Metody przechowywania i utrwalania bioproduktów
Transkrypt
Metody przechowywania i utrwalania bioproduktów
Metody przechowywania i utrwalania bioproduktów KOLEKCJE SZCZEPÓW Opracował: dr S. Wierzba Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej Uniwersytetu Opolskiego Kolekcje szczepów Metody przechowywania szczepów Zamrażanie teoretyczne podstawy zamrażania zamrażanie produktów roślinnych i zwierzęcych zmiana cech produktów podczas zamrażania czynniki ochronne, pożywki Suszenie suszenie sublimacyjne budowa, rodzaje liofilizatorów suszenie rozpyłowe i fluidyzacyjne Przygotowanie szczepionek do procesów biotechnologicznych kultury starterowe liofilizaty Bednarski Włodzimierz, Fiedurka Jan, PODSTAWY BIOTECHNOLOGII PRZEMYSŁOWEJ, WNT, Warszawa 2007. Libudzisz Zdzisława, Kowal Krystyna, Żakowska Zofia, MIKROBIOLOGIA TECHNICZNA, PWN, Warszawa 2007. Pijanowski Eugeniusz, Dłużewski Mieczysław, Dłużewska Anna Jarczyk Andrzej, OGÓLNA TECHNOLOGIA ŻYWNOŚĆI, WNT, Warszawa 1996. Bednarski Włodzimierz, Repsa Arnold, BIOTECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI, PWN, Warszawa 2001. Szewczyk Krzysztof W., TECHNOLOGIA BIOCHEMICZNA, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997. Gruda Zbigniew, Postolski Jacek, ZAMRAŻANIE ŻYWNOŚĆI, WNT, Warszawa 1999. KOLEKCJE SZCZEPÓW Bioprodukty – substancje aktywne biologicznie, żywe komórki lub ich części (rozpuszczone składniki wewnątrzkomórkowe, pozakomórkowe) - aby mogły być wykorzystane w procesach biotechnologicznych muszą być przechowywane w warunkach gwarantujących przeżywalność i utrzymanie ich pożądanych cech. KOLEKCJE SZCZEPÓW Drobnoustroje, stanowiące podstawowe ogniwo wszelkich procesów biotechnologicznych, powinny zapewniać: • wysoką jakość produktu, • powtarzalność prowadzonych procesów. Wymaga to odpowiedniego zabezpieczenia stosowanych szczepów, z uwzględnieniem: • czystości mikrobiologicznej, • maksymalnej żywotności komórek (nawet przy bardzo małej przeżywalności drobnoustrojów, ważne jest aby pozostałe przy życiu komórki charakteryzowały się cechami biotechnologicznymi na poziomie kultury wyjściowej) • stabilności cech fizjologicznych i genetycznych, w tym przede wszystkim produktywność metabolitów pierwszo- i drugorzędowych. Stosowana metoda przechowalnicza powinna: • zapewnić maksymalną przeżywalność komórek, • zminimalizować liczbę komórek uszkodzonych, • przeciwdziałać spontanicznym mutacjom i selekcji komórek mniej przydatnych w procesie technologicznym • ograniczać przypadkowe zanieczyszczenia innymi mikroorganizmami KOLEKCJE SZCZEPÓW Przy bardzo dużej różnorodności drobnoustrojów, nie ma uniwersalnej metody przechowywania. Istnieje konieczność opracowania indywidualnej metody przechowywania określonych szczepów stosowanych w konkretnym procesie technologicznym. Najłatwiej przechowują się : Znacznie trudniej: KOLEKCJE SZCZEPÓW Prawidłowe przechowywanie mikroorganizmów możliwe jest jedynie w specjalistycznych kolekcjach. Banki czynników biologicznych, w tym przede wszystkim kolekcje genetycznie scharakteryzowanych mikroorganizmów, kriobanki komórek zwierzęcych i roślinnych – oprócz zachowania materiału genetycznego mogą być również wykorzystywane do konstrukcji nowych, przydatnych kultur. Przechowywane szczepy powinny być preparatami aktywnymi, o stałych cechach fizjologicznych i niezmienionej aktywności produkcyjnej. KOLEKCJE SZCZEPÓW Celem kolekcji jest zapewnienie referencyjnych szczepów bakteryjnych dla celów badawczych, porównawczych, edukacyjnych. Wiele z nich ma znaczenie praktyczne i jest stosowanych w przemyśle, biotechnologii. Szereg szczepów wzorcowych używa się do testów jako standardy. zadania kolekcji Poszukiwanie nowych szczepów o przydatnych cechach, oraz ich ulepszanie z zastosowaniem metod klasycznych i inżynierii genetycznej Klasyfikację i identyfikację drobnoustrojów Badania nad doborem skutecznych metod przechowywania drobnoustrojów w warunkach laboratoryjnych KOLEKCJE SZCZEPÓW Najstarszą kolekcją, która powstała w 1904 roku jest holenderska kolekcja CBS. • lista szczepów – • baza danych Od tego czasu powstało wiele innych kolekcji, zrzeszonych w Światowej Federacji Kolekcji Kultur (WFCC – World Federation of Culture Collections) – aktualnie zarejestrowanych jest 526 kolekcji w 67 krajach. WDCM - statystyka w krajach WDCM - szczegółowe dane KOLEKCJE SZCZEPÓW Znane kolekcje światowe USA: • ATCC – zorganizowana w 1925 roku, przechowuje bakterie, grzyby strzępkowe, drożdże, glony, wirusy, plazmidy, genomowe DNA. (wyszukiwanie 1, 2, 3) • NRRL – 1904 rok, drożdże grzyby strzępkowe, bakterie, glony Europa: • DSMZ – Niemcy, bakterie, drożdże, pleśnie, wirusy. • CCM – Czechy 1963 rok, w kolekcji zgromadzone są szczepy bakterii, drożdży i grzybów strzępkowych Dla kolekcjonowanych szczepów konieczne jest opracowanie katalogu (informacje na temat zgromadzonych szczepów, ich cech użytkowych). Ponadto dla każdego szczepu powinna być założona metryka zawierająca: • • • • • • numer kolekcyjny nazwę gatunkową i synonimy szczepu datę wprowadzenia do kolekcji metodę przechowywania cechy morfologiczne, biochemiczne właściwości toksyczne i chorobotwórcze KOLEKCJE SZCZEPÓW W Polsce do WCFF należy 9 kolekcji, które pracują na potrzeby biotechnologii. CCBA – Kolekcja Glonów, Uniwersytet Gdański KOLEKCJE SZCZEPÓW 1977 rok – Traktat Budapesztański – porozumienie regulujące międzynarodowe zasady działania kolekcji kultur. W Polsce uprawnione do przyjmowania mikroorganizmów w depozyt są: IAFB – Kolekcja Mikroorganizmów Przemysłowych (Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego, Warszawa) PCM 106 – Polska Kolekcja Mikroorganizmów (Instytut Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN, Wrocław) Kolekcje – depozytornie są zobowiązane do długotrwałego przechowywania szczepów oraz bezwzględnego zachowania ich pierwotnych właściwości. W kolekcjach często deponowane są szczepy patentowe o określonych cennych właściwościach, wyizolowane ze środowiska naturalnego lub otrzymane w wyniku manipulacji genetycznych. KOLEKCJE SZCZEPÓW Pierwszym szczepem przemysłowym, który został zdeponowany w kolekcji NRRL (1948) był – Streptomyces aureofaciens producent chlorotetracykliny