Впервые предложено при конструировании питательных сред для культивирования чумного микроба использовать гидролизаты мяса, приготовленные ускоренным способом ферментативного расщепления.
Проведен сравнительный анализ соевых гидролизатов, приготовленных ферментативным, кислотным и щелочным способами, по аминокислотному составу, физико-химическим и биологическим свойствам.
На основе сравнительного изучения культуральных, физико¬химических свойств и аминокислотного состава предложена технология приготовления питательных сред для культивирования чумного микроба из гидролизатов сои (бобов) и продуктов ее переработки. Оригинальность технологии доказывает патент Российской Федерации на изобретение № 2245362 «Питательная среда для культивирования вакцинного штамма чумного микроба».
На основании сравнительной оценки ростовых качеств различных питательных сред для накопления биомассы чумного микроба показано преимущество использования комбинированных мясных и соевых питательных основ для приготовления питательных сред, предназначенных для получения жизнеспособной биомассы чумного микроба. Оригинальность технологии доказывает патент Российской Федерации № 2241033
10
«Питательная среда для накопления биомассы вакцинного штамма чумного микроба».
Экспериментально доказана возможность и экономическая целесообразность дальнейшего изучения использования в производстве чумной живой вакцины комбинированных питательных сред на основе ферментативного гидролизата мяса и ферментативного гидролизата сои.
Практическая значимость работы. На основании полученных результатов экспериментальных данных по возможности использования ускоренного типа гидролиза для промышленного изготовления питательных сред подготовлена и утверждена ГИСК им. Л.А. Тарасевича нормативно¬техническая документация: ЭПР № 1087-01 и ФСП 42-0397-2610-02 «Питательный агар для культивирования микроорганизмов, готовый к применению (агар Хоттингера); ЭПР № 1088-01 и ФСП 42-0397-2539-02 «Питательный бульон для культивирования микроорганизмов, готовый к применению (бульон Хоттингера); на разработанные препараты получены сертификаты производства № 000049 и № 000050 и регистрационные удостоверения № 003503/01 и № 003504/01 с разрешением их медицинского применения и промышленного выпуска.
Материалы диссертации вошли в «Методические рекомендации по приготовлению питательной среды для культивирования чумного микроба на основе ферментативного гидролизата сои (бобов), контроль ее физико¬химических свойств и ростовых качеств», «Методические рекомендации по использованию жидких и плотных питательных сред на основе ферментативных гидролизатов сои (бобов и соевого молока) для культивирования чумного микроба», одобренные ученым советом СтавНИПЧИ (протоколы: № 7 от 16.07.2003; № 4 от 27.04.2005) и утвержденные директором СтавНИПЧИ.
Питательные среды, сконструированные на основе ферментативных гидролизатов мяса, полученных ускоренным способом, прошли комплексные испытания в Ставропольской государственной медицинской академии, в
11
ЦГСЭН Карачаево-Черкесской республике, на Элистинской противочумной станции, ЦГСЭН в Кабардино-Балкарской республике, ЦГСЭН в Краснодарском крае. Во всех случаях получены положительные заключения, свидетельствующие о возможности применения разработанных сред в диагностических целях.
Питательные среды, приготовленные на соевых основах, прошли комиссионную проверку на ростовые качества в лаборатории-изготовителе (лаборатории питательных сред), в лаборатории диагностических препаратов, лаборатории биолого-технологического контроля СтавНИПЧИ и признаны пригодными для культивирования чумного микроба и других микроорганизмов.
Диссертационная работа выполнена в рамках государственной темы НИР № ГР 01200109084 «Оптимизация технологии получения питательных основ и сред из животного и растительного сырья, используемых для культивирования возбудителей ООИ и других микроорганизмов».
Основные положения, выносимые на защиту
1. Питательные среды, приготовленные на основе мясного ферментативного гидролизата, полученного ускоренным способом, по биологическим показателям равноценны средам из мясных основ, подвергшихся ферментативному гидролизу традиционным методом, а также коммерческим аналогам.
2. Жидкие и плотные питательные среды, сконструированные на основе гидролизатов сои, обеспечивают полноценный рост и биохимические реакции возбудителя чумы и микроорганизмов тест-штаммов.
3. Оптимальной по показателю эффективности производственных питательных сред для культивирования чумного микроба является питательная среда, приготовленная из равных частей ферментативных гидролизатов мяса и сои с добавлением сульфита натрия.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на VIII итоговой научной конференции молодых ученых и студентов (Ставрополь,
12
2000); 3-й научно-практической конференции НПО «Питательные среды» МЗ РФ «Разработка и производство диагностических сухих питательных сред и микротест-систем» (Махачкала, 2001); научно-практической конференции, посвященной 50-летию Ставропольского научно¬исследовательского противочумного института «Эпидемиологическая безопасность на Кавказе. Итоги и перспективы» (Ставрополь, 2002); научно¬практической конференции «Карантинные и зоонозные инфекции в Казахстане» (Алматы, 2002); научно-практической конференции, посвященной 50-летию НПО «Питательные среды МЗ РФ «Разработки и стандартизация микробиологических питательных сред и тест-систем» (Махачкала, 2003); научно-практической конференции «Естествознание и гуманизм» в честь 170-летия со дня рождения Г.Н. Потанина (Томск, 2005).
Публикации. Основное содержание диссертации, выполненной в рамках НИР, отражено в 17 опубликованных работах (депонированы - 2, в материалах межгосударственных, Всероссийских конференций - 13, в патентах РФ на изобретения - 2).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 158 страницах и состоит из введения, обзора литературы, трех глав собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы, включающего 294 источника, в том числе 249 работ отечественных и 45 - зарубежных авторов. Материалы исследований иллюстрированы 18 таблицами и 14 рисунками.
✅ Заключение
2. Соевые питательные основы по качественному составу химических веществ, микроэлементов и аминокислот идентичны мясным основам, но уступают им в количественном соотношении. Общее количество в них микроэлементов (калия, натрия, кальция, железа и хлоридов) на 2 % меньше, чем в мясных. Содержание аспарагиновой и глютаминовой кислот, изолейцина, гистидина и аргинина в соевых основах было на 40 % выше, чем в мясных.
3. Ферментативные гидролизаты сои и продуктов ее переработки превосходят химические соевые основы по количеству большинства физико-химических и биохимических показателей. Содержание в них калия, натрия и железа на 25 % выше, чем в кислотных и щелочных соевых гидролизатах, но в последних количество хлоридов больше на 18 %. По общему содержанию аминокислот химические соевые гидролизаты на 57 % уступали ферментативным, а по количеству аргинина, превосходили их на 20 %.
4. Питательная среда, приготовленная из равных частей ферментативных гидролизатов мяса и сои, обеспечивает выход биомассы чумного микроба, обладающую жизнеспособностью клеток выше на 34 % по сравнению со средой, имеющей в составе один из указанных гидролизатов.
125
5. Питательные среды, полученные на основе щелочных гидролизатов сои (бобов), себестоимость которых ниже ферментативных, в отличие от сред из щелочных гидролизатов мяса, обеспечивают полноценное прорастание единичных клеток вакцинного штамма чумного микроба без добавления стимуляторов.
6. Среды, сконструированные на комбинированной соевой основе - соя (бобы) на соевом молоке, обеспечивают характерный рост возбудителя чумы на 21 % выше, чем среды на основе сои (бобов) или продуктов ее переработки.
7. В процессе хранения ферментативных соевых гидролизатов происходит нарастание аминного азота в среднем на 12 % после двух лет хранения и увеличение рН от 7,1 до 7,4 ед, что способствует улучшению ростовых качеств приготовленных из них питательных сред.



