Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Работа № 123309
Наименование:
Курсовик Длянка доферментацйних процесв та виробничий босинтез поверхнево-активних речовин Nocardia vaccinii МВ В-7405 для використання у склад «антибактеральних замкв
Информация:
Тип работы: Курсовик.
Предмет: Биология.
Добавлен: 20.10.2020.
Год: 2020.
Страниц: 72.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ Кафедра біотехнології і мікробіології
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з дисципліни: «Основи проектування біотехнологічних виробництв»
на тему: «Ділянка доферментаційних процесів та виробничий біосинтез поверхнево-активних речовин Nocardia vaccinii ІМВ В-7405 для використання у складі «антибактеріальних замків»»
Студента 4 курсу І групи напряму підготовки 6.051401 «Біотехнологія»
Київ – 2020 РЕФЕРАТ Курсовий проект присвячений розробці технологічної та апаратурної схем біосинтезу поверхнево–активних речовин (ПАР) штамом Nocardia vaccinii ІМВ В-7405, який на середовищі з 4 % (об’ємна частка) технічного гліцерину та 0,08 % соняшникової олії (вносять в стаціонарній фазі росту, як попередник біосинтезу поверхнево-активних речовин) здатен синтезувати 6,1 г/л ПАР, які, в свою чергу, проявлять високу антимікробну активність та здатні руйнувати бактеріальні та дріжджові біоплівки. Розчин ПАР пропонується використовувати як альтернативу антибіотикам в складі «антибактеріальних замків» з метою попередження розвитку катетер-асоційованих інфекцій. Розрахована потужність виробництва становить 1206 л культуральної рідини за 70 трудоднів. Технологічний процес біосинтезу включає допоміжні роботи (підготовку розчинів Вімолу для миття обладнання та Хлорантоіну для миття приміщень, підготовку стерильного аераційного повітря, приготування титрувальних агентів для регулювання рН середовища, приготування емульсії соняшникової олії у 50 %-му етиловому спирті, підготовку та стерилізацію поживних середовищ) та основні роботи (підготовка посівного матеріалу в колбах на качалці та в інокуляторі об’ємом 10 л, виробничий біосинтез в ферментері об’ємом 100 л).
ЗМІСТ РЕФЕРАТ 2 ВСТУП 5 РОЗДІЛ 1. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ 7 1.1. Потреба у цільовому продукті 7 1.2. Розрахунок річної потреби 10 1.3. Розрахунок потужності виробництва поверхнево-активних речовин Nocardia vaccinii IMB B-7405 11 1.4. Розрахунок кількості стадій отримання посівного матеріалу для вирощування культури у ферментері 12 1.4.1. Розрахунок кількості посівного матеріалу для вирощування культури в інокуляторі 13 1.4.2. Розрахунок кількості посівного матеріалу для вирощування культури в колбах на качалці 14 РОЗДІЛ 2. ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ДОПОМІЖНИХ СТАДІЙ ВИРОБНИЦТВА 15 2.1. Обґрунтування стадії підготовки виробничих приміщень, вибору мийних та дезінфікувальних засобів для виробничого біосинтезу поверхнево-активних речовин Nocardia vaccinii IMB B-7405 15 2.1.1. Обґрунтування вибору мийних та дезінфікувальних засобів для культивування Nocardia vaccinii IMB B-7405 18 2.2. Обґрунтування стадії підготовки обладнання і комунікацій для для виробничого біосинтезу поверхнево-активних речовин Nocardia vaccinii IMB B-7405 20 2.2.1. Миття та ополіскування ємнісного обладнання 20 2.2.2. Стадія технічного огляду 21 2.2.3. Перевірка на герметичність 21 2.2.4. Стерилізація обладнання та комунікацій 21 2.3. Обґрунтування стадій підготовки аераційного повітря 22 2.4. Обґрунтування способу підготовки та стерилізації поживного середовища 22 2.4.1. Підготовка і стерилізація поживного середовища для вирощування інокуляту у колбах на качалці 23 2.4.2. Підготовка і стерилізація поживного середовища для вирощування посівного матеріалу в інокуляторі 23 2.4.3. Приготування та стерилізація середовища для виробничого біосинтезу 24 РОЗДІЛ 3. ПРОДУКТОВИЙ РОЗРАХУНОК, РОЗРАХУНОК ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ, МАТЕРІАЛЬНИЙ БАЛАНС НА ОДИН ЦИКЛ ВИРОБИЧНОГО БІОСИНТЕЗУ ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНИХ РЕЧОВИН NOCARDIA VACCINII IMB B-7405 27 3.1. Розрахунок кількості виробничих циклів 28 3.2. Приготування та стерилізація поживних середовищ для виробничого біосинтезу та вирощування посівного матеріалу 28 3.2.1. Приготування та стерилізація поживного середовища для виробничого біосинтезу 28 3.2.2. Визначення кількості стадій вирощування посівного матеріалу 29 3.2.3. Розрахунок кількості компонентів поживного середовища для виробничого ферментера 29 3.3. Приготування та стерилізація поживного середовища для вирощування посівного матеріалу в інокуляторі 32 3.4. Приготування та стерилізація поживного середовища для вирощування в колбах на качалках 36 3.5. Матеріальний баланс на один цикл виробничого біосинтезу 39 3.6. Розрахунок та підбір ємнісної апаратури 41 3.6.1.Уточнюючий розрахунок ферментаційного обладнання 41 РОЗДІЛ 4. СПЕЦИФІКАЦІЯ ОБЛАДНАННЯ 45 РОЗДІЛ 5. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОДЕРЖАННЯ КУЛЬТУРАЛЬНОЇ РІДИНИ NOCARDIA VACCINІI ІМВ В-7405 47 РОЗДІЛ 6. КОНТРОЛЬ ВИРОБНИЦТВА ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНИХ РЕЧОВИН NOCARDIA VACCINII ІМВ В-7405 58 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 67 ВСТУП Нині одними з найуживаніших антимікробних препаратів є антибіотики широкого спектра дії [1]. Одним з напрямків їх використання є застосування в складі «антибактеріальних замків», що використовуються для боротьби з мікроорганізмами, які можуть розвиватися в просвіті центральних венозних катетерів. Однак, довготривале використання антибіотиків призводить до розвитку резистентності основних збудників катетер-асоційованих інфекцій [1-2]. Тому, як альтернативу антибіотикам можна використовувати інші антимікробні речовини, одними з яких можуть бути мікробні поверхнево-активні речовини (ПАР), які проявлять високу антимікробну активність та здатні руйнувати бактеріальні та дріжджові біоплівки. В 2004 році на кафедрі мікробіології та біотехнології Національного університету харчових технологій із забруднених нафтою зразків ґрунту та води був ізольований нафтоокиснювальний штам Nocardia vaccinii К-8, який пізніше був зареєстрований в Депозитарії мікроорганізмів Інституту мікробіології та вірусології НАН України під номером ІМВ В–7405 [3]. В подальших дослідженнях було встановлено, що штам синтезує поверхнево-активні речовини (ПАР) з високою антимікробною дією, які можуть бути отримані на дешевих ростових субстратах [4-6]. Одним із таких субстратів є технічний гліцерин. Використання його як субстрату для синтезу мікробних ПАР дозволить здешевити технологію та очистити довкілля від токсичних речовин [7]. Окрім цього одним з методів інтенсифікації біосинтезу мікробних ПАР є внесення попередників їх біосинтезу, що дасть змогу значно підвищити концентрацію синтезованих метаболітів [8]. Отже, метою даного проекту є розробка технології одержання мікробних поверхнево-активних речовин, з використанням штаму N. vaccinii IMB B-7405, як альтернативи антибіотикам.
