Изучение свойств бактериальной суспензии и ее применение в подготовительных процессах переработки мехового сырья

Таким образом, полученные результаты будут способствовать разработке оптимальных параметров процесса ферментативного обезволашивания кожевенного сырья [27].

Целью исследования Г.И Ярецкас, Н.М. Шибаковской, О.Н. Мацевичене, А.К. Струмскене явились разработки технологии применения нового ферментного препарата мальтавоморина Г10Х для обработки шкурок кролика, определение изменений основных структурных элементов кожевой ткани шкурок после обработки ферментом и определение качественных, физико-механических и химических свойств готовых шкурок.

Исследование проводили на шкурках кролика пресно-сухого способа консервирования с толщиной кожевой ткани более 0,7 мм, одинаковых по площади, сортности (2), однородных по плотности. Ферментный препарат мальтавоморин Г10Х использовался для отмоки.

Результаты производственных опытов показали, что применение данного ферментного препарата для отмоки шкурок кролика сокращает процесс на 16-20., улучшает качество готовых шкурок за счет их мягкости и пластичности, почти полностью исключает получение грубых шкурок, снижает количество порванных шкурок и увеличивает выход готовой продукции в среднем на 3,3% по сравнению с типовой методикой выделки [28].

Таким образом, на основании литературного обзора можно сделать вывод, что ферменты для кожевенного и мехового производства имеют огромное значение, так как их применение сокращает длительность процессов, способствует меньшему загрязнению сточных вод, то есть вносит вклад в решение экологических проблем, также обеспечивает увеличение выхода площади готового полуфабриката, позволяет повысить качество готовой продукции, а значит, дает значительный экономический эффект.

2. Объекты и методы исследования

Целью дипломной работы являлось изучение свойств бактериальной суспензии, с последующим применением в подготовительных процессах переработки мехового сырья.

Для выполнения эксперимента был составлен сетевой график, представленный на рисунке 1.

Рисунок 1 - Сетевой график дипломной работы

2.1 Объекты исследования

Объектом исследования в дипломной работе являлись жировые вещества различной химической природы: синтетический - Tanning Oil G; модифицированный - сульфатированный рыбий жир; природные - нерпичий, свиной и шерстный, а также микроорганизмы, выделенные из жира нерпы и шерстного жира (H, Нв, В) и из сточных вод после проведения процесса обезжиривания меховой овчины (3, 7).

TANNING OIL G - эмульгатор модифицированный, непротравляющий неокисляющий жир. Применение в процессе жирования овчин после крашения, рекомендуемая концентрация - 2 г/дм3. Преимущество - очень богат питательными жирами.

СУЛЬФАТИРОВАННЫЙ РЫБИЙ ЖИР - продукт сульфатирования жидкой фракции рыбьего жира, густая жидкость от коричневого до темно- коричневого цвета. Получают обработкой ворвани серной кислотой с последующей промывкой и нейтрализацией. Применяется в качестве основных эмульгирующих жиров при составлении смесей для жирования кож всех видов.

СВИНОЙ ЖИР - мазеобразная масса от белого до темно- коричневого цвета. Получают вытапливанием, центрифугированием или прессованием. Применяют для производства мыла.

НЕРПИЧИЙ ЖИР - жидкость от светло- желтого до темно- коричневого цвета. Получают вытапливанием, экстрагированием, прессованием и сепарированием.

ШЕРСТНЫЙ ЖИР - густая пастообразная масса бурого цвета. Внем содержатся кроме воска свободные жирные кислоты, глицериды, белки, слизи, красящие вещества, минеральные примеси.

2.2 Методы исследования

2.2.1 Методика приготовления питательных сред для культивирования микроорганизмов

Мясопептонный агар (МПА)

При культивировании микроорганизмов большое значение имеет обеспечение их соответствующим питанием. Белковой основой для всех сред является питательный бульон. Основой для приготовления мясопептонного бульона (МПБ) является мясная вода. Ее готовят следующим образом: 15 г сухого бульона растворяют в 1 дм3 дистиллированной воды и кипятят 1-3 мин. Для приготовления плотной питательной среды МПА к 1 дм3 МПБ добавляют 2-2,5% агар-агара от объема среды и расплавляют в автоклаве.

