Спосіб активації мікробіологічних процесів, прискорення росту і розмноження мікроорганізмів “комплексний біофізично-біохімічний ефект в мікробіологічних процесах”

1. Спосіб активації мікробіологічних процесів, прискорення росту і розмноження мікроорганізмів, що включає вирощування мікроорганізмів на жи 3 застосування тільки в тих мікробіологічних процесах, які використовують як джерело вуглецю сахариди з групи, що складається з цукру, крохмалю і целюлози. Відомий спосіб вирощування дріжджів родів Pichia, Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Candida i Torulopsis на середовищах з вуглеводнями, спиртами або органічними кислотами, в якому в якості активатора мікробіологічного процесу використовують культуральну рідину, отриману після культивування мікроорганізмів: представників родів Candida, Torulopsis. Trichosporon, Rhodotorula i Cryptococcus [патент Японії N 5419462, С 12 С 11/08 (36 (3) В II), 1979]. При додаванні 0,1-10,0% культуральної рідині в середовище вирощування мікроорганізмів відмічається приріст біомаси на 7-30% або збільшення виходу біомаси на 5-15%. Недоліком способу є те, що для активного росту мікроорганізмів доводиться використовувати разом з активатором росту (культуральною рідиною) живильне середовище, збагачене такими дорогими препаратами, як вітаміни: біотин, пантотенат кальцію, фолева кислота, інозит, амінобензойна кислота, піридоксин, рибофлавін, тіамін. Цей факт є основним недоліком даного способу, оскільки застосування дорогих препаратів у складі живильного середовища вирощування мікроорганізмів мало реально при промисловій реалізації способу. Відомий спосіб активації мікробіологічних процесів, прискорення росту і розмноження мікроорганізмів [міжнародна заявка РСТ (WO) N 90/03430, кл. С 12 N 5/00], в якому для посилення росту, збільшення тривалості і продуктивності культури клітин використовують живильні середовища, що містять безпротеїнові добавки, які складаються з синергідних компонентів, а також сироваткові і безсироваткові добавки, основними компонентами яких є глутамін або глутамат триптофан, попередники фосфоліпідів, наприклад холін і етаноламін. Основним недоліком даного способу є те, що активатор має складний компонентний склад, строгу стабільність якого неможливо дотримати, зважаючи на природу активатора, оскільки активатор є продуктом біологічного походження і, як всякий такий продукт, без попередньої стадії виділення і очищення індивідуальних хімічних сполук, схильний до коливань компонентного складу. Відомий спосіб стимулювання росту посівного міцелія шампіньйона на живильному середовищі, що містить зерно злаків, крейду і гіпс, в якому в живильне середовище в якості стимулятора росту вносять розчин селенату натрію [Патент России №2136141. Способ стимулирования роста посевного мицелия шампиньона. МПК A01G1/04. Опубликовано: 10.09.1999]. Недоліком цього способу є обмежена область його застосування. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб активації мікробіологічних процесів, що передбачає введення до складу середовища для вирощування мікроорганізмів активатора, в якості якого використовують суміш трьох хімічних сполук, що відносяться до групи амонійних солей арилоцто 40794 4 вих кислот загальної формули C6H4R1·R2C2H2O2·NН·С6Н15О3, де R1=Н , Сl, СН3; R2=-О, -S, -SO2, узятих в співвідношенні 1-10:110:1-10 при загальній кількості суміші 1,0·10-10 1,0·10-1г з розрахунку на 1г отримуваної або оброблюваної біомаси [Патент России №2092547. Способ активации микробиологических процессов, роста растений и клеток растений. МПК C12N1/00, C12N5/00, A01G1/00. Опубликовано: 1997.10.10]. Недоліками відомого способу є тривалий термін вирощування і обмежений вихід біомаси, що не сприяє його промисловій реалізації. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності способу за рахунок збільшення виходу життєздатних мікобактерій, прискорення їх росту і підвищення інтенсивності накопичення бактерійної маси. Це досягається за рахунок використання наночастинок біогенних металів. Запропонований, як і відомий спосіб активації мікробіологічних процесів, прискорення росту і розмноження мікроорганізмів включає вирощування мікроорганізмів на живильному середовищі, що містить мікроелементи, і введення до складу живильного середовища активатора і, відповідно до цієї пропозиції, як активатор використовують водний колоїдний розчин гідратованих наночастинок біогенних металів або наночастинок оксидів біогенних металів, або наночастинок гідроксидів біогенних металів, або їх суміш. При цьому до 100г живильного середовища додають близько 10мл водного колоїдного розчину наночастинок з концентрацією наночастинок 0,005-5мг/л. У запропонованому способі як активатор використовують водний колоїдний розчин гідратованих наночастинок біогенних металів або наночастинок оксидів біогенних металів, або наночастинок гідроксидів біогенних металів, або їх суміш. Це збільшує вихід життєздатних мікобактерій, прискорює їх ріст і підвищує інтенсивність накопичення бактерійної маси. Встановлено, що наночастинки біогенних металів сприяють регенерації тканин, стимулюючи метаболічні процеси в біологічних об'єктах. Виявлена інтенсифікація регенераційної активності при загоєнні ран у тварин при застосуванні наночастинок металів (Застосування наночасток Ag, Cu, Zn у лікуванні ран [В.Б. Борисевич, Б.В. Борисевич, О.Ф. Петренко та ін. // Здоров'я тварин і ліки. 2008. - №3. – С. 14-15], тобто посилення здатності до розмноження клітин. Цитостимулювальна властивість є характерною особливістю певних металевих наночастинок, яка може бути використана і у бактеріології, зокрема у складі живильних середовищ, особливо у тихий випадках, коли мікроорганізми ростуть або погано, або повільно. Наночастинки застосовують у вигляді водного колоїдного розчину. Це дозволяє підвищити екологічну чистоту способу і отримати екологічно чисте нетоксичне живильне середовище, яке не містить солей металів. Наночастинки металів набагато менш токсичні в порівнянні з іонною формою металів, отриманою з солей. Водний колоїдний розчин наночастинок отримують диспергуванням металевих гранул імпульсами електричного струму у 5 40794 воді [див. патент Україні на корисну модель №23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. MПK B22F 9/14. Опубл.25.05.2007. Бюл.№7]. У запропонованому способі використовують гідратовані наночастинки. Це дозволяє підвищити ефективність способу, оскільки водна оболонка наночастинок підвищує біосумісність і екологічну чистоту колоїдного розчину [див. патент Україні на корисну модель №23564. Спосіб отрімання колоїдніх розчинів металів. МПК B22F 9/14. Опубл. 25.05.2007. Бюл.№7]. Гідратовані наночастинки мають високу екологічну чистоту і не містять домішок хімічних речовин. До 100г живильного середовища додають близько 10мл водного колоїдного розчину наночастинок з концентрацією наночастинок 0,005-5мг/л. При концентрації наночастинок менше 0,005мг/л знижується біологічна активність живильного середовища і зменшується швидкість росту мікроорганізмів. Концентрація наночастинок вище 5мг/л призводить до перевищення концентрації мікроелементів, що також зменшує швидкість росту мікроорганізмів. 6 У способі застосовують наночастинки біогенних металів. До металів, що проявляють біогенну активність відносяться цинк, магній, марганець, залізо, мідь, кобальт, молібден, хром, селен, ванадій, вісмут. Залізо, мідь, марганець, цинк, кобальт, молібден, селен, хром відносяться до особливої групи незамінних мікроелементів. Приклад 1. Висіви мікобактерій були проведені з використанням музейного штаму М. bovis, а також збудників туберкульозу, виділених з патологічного матеріалу хворих на туберкульоз корів. Готували завісь М bovis штаму «Шахтар» - 1мг культури на 1мл ізотонічного розчину натрію хлориду з проведенням мікроскопії. Посіви проводили у контролі на живильне середовище Мордовського з рН 6,5 та середовище для культивування мікобактерій ДП «Ветеринарна медицина» м. Харків з рН 7,1. У досліді використовували ті ж самі середовища з уведенням до їх складу колоїдного розчину наночастинок Cu, Zn, Mg. Результати вивчення ростових властивостей мікобактерій на живильних середовищах представлено в Таблиці 1. Таблиця 1 Середовище Музейний штам М. bovis : а) середовище Мордовського б) середовище Мордовського з наночастинками Ag, Cu, Mg в) середовище «Ветеринарна медицина» (Харків) г) середовище «Ветеринарна медицина» (Харків) з наночастинками Ag, Cu, Zn Польовий ізолят М. bovis : а) середовище Мордовського б) середовище Мордовського з наночастинками Ag, Cu, Mg в) середовище «Ветеринарна медицина» (Харків) г) середовище «Ветеринарна медицина» (Харків) з наночастинками Ag, Cu, Zn Середня кількість Дні появи колоній в 4-х пробіперших корках на 10-й день лоній від початку росту Морфологічні характеристики колоній 10 3,0±0,28 R,S-форма, опуклі, матові, вологі 7 7,25±0,42*** S-форма, опуклі, матові, вологі 10 4,0±0,29● R,S-форма, опуклі, матові, вологі 7 7,75±0,21*** S-форма, опуклі, матові, вологі 10 2,25±0,49 R,S-форма, опуклі, матові, вологі 7 6,5±0,28*** S-форма, опуклі, матові, вологі 10 2,0±0,27 R,S-фopмa, опуклі, матові, вологі 7 6,75±0,42 S-форма, опуклі, матові, вологі Примітка: *** Р