Новизною даного проекту є культивування N. vaccinii IMB B-7405 на середовищі з технічним гліцерином (4 % об’ємна частка) – джерелом вуглецю для синтезу мікробних ПАР, з внесенням в стаціонарній фазі росту соняшникової олії (0,08 % об’ємна частка) як попередника біосинтезу ПАР, що дає змогу скоротити тривалість культивування (в 1,4 рази) і підвищити концентрацію синтезованих поверхнево-активних речовин на 20-25 %, порівняно з показниками отриманими на середовищі з технічним гліцерином без внесення попередників [8].
РОЗДІЛ 1. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ 1.1. Потреба у цільовому продукті У даному курсовому проекті пропонується використання поверхнево-активних речовин Nocardia vaccinii IMB B-7405, з високою антимікробною активністю, для обробки (дезінфекції) центральних венозних (тунельних) катетерів. Характеристика і методи дезінфекції катетерів Центральні венозні (тунельні) катетери (рис 1.1) вже багато років використовуються для процедури гемодіалізу та хіміотерапії [9]. Так, згідно даних МОЗ, хронічну хворобу нирок мають 392131 пацієнтів. Із них методом гемодіалізу лікується більше 5,5 тис. пацієнтів (5612 осіб), що становить лише 20% від потреби [10]. За даними Інституту раку за останні десять років кількість онкохворих зросла на 25 % і на сьогоднішній день становить 1 201 478 осіб, з них процедури хіміотерапії потребує кожна третя людина [11].
Рис 1.1. Центральні венозні (тунельні) катетери 1-просвіти; 2-затискачі; 3-різьбові кінці; 4-кінцеві ковпачки Перевагою їх використання є можливість введення у вену хворого на тривалий час, що дозволяє провести необхідні медичні маніпуляції досить швидко без травмування венозних судин та зменшити затрати на процедуру [9,13]. Однак, суттєвим недоліком є розвиток у просвіті катетера (див рис 1.1) мікроорганізмів, що є причиною катетер-асоційованих інфекцій (табл. 1.1). Потрапивши у просвіт катетера мікроорганізми менше ніж за 24 години формують біоплівку, глікопротеїдна структура якої забезпечує захист мікроорганізмів від антимікробних речовин [2, 12]. Таблиця 1.1. Мікроорганізми збудники катетер-асоційованих інфекцій Мікроорганізми Наслід и розвитку мікроорганізмів на катетерах Використан джерела Staphylococcus aureus Гнійний абсцес, пневмонія тощо [1] Бактерії роду Enterococcus При потраплянні в кров’яне русло викликають інфекційні хвороби сечостатевої системи [1] Бактерії роду Pseudomonas Запалення сечостатевої системи, менінгіт, отит, абсцеси печінки [1] Escherichia coli Викликає дизбактеріози, гастроентерити, запалення сечостатевої системи [14] Бактерії роду Klebsiella Викликає кишкові інфекції, ряд гастроентерологічних захворювань [14]... Визначення концентрації джерела азоту Визначення концентрації нітратного азоту в культуральній рідині здійснювали за допомогою високоефективної рідинної хроматографії (Agilent Technologies, штат Каліфорнія, США). Дослідження проводили з використанням колонки Anion IC-PAKTM (50 ? 4,6 мм, розмір часток 10 мкм, Waters, Millipore, США). Швидкість руху рухомої фази контролювали на рівні 1,2 мл/хв, а УФ-детектор було встановлено на 220 нм. Рухома фаза складалася з боратного буфера/концентрату глюконату, метанолу, ацетонітриту та деіонізованої води в співвідношенні 2:12:12:74 (об/об/об/об). Боратний буфер/концентрат глюконату складається з 0,07 М глюконату натрію, 0,3 М H3BO3, 0,1 М Na2B4O7 і 3,8 М гліцерину в деіонізованій воді (100 мл). Інєкційний обсяг становив 50 мкл [25]. Визначення концентрації джерела вуглецю Вимірювання проводимо методом високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ) за допомогою приладу Agilent Technologies 1200 (рис 5.2). Метод ґрунтується на різному розподілі речовин в динамічних умовах між рухомою і нерухомою фазами. Прилад Agilent Technologies 1200 оснащений детектором показника заломлення. Аналіз речовин проводиться ізократно зі швидкість протоку 0,6 мл/хв на колонці Aminex HPX-87H (300 ? 7.8 мм) при температурі 65 ?С. Колонка Aminex HPX-87H заповнена дивінілбензолом, як рухому фазу використовують H2SO4 (0,005 н). Для якісного і кількісного визначення використовують стандартні реактиви. Зразок для аналізу (культуральну рідину) спочатку центрифугують (10 тис об/хв, температура 4?С протягом 10 хв), далі супернатант фільтрують (діаметр пор 0,22 мкм). Для гліцерину час утримання в колонці становить 13,03 хв [26].
Рис. 5.2 Agilent Technologies 1200
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Rasool Soltani, Hossein Fazeli, Rahim Bahri Najafi. Evaluation of the synergistic effect of tomatidine with several antibiotics against standard and clinical isolates of Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli. // Iran. J. Pharm. Res. – 2017. – Vol.16, № 1.– P. 290–296. 2. Berezhanskiy B.V. Catheter-associated infections in patients on hemodialysis. // Clinical Microbiol. Antimicrob.Chemother – 2012. – Vol. 14, № 2. – Р. 107?117. 3. Пирог Т.П., Шевчук Т.А., Волошина И.Н., Гречирчак Н.Н. Использование иммобилизованных на керамзите клеток нефтеокисляющих микроорганизмов для очистки воды от нефти // Прикл. биохим. микробиол. – 2005. – 41, № 1. – С. 58?63. 4. Пирог Т.П., Берегова Х.А., Савенко І.В., Шевчук Т.А., Іутинська Г.А. Антимікробна дія поверхнево-активних речовин Nocardia vaccinii ІМВ В-7405 // Мікробіол. журнал. ? 2015. – Т. 77, № 6. – С. 2-10. 5. Пирог Т.П. Конон А.Д., Береговая К.А., Шулякова М.А. Антиадгезивные свойства поверхностно-активны веществ Acinetobacter calcoaceticus IMB B-7241, Rhodococcus erythropolis IMB Ac-5017, Nocardia vacciniiIMB B-7405 // Микробиология. – 2014. – Т. 83, № 1. – С. 631 – 639. 6. Пирог Т. П., Никитюк Л. В., Кондрашевська К. Р., Ключка І. В. Вплив поверхнево-активних речовин, синтезованих в різних умовах культивування Nocardia vaccinii IMB B-7405, на деструкцію біоплівки Escherichia coli ІЕМ-1 // Наукові праці НУХТ. – 2017. – Т.23, № 2. – С. 23-30. 7. Пирог Т.П., Гриценко Н.А., Хомяк Д.И. Оптимизация синтеза поверхностно-активны веществ Nocardia vaccinii R-8 при биоконверсии отходов производства биодизеля // Микробиол. журнал. – 2011. – Т. 73, № 4. – C. 15-24. 8. Пат. №109074 Укр. Спосіб одержання поверхнево-активних речовин / Пирог Т.П., Берегова Х.А., Панасюк К.В. – Опубл. 10.07.2015.
9. Применение периферических венозных катетеров в клинической практике. Електронний ресурс. [Режим доступу]: articles/6702/ 10. Процедурою гемодіалізу в Україні забезпечено лише 20%. Електронний ресурс. [Режим доступу]: uk/exclusive/1562870- rotseduroyu-gemodial zu-v-ukrayini-zabezp cheno-lishe-20-khvor kh-m-kolesnik 11. Статистика онкологічних захворювань в Україні. Електронний ресурс. [Режим доступу]: articles/statistika-o kologichnih-zahvoryu an-v-ukrayini 12. Пирог Т.П., Никитюк Л.В., Шевчук Т.А. Синергізм антимікробної активності поверхнево-активних речовин Nocаrdia vacсinii ІМВ В-7405 та антибіотиків // Мікробіол. журн. – 2017. – Т.79, № 4. – С. 30–39. 13. Пат. RU2399375C2. Раствор замка катетера, содержащий цитрат и парабен / Еш С., Стечко Я., Свенсон Г.Л. – Опубл. 02.08.2005. 14. Jackson A. Seukep, Louis P. Sandjo, Bonaventure T. Ngadjui. Antibacterial and antibiotic-resistanc modifying activity of the extracts and compounds from Nauclea pobeguinii against Gram-negative multi-drug resistant phenotypes // BMC Complement. Altern. Med. – 2016. – Vol.16, N 193. – doi:10.1186/s12906-016 1173-2 15. Пирог Т.П., Никитюк Л.В., Іутинська Г.О. Біологічні властивості поверхнево-активних речовин Nocardia vaccinii ІМВ В-7405, синтезованих на відходах виробництва біодизелю // Мікробіол. журнал. – 2016. – Т.78, №5. –С. 12-20. 16. Пирог Т. П., Карлаш Ю. В., Красінько В. О. Основи проектування біотехнологічних виробництв: метод. Рекомендації до викон. курсового проекту для студ. напряму підготовки 6.051401 «Біотехнологія» ден. форми навчання. К.: НУХТ, 2015. – 87 с. 17. Пирог Т.П., Никитюк Л.В., Тимошук К.В., Шевчук Т.А., Іутинська Г.О. Біологічні властивості поверхнево-активних речовин Nocardia vaccinii ІМВ В-7405, синтезованих на відпрацьованій соняшниковій олії // Мікробіол. журнал. – 2016. – Т.78, №2. –С. 2-12. 18. Наказ МОЗ України «Про затвердження методичних рекомендацій щодо виконання санітарно-гігієнічни вимог та проведення мікробіологічного контролю у виробництві нестерильних лікарських засобів» від 14.12.2001 №502. 19. Техническое моющее средство "Вимол" для молочных и мясоперерабатывающих предприятий. [Електронний ресурс] // Режим доступу: ua/p8345198-tehniches oe-moyuschee-sredstvo all.html 20. Методичні вказівки (інструкція) щодо застосування засобу "Хлорантоін" з метою дезінфекції обєктів та достерилізаційного очищення виробів медичного призначення. [Електронний ресурс] // Режим доступу: uk/instrukcii/765-khlo antoin-metodicheskie rekomendacii-instrukc ya-po-primeneniyu 21. Пирог Т.П., Ігнатова О.А. Загальна біотехнологія. – Київ: НУХТ, 2009. – 336 с. 22. Карлаш Ю.В. Основи проектування біотехнологічних виробництв: Конспект лекцій для студентів напряму 6.051401 «Біотехнологія» денної та заочної форм навчання / Уклад.: Ю.В.Карлаш – К: НУХТ, 2013. – 143 с. 23. Загальна мікробіологія і вірусологія: Лабораторний практикум для студентів напрямку 6.051401 «Біотехнологія» денної форми навчання / Уклад. Т.П. Пирог, М.М. Антонюк, С.В. Ігнатенко. – К.: НУХТ, 2010. – 129 с. 24. Коломиец Э.И., Лобанок А.Г. Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты. – М.: Беларуская навука, 2015. – 500 с. 25. Li Y., Horsman M., Wang B., Wu N., Lan C.Q. Effects of nitrogen sources on cell growth and lipid accumulation of green alga Neochloris oleoabundans // Appl. Microbiol. Biot. – 2008. – Vol. 81. – Р. 629–636. – doi: 10.1007/s00253-008-1681 1 26. Szymanowska-Powa owska D. The effect of high concentrations of glycerol on the growth, metabolism and adaptation capacity of Clostridium butyricum DSP1 // Electron J. Biotechnol. – 2015. – Vol. 18, N 2. –P. 128-133
* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