Синтетическая среда Рана

В 1 дм3 дистиллированной воды растворяют соли следующего состава (г/дм3): K2НPO4-5,0; CaCl2-1,0; (NH4)3PO4-5,0; NaCl-следы; FeCl3*7H2O-следы; MgSO4 *7H2O-1,0. В качестве источника углерода используют жир в количестве 1 г/дм3. Для приготовления плотной синтетической среды добавляют агар-агар в количестве 2-2,5% от объема жидкой среды и расплавляют в автоклаве при давлении 1атм.

2.2.2 Выделение чистой культуры методом разведений

Разведения делают в стерильной водопроводной воде. Готовят определенный объем этого раствора и стерилизуют при 1 атм. В ходе одного опыта пользуются постоянным коэффициентом разведения, т.к. в этом случае уменьшается вероятность ошибки. Чаще всего делают десятичные разведения. Для этого берут пробирку с 10 см3 стерильного раствора и переносят стерильной пипеткой 1 см3 исследуемого материала в данную пробирку. Суспензию этого разведения тщательно перемешивают с помощью новой стерильной пипетки, вбирая в пипетку и выпуская из нее полученную смесь несколько раз. Это обеспечивает перемешивание суспензии и уменьшает адсорбцию клеток на стенках пипетки. Затем этой же пипеткой берут 1 см3 полученного разведения и переносят его во вторую пробирку. Таким образом, готовят и последующие разведения. Степень разведения определяется предполагаемым количеством микроорганизмов в образце и соответственно число разведений тем больше, чем больше микроорганизмов в исходном субстрате.

Для приготовления каждого разведения обязательно используют отдельную пипетку. Пренебрежение этим правилом может привести к получению ошибочного результата. Ошибка связана с адсорбцией микроорганизмов на стенках пипетки, в результате чего не все клетки удаляются из пипетки при приготовлении соответствующего разведения. Часть клеток, оставшаяся на стенках пипетки, может затем попасть в одно из последующих разведений, что и явится причиной получения завышенного результата.

2.2.3 Посев на агаризованные среды в чашки Петри

В стерильные чашки Петри наливают расплавленную на кипящей водяной бане агаризованную среду, по 20-30 см3 в каждую. Чашки оставляют на горизонтальной поверхности, пока не остынет агар. Для посева отбирают чашки, среда в которых осталась стерильной. Когда используют элективные среды или выделяют и учитывают микроорганизмы, требующие повышенной влажности, посев проводят сразу же или вскоре после застывания агара.

Посев делают из определенных разведений в зависимости от предполагаемого количества микроорганизмов в исследуемом субстрате. Стерильной пипеткой наносят определенный объем (обычно 0,05; 0,1 или 0,2 см3) соответствующего разведения, предварительно тщательно перемешанного, на поверхность агаровой пластинки в чашки Петри. Этот объем распределяют по поверхности среды стерильным шпателем. Затем этим же шпателем проводят по всей поверхности во второй чашке, куда посевной материале вносили. При выявлении микроорганизмов, количество которых в субстрате относительно не велико, посевной материал распределяют по поверхности среды только в одной чашке.

Из каждого исследуемого разведения делают таким образом 2 - 3 параллельных высева. Для параллельных высевов из одного разведения можно пользоваться одной пипеткой и одним шпателем. Для посевов из разных разведений используют другую стерильную пипетку и другой шпатель. Чашки с засеянными средами помещают в термостат, отрегулированный на определенную температуру, благоприятную для развития выявляемых микроорганизмов.

Подсчет выросших колоний проводят через определенное время после посева, которое зависит от скорости роста выявляемых микроорганизмов на используемой в опыте среде и данной температуре.

Подсчитывают количество колоний, выросших при высеве из определенного разведения на двух (одной) чашки Петри. Результаты параллельных высевов суммируют и определяют среднее число колоний, выросших при высеве из этого разведения. Колонии считают, как правило, не открывая чашки. Для удобства отмечают просчитанную колонию точкой на наружной стороне дна чашки, пользуясь стеклографом или чернилами по стеклу. При большом количестве колоний дно чашки делят на секторы, подсчитывают количество колоний в каждом секторе и результаты суммируют или используют полуавтоматические счетчики.

2.2.4 Изучение морфологии бактерий

Морфологические свойства изучают путем микроскопирования окрашенных мазков, приготовленных из исследуемой колонии. При этом отмечаются формы микробных клеток, характер их расположения, наличие спор, капсул, жгутиков тинкториальная способность (окрашивание по методу Грама), определяют чистоту культуры. Кроме просмотра окрашенных мазков, устанавливают наличие жгутиков путем исследования культур на подвижность в препаратах «висячая» или «раздавленная» капля, а также путем посева культуры на полужидкий мясопептонный агар (подвижные бактерии вызывают помутнение агара, а неподвижные растут по уколу).

Из колоний готовят мазки, затем окрашивают по Граму, Трухильо, проводят окраску жгутиков по Леффлеру.

Техника окраски по Граму заключается в следующем:

- На обезжиренном стекле делают мазки микроорганизмов. Мазки высушивают на воздухе и фиксируют под пламенем горелки;

- Мазки окрашивают в течение 1 мин генцианвиолетом;

- Препарат промывают в слабой струе водопроводной воды в течение 2 с.;

- Окрашивают препарат раствором Люголя в течение 1 мин.;

- Промывают препарат слабой струей водопроводной воды;

- Погружают препарат на 30 секунд в 96 %-ный спирт, взбалтывая последний, после чего препарат подсушивают промокательной бумагой;

- Окрашивают мазки раствором фуксина Пфейффера в течение 30 с.;

- Промывают препарат в слабой струе водопроводной воды до исчезновения окраски в стоке, подсушивают промокательной бумагой и микроскопируют.

Грамположительные бактерии окрашиваются в синий или фиолетовый цвет, а грамотрицательные - в красный.

Окраска по Трухильо заключается в следующем:

- Мазок фиксируют жаром;

- Наносят водный раствор малахитовой зелени (2 %) и в течение 3 мин подогревают на спиртовке до отхождения влаги;

- Промывают водой;

- Опускают на 1 мин в 0,25 % - ный водный раствор основного фуксина;

- Промывают водой;

- Высушивают фильтровальной бумагой и микроскопируют.

При таком методе окраски споры окрашиваются в зеленый цвет.

Окраска жгутиков по Леффлеру:

- Мазок заливают на 15-20 минут протравой Леффлера, необходимо следить, чтобы протрава не подсыхала;

- Препарат промывают дистиллированной водой;

- Окрашивают карболовым фуксином Циля в течении 3 минут;

- Высушивают фильтровальной бумагой и микроскопируют.

Клетки и жгутики окрашиваются в красный цвет.

2.2.5 Методика изучения культуральных свойств

Культуральные свойства определяют по характеру роста микробной культуры на плотной и жидкой питательных средах. Характер роста на плотной питательной среде изучают с подробным описанием формы, величины, цвета, поверхности, консистенции, краев и структуры колоний, образованных на синтетической питательной среде.

Микроскопическое изучение колоний проводят под микроскопом. Рассматривая колонии в проходящем свете невооруженным взглядом, описывают следующее: форму колоний; диаметр колоний; цвет, который обуславливается пигментом; рельеф колоний; поверхность; ее блеск, прозрачность; характер краев колоний; структуру колоний, ее консистенцию.

Для определения отношения микроорганизмов к кислороду делают посев уколом на мясопептонный агар (МПА). Посев уколом проводят бактериологической иглой путем прокалывания столбика агара в средней части, следя за тем, чтобы игла нигде не подходила к стенкам пробирки. Не доводя на сантиметр до дна пробирки иглу извлекают и обжигают над пламенем спиртовки.

2.2.6 Метод раздавленной капли

Применяется при исследовании морфологии и подвижности микроорганизмов.

Каплю микробной суспензии помещают на поверхность чистого обезжиренного предметного стекла. При работе с культурой, выросшей на твердой среде, на предметное стекло наносят каплю водопроводной воды, затем стерильной пипеткой берут небольшое количество культуры и перемешивают ее в капле. Покрывное стекло помещают ребром на предметное и осторожно помещают его на суспензию, следя за тем, чтобы между стеклами не было пузырьков воздуха. Избыток жидкости удаляют полоской фильтровальной бумаги.

2.2.7 Определение общего количества микроорганизмов (КОЕ)

Сущность метода заключается в определении в 1 см3 воды общего содержания мезофильных аэробов и факультативных анаэробов при культивировании на синтетической питательной среде при температуре 40 С в течении 24 часов. Определение начинают с приготовления разведений. Для этого в несколько пробирок наливают 10 см3 стерильной воды. В первую пробирку стерильной пипеткой добавляют 1 см3 исследуемой воды. Новой стерильной пипеткой вносят пробу в пробирку со стерильной водой, после чего этой же пипеткой набирают 1 см3 из приготовленного разведения и переносят во вторую, из второй в третью и т. д. Из каждой пробы делают посев не менее двух различных объемов, выбранных с таким расчетом, чтобы на чашках выросло от 30 до 300 колоний. По истечении 24 часов при температуре 40 С подсчитывают число выросших колоний. Если выросло большое количество колоний, то дно чашки делят на секторы и подсчет ведут в каждом отдельном секторе. Результаты подсчета выражают в количестве бактерий на 1 см3 анализируемой воды с учетом посеянного объема.

2.2.8 Приготовление бактериальной суспензии

Стерильную жидкую синтетическую среду разливают в стерилизованные конические колбы по 100 см3.

Для получения биомассы исследуемой культуры микроорганизмов, делают посев на скошенный агар.

Подготовленные таким образом культуры инкубируют в термостате 24 ч при температуре (385)С, по окончании чего в пробирки с микроорганизмами вводят 5 см3 соответствующей жидкой синтетической среды, осуществляя процесс механического воздействия. Приготовленную таким образом бактериальную суспензию вносят в колбы, содержащие по 100 см3 соответствующей жидкой синтетической среды.

Культивирование микроорганизмов проводят в термостате при температуре 385С, с переменным механическим воздействием, осуществляемом на Shaker Type, с частотой колебаний 200 об/мин, амплитудой 6 по 2 ч в сутки.

2.2.9 Определение протеолитических свойств микроорганизмов

Протеолитические свойства проявляются выделением во внешнюю среду протеолитических ферментов, которые расщепляют белки до промежуточных продуктов (пептоны, полипептиды, аминокислоты) или до продуктов конечного распада (индол, сероводород, аммиак и др.)

Для выявления протеолитических ферментов исследуемую культуру засевают в питательную среду, содержащую тот или иной белок (МПЖ, молоко и др.)

Посевы в МПЖ культивируют 5...7 суток при комнатной температуре, так как желатин расплавляется в термостате. Микробы, обладающие протеолитическими свойствами, разжижают желатин. Многие протеолитические микроорганизмы дают разный характер разжижения: послойное (идущее ровно, сверху вниз), воронкообразное, кратерообразное, реповидное, в форме чулка и т. д.; микроорганизмы, не обладающие протеолитической способностью, дают в МПЖ рост без разжижения желатина.

2.2.10 Определение индолообразования

Определение индола проводят по методу Морелли, путем использования полосок фильтровальной бумаги, смоченных горячим насыщенным раствором щавелевой кислоты (12 %-ным) и высушенных термостате. Бумажки помещали под пробку в пробирку с бульонной культурой. Культуру выращивают в течении трех суток в термостате, после чего определяют резуьлтаты взаимодействия продуктов жизнедеятельности микроорганизмов с щавелевой кислотой. Положительная реакция - порозовение нижней части бумажки.

2.2.11 Обнаружение сероводорода

Для обнаружения сероводорода делается посев уколом (внутрь столбика) по стенке в агар с ацетатом свинца (МПА с 5 % пептона и 0,25 % ацетата свинца) или в пробирку с МПБ, в которую под пробку над средой помещается полоска стерильной фильтровальной бумаги, пропитанной раствором ацетата свинца. Если исследуемая культура при разложении белка выделяет сероводород, то появляется темно-бурое окрашивание (почернение) по месту укола в плотной среде или на фильтровальной бумажке (в МПБ).

2.2.12 Определение аммиака

Определение аммиака начинают с того, что под пробирку с бульонной культурой помещают розовую лакмусовую бумажку, культуру термостатируют при 370С в течение 1...3 суток. При наличии аммиака лакмусовая индикаторная бумажка приобретает синюю окраску.

2.2.13 Определение редуцирующей способности

Редуцирующую способность определяют посевом культуры на молоко с метиленовым синим. К стерильному молоку добавляют по капле 1 %-ный водный раствор метиленового синего до голубого окрашивания. После культивирования засеянного материала бактерии, обладающие редуцирующей активностью, обесцвечивают лакмусовое молоко (под редукцией понимают химический процесс, заключающийся в отщеплении от вещества кислорода или присоединении к нему водорода).

2.2.14 Определение каталазы

Для определения каталазы в 3...5 суточную бульонную культуру, выращенную в пробирке, вносят 1 см3 3 %-ного раствора пероксида водорода. При наличии фермента каталазы обнаруживают обильное выделение пузырьков отщепленного кислорода, т.е. образуется так называемая “пенистая шапка”.

2.2.15 Определение сахаралитической способности («пестрый» ряд)

Микроорганизмы характеризуются неодинаковой способностью использовать различные соединения углерода для конструктивного и энергетического обмена. Для идентификации большинства гетеротрофных микроорганизмов необходимо определить, какие углеродсодержащие вещества обеспечивают рост данного организма и какими изменениями среды сопровождается его рост.

Как правило, используют следующие углеводы: арабинозу, ксилозу, глюкозу, фруктозу, галактозу, сахарозу, лактозу, мальтозу и спирты - глицерин и маннит.

Готовят среду основного состава на водопроводной воде (г/дм3): пептон - 5,0; гидрофосфат калия (К2НРО4) - 1,0 и индикатор Андреде: кислый фуксин - 0,5; вода - 100 см3; нормальный раствор гидроокиси натрия - 16,4 см3.

Среду разливают в пробирки по 9 мл в каждую и стерилизуют при 1 атм. Углеводы и спирты рекомендуется стерилизовать отдельно при давлении 0,5 атм в виде 10 %-ных водных растворов и добавлять после стерилизации к стерильной среде в количестве 1 %. Растворы дисахаридов лучше стерилизовать фильтрованием, чтобы избежать их гидролиза при высокой температуре.

Среды с углеводами и спиртами засевают одновременно 0,1-0,2 мл суспензии клеток изучаемого микроорганизма и ставят в термостат. Если микроорганизм развивается быстро, то результаты можно регистрировать через 48-96 часов, а если медленно - через 7-10 суток.

Визуально по помутнению среды, образованию плёнки, осадка отмечают рост или его отсутствие на всех использованных средах. Рост на средах с этими соединениями может приводить к накоплению органических кислот, нейтральных продуктов и газов. Образование кислот отмечают по изменению рН среды; образование газов - по появлению на поверхности среды пены или в толще среды “глазков”, или по “газовкам” (маленьким пробиркам - ампулам, опускаемым на дно пробирок с жидкой средой и направленным закрытым концом вверх). При рН 6,0 индикатор Андреде жёлтого, а при рН 7,0 синего цвета (соответственно при восстановлении цвет раствора меняется от соломенного до розового - малинового).

Результаты сравнивают с контрольной средой, не содержащей ни углеводов, ни спиртов.

На основании полученных результатов делают заключение о том, какие углеводы и спирты использует изучаемый организм.

Также могут использоваться среды Гисса с индикатором Андреде, полужидкие среды с индикатором “ВР” (водно-голубой краситель, обесцвеченный розоловой кислотой) и различные индикаторы: нейтральный красный, лакмус, фуксин основной и т.д.

2.2.16 Определение липолитической активности

Липолитические свойства культуры исследуются на среде определённого состава (бульон Штерна). Готовят бульон следующим образом: к 100 см3 МПБ добавляют 1 см3 глицерина и приливают 2см3 свежеприготовленного 10 %-ного водного раствора сульфита натрия, затем по каплям 10 %-й спиртовой раствор основного фуксина (? 5 кап.).

Культуры культивируют в термостате при 37 0С. Отмечают изменение цвета среды, рН (лакмусовой бумагой), помутнение, наличие хлопков.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8