Введение к работе
з .
Дезинтеграция микроорганизмов - универсальный подход, получивший широкое применение практически во всех областях экспериментальной и прикладной микробиологии (D.E. Hughes, 1971). По современным представлениям дезинтеграция - процесс необратимого нарушения анатомической целостности клеток. К дезинтеграции предложили относить широкий круг процессов от разрушения микробной биомассы до стерилизации (Б.А.Фихте, Г.А.Гуревич, 1982). Разрушение микроорганизмов необходимо для извлечения белка и других биологически активных веществ, получения автопластов, производства автолизатов и экстрактов дрожжей, выделения антигенов из микроорганизмов (Е.С.Станиславский, 1978; К.Г.Каверина, 1990; В.О.Пожарская, 1995). Извлечение из микробных клеток генетического материала является одним из этапов генно-инженерных технологий и молекулярных методов обнаружения возбудителей заболеваний (А.Л.Гинцбург, 1997). Существует проблема извлечения генно-инженерных продуктов из биомассы энтеробактерий.
Клетки микроорганизмов обладают исключительно прочными клеточными стенками, для разрушения которых необходимы механические и физические факторы большой интенсивности. Однако применение таких воздействий может привести к инактивации и деградации клеточных компонентов. Для реализации перспективных биологических методов разрушения не требуются сложная, энергоемкая аппаратура, агрессивные химические реактивы и устойчивые к коррозии реакторы. Биологическую дезинтеграцию микроорганизмов вызывают: лишение источников питания и энергии, супраоптимальная температура, осмотический шок, замораживание-оттаивание, детергенты, хелатирующие агенты, антибиотики, литические фаги, разобщители и ингибиторы дыхания, мембранотропные ауторегуляторы и их аналог олеиновая кислота (G.D. Shock-man et. al., 1967; В.М.Беликов с соавт., 1978; Leduc М.
4 et. al., 1980, 1982; О.D.Кислухина с соавт ., 1982; Г.И. Эль-Регистан, Т.Л.Бабаян, 1987). В то же время недостаточная эффективность методов биологического разрушения сдерживает их практическое применение. Существующие способы интенсификации биологической дезинтеграции ориентированы на молекулярный уровень и включают создание оптимума для функционирования литических ферментов. На практике дезинтеграции подвергаются популяции и ассоциации микроорганизмов. Разрушение бактерий хорошо изучено на молекулярном и клеточном уровнях, но не исследованы попу-ляционные аспекты биологической дезинтеграции энтеробактерии. При изучении проблемы разрушения микроорганизмов недостаточно использовали общебиологические и популяцион-но-биологические подходы. В настоящее время не разработана проблема управляемого разрушения микробных клеток.
В связи с глобальным загрязнением окружающей среды необходимо создание безотходных технологий комплексной переработки микробной биомассы. Существующая классификация отходов производства не учитывает специфику отходов биологической природы. На сегодняшний день недостаточно разработаны вопросы переработки и утилизации биомассы бактерий и многокомпонентных отходов биологической природы, содержащих микроорганизмы.
Изучение популяционных аспектов дезинтеграции энтеробактерии необходимо для понимания механизмов разрушения \ устойчивости популяций и ассоциаций микроорганизмов, и решения биотехнологических, медицинских и экологических проблем.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Создание принципов управляемой дезинтеграции популяци энтеробактерии для безотходного разрушения бактериальной биомассы, утилизации отходов биологической природы, совершенствования диагностики и лечения воспалительных заболеваний, увеличения микробиологической стабильности и безопасности пищевых изделий.
-
Изучить закономерности динамики популяций энтеро-бактерий в процессе биологической дезинтеграции.
-
Исследовать взаимодействие кислотности среды и клеток популяций энтеробактерий при биологической дезинтеграции .
-
Создать принципы управляемой биологической дезинтеграции популяций энтеробактерий.
-
Систематизировать подходы к утилизации отходов биологической природы. Разработать способ безотходной утилизации последрожжевой бражки.
-
Обосновать параметры для быстрого обнаружения возбудителей гнойной инфекции и управления их дезинтеграцией.
-
Разработать показатели для оценки взаимодействия возбудителей и макроорганизма у больных с токсическим течением острых заболеваний респираторной системы.
-
Отработать способы увеличения микробиологической стабильности и безопасности пастеризованных пищевых изделий.
Доказано, что при биологической дезинтеграции энтеробактерий не только разрушается часть клеток сообщества, но и происходит адаптивная перестройка популяции. Впервые обнаружена способность популяций энтеробактерий к саморегуляции кислотности среды в процессе биологической дезинтеграции. Установлено, что дезинтеграция популяций энтеробактерий, индуцированная многофакторным способом с использованием олеиновой кислоты, наиболее интенсивно происходит при щелочном значении реакции среды.
В результате исследования заложены основы нового направления в микробиологии и биотехнологии - управляемой дезинтеграции микроорганизмов. Разработаны принципы управления биологической дезинтеграцией энтеробактерий.
Предложена классификация отходов производства биологической природы и принципы их утилизации. Обосновано соз-
дание технологий безотходной переработки и утилизации микробной биомассы. Реализована безотходная утилизация многокомпонентного отхода производства биологической природы (последрожжевой бражки) путем управляемого включения в трофическую сеть искусственного биоценоза.
Впервые предложено использовать количественное определение уксусной кислоты в раневом отделяемом для быстрого обнаружения факультативно-анаэробных возбудителей гнойной инфекции и быстрой оценки их дезинтеграции. Установлены годовые различия частоты выявления у больных с осложненной травмой облигатных и факультативных анаэробов - возбудителей гнойной инфекции.
Обнаружены закономерности динамики микровязкости мембран эритроцитов, нейтрофилов и лимфоцитов у больных с токсическим течением острых заболеваний респираторной системы.
Разработан способ утилизации последрожжевой бражки -многокомпонентного отхода производства биологической природы, включающего биомассу микроорганизмов (Патент на изобретение № 2094985).
Разработаны и внедрены в лечебную практику с 1991 год; в Ивановском областном госпитале для ветеранов войн параметры для быстрого обнаружения факультативных анаэробов, ассоциаций облигатных и факультативных анаэробов - возбудителей гнойной инфекции и быстрой оценки их дезинтеграции (акт внедрения от 21.01.98 года). Разработаны и внедрены: в клинике «Мать и дитя» Ивановской областной клинической больницы с 1992 года (акт внедрения от 22.01. 98 года), в городской клинической больнице № 1 г. Иваново с 1998 года (акт внедрения от 23.01.98 года), в городской клинической больнице № 3 г. Иваново с 1998 года (акт внедрения от 23.01.98 года), в Ивановском областном кожно-венерологическом диспансере с 1998 года (акт внедрения от
7 14.01.98 года) критерии оценки интоксикации и особенностей реакции клеток крови на воздействие продуктов дезинтеграции и токсинов возбудителей у больных с воспалительными заболеваниями. Разработан и внедрен в клинике «Мать и дитя» Ивановской областной клинической больницы (акт внедрения от 22.01.98 года) концентрат витаминного напитка «Дрожжи пивные плюс».
Разработан комплекс мероприятий для увеличения микробиологической стабильности и эпидемической безопасности пастеризованных пищевых изделий в современной и традиционной упаковке. Разработаны и внедрены в производство микробиологические показатели качества кетчупа и горчицы. Совместно со специалистами Ивановского маргаринового завода разработаны и внедрены в производство нормативно-технические документы: технические условия на опытную партию, рецептуры и технологическая инструкция для производства кетчупа; технические условия, рецептура и технологическая инструкция для производства горчицы «Столовой». Разработаны и внедрены в производство технические описания и рецептуры для производства майонезов со стабилизаторами и консервантом.