microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2022-1-71-76microbe-1659Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESИзучение влияния экспериментальных основ на ростовые качества жидких питательных сред для глубинного культивирования вакцинного штамма чумного микробаStudying the Effect of Experimental Bases on the Growth Quality of Liquid Nutritional Media for Submerged Cultivation of Plague Microbe Vaccine Strainhttps://orcid.org/0000-0002-7418-9673АбзаеваН. В.AbzaevaN. V.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9891-3665ГостищеваС. Е.GostishchevaS. E.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5493-5296СтарцеваО. Л.StartsevaO. L.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8774-101XКатунинаЛ. С.KatuninaL. S.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9366-5647КовалевД. А.KovalevD. A.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6127-6738ИвановаГ. Ф.IvanovaG. F.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

stavnipchi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2228-5038КостроминовА. В.KostrominovA. V.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

https://orcid.org/0000-0002-7105-9961КуриловаА. А.KurilovaA. A.

355035, Ставрополь, ул. Советская, 13–15

13–15, Sovetskaya St., Stavropol, 355035

stavnipchi@mail.ruФКУЗ Ставропольский научно-исследовательский противочумный институтРоссияStavropol Research Anti-Plague InstituteRussian Federation202219042022017176Copyright © Абзаева Н.В., Гостищева С.Е., Старцева О.Л., Катунина Л.С., Ковалев Д.А., Иванова Г.Ф., Костроминов А.В., Курилова А.А., 20222022Абзаева Н.В., Гостищева С.Е., Старцева О.Л., Катунина Л.С., Ковалев Д.А., Иванова Г.Ф., Костроминов А.В., Курилова А.А.Abzaeva N.V., Gostishcheva S.E., Startseva O.L., Katunina L.S., Kovalev D.A., Ivanova G.F., Kostrominov A.V., Kurilova A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/1659

Цель исследования – изучить влияние экспериментальных основ на ростовые качества жидких питательных сред на этапе получения биомассы вакцинного штамма чумного микроба глубинным методом.

Материалы и методы

Материалы и методы. В работе использовали вакцинный штамм Yersinia pestis EV линии НИИЭГ. Выращивание проводили в биореакторе объемом 5 л с автоматической регулировкой мешалки. Использовали 28 вариантов питательных сред, полученных путем комбинации пяти видов основ и шести стимуляторов роста. В качестве контрольных использовали питательные среды без добавления ростостимулирующих добавок. В полученной биомассе исследовали параметры: общее количество микробных клеток, рН, процент живых микробных клеток.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. На экспериментальных питательных средах методом глубинного культивирования получены биомассы вакцинного штамма чумного микроба. После исследования бактериальных взвесей по основным показателям проведено сравнение качества полученных суспензий в зависимости от используемой питательной среды. Определены наиболее перспективные основы: панкреатический гидролизат казеина с пептоном сухим ферментативным и кислотный гидролизат кукурузной патоки, особенно в сочетании с такими стимуляторами роста, как сульфит натрия, соль Мора или молибденовокислый аммоний.

The aim of the study was to investigate the effect of experimental bases on the growth qualities of liquid nutrient media at the stage of obtaining the biomass of plague microbe vaccine strain using submerged cultivation.

Materials and methods

Materials and methods. Yersinia pestis EