Факультет

Студентам

Посетителям

Общие закономерности роста мицелия грибов на жидких средах

Одной из важных задач при культивировании мицелия съедобных грибов является характеристика роста этих грибов.

Под ростом понимают необратимое увеличение количества живого вещества, сопровождаемое увеличением и делением клеток. Кроме увеличения клеток или биомассы рост также характеризуется определенной морфологической дифференциацией мицелия.

При культивировании на жидких средах о росте гриба прежде всего судят по изменению сухой массы мицелия. Массу мицелия обычно определяют в динамике. Мицелий промывают на фильтре или центрифугируют для удаления культуральной жидкости и сушат до постоянной массы. Желательно параллельно с определением сухой массы мицелия проводить также его микроскопическое изучение (характер роста мицелия, наличие спороношения, появление клеточных включений и т. д.). Полученные результаты позволяют полнее охарактеризовать стадии роста и процесс морфогенеза.

Отбор проб производится через определенные промежутки времени в зависимости от скорости роста, например через 3, 6, 9, 12, 24, 48, 72 ч и т. д. При выращивании грибов в пробирках или колбах на качалках для определения сухой массы и других исследований снимают параллельные колбы или пробирки, что позволяет не уменьшать и без того небольшой объем культуральной жидкости и избежать возможности загрязнения. При выращивании в ферментерах различной емкости берут пробы 10 мл и больше, соблюдая правила стерильности. На современном ферментере отбор проб производится автоматически. Кроме учета биомассы, отмечают изменения pH среды, а также других показателей в зависимости от свойств гриба и цели проводимой ферментации.

Определение сухой массы мицелия является наиболее употребительным измерением роста. Широко используется также определение роста по общему клеточному азоту, характеризующему синтез протоплазмы. Большую точность обеспечивает определение содержания общего азота (метод микро-Кьельдаля и микродиффузионный метод определения аммиака), а также определение общего содержания углерода (по Ван Сляйку-Фолчу).

Наиболее четко с ростом мицелия коррелируют содержание белка, активность дыхания, потребление источников питания. Однако следует иметь в виду, что рост мицелия не всегда коррелирует с образованием отдельных метаболитов, а в некоторых случаях отмечается обратная зависимость. Так как рост культуры характеризуется прежде всего увеличением биомассы, то важным показателем роста является количество биомассы к концу опыта, т. е. урожай. Под урожаем понимают разность между максимальной и исходной массой мицелия: х = хmax — х0. Эту величину выражают в граммах. Особенно важное значение имеет отношение урожая к количеству потребленного субстрата (x/s). Если обе эти величины выражаются в весовых единицах, то отношение — называют экономическим коэффициентом (у): у = x/s. Молярным экономическим коэффициентом (ym) называют отношение урожая (в граммах) к числу молей потребленного субстрата. Время, в течение которого происходит удвоение мицелиальной массы, называется временем удвоения.

При внесении мицелия в питательную среду рост продолжается до тех пор, пока содержание какого-нибудь из необходимых компонентов не достигнет минимума, после чего рост прекращается. Если на протяжении периода роста не прибавлять в среду питательных веществ и не удалять конечных продуктов обмена, то создается популяция клеток в ограниченном жизненном пространстве, т. е. статическая культура. Типичная кривая роста в статической культуре, описывающая зависимость логарифмов числа клеток или биомассы, имеет S-образную форму. На этой кривой различаются несколько фаз роста, сменяющих друг друга в определенной последовательности и более или менее выраженных. Продолжительность той или иной фазы зависит от видовых особенностей культивируемого гриба, состава питательной среды, густоты инокулюма, степени аэрации и других условий культивирования. Различают такие основные фазы роста в статической культуре: 1) начальная (лаг-фаза) 2) экспоненциальная (логарифмическая) фаза; 3) стационарная фаза; 4) фаза отмирания. Для спорообразующих грибов В. И. Билай выделяет еще и фазу прорастания спор.

Лаг-фаза охватывает промежуток времени между инокуляцией и достижением максимальной скорости роста. Продолжительность этой фазы зависит от пригодности для роста питательной среды, возраста посевного мицелия и способа его предварительного культивирования. Адаптация к новым условиям может быть связана с перестройкой условий синтеза нуклеиновых кислот и ферментов, индукцией новых ферментов. Длительность лаг-фазы — важный параметр для характеристики свойств штамма или пригодности среды.

Экспоненциальная фаза роста характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клеток и накопления биомассы. Было показано, что грибы растут экспоненциально до тех пор, пока имеется пространство для нитчатого типа роста. Когда же образуются шарики и доступ питательной среды из-за плохой диффузии лимитируется, тогда рост происходит по кубическому типу. Истинный экспоненциальный рост легко измеряется до концентрации мицелия 10—15 г/л сухой массы. Для точных опытов по изучению роста в качалочной культуре Г. Л. Соломонс предлагает производить измерения в ограниченных пределах по сухой массе (150—200 мг/100 см3). Инокулюм вносят в небольших количествах. Измерения можно вести как по сухой массе, так и по оптической плотности мицелиальной культуры.

Стационарная фаза наступает тогда, когда количество клеток или биомасса перестает увеличиваться. Снижение скорости роста обусловливается уменьшением концентрации субстрата, снижением парциального давления O2, увеличением плотности популяции, накоплением токсических продуктов обмена и т. д. Переход от экспоненциальной к стационарной фазе роста происходит постепенно. Количество биомассы, достигнутое в стационарной фазе, называется выходом, или урожаем.

Фаза отмирания характеризуется экспоненциальным снижением жизнеспособности клеток, происходит лизис клеток иногда под действием собственных ферментов (автолиз).

На жидких средах мицелий можно выращивать поверхностно, т. е. в стационарной культуре (когда гриб образует на поверхности слоя жидкости более или менее плотную мицелиальную пленку), и глубинно, т. е. в слое жидкости.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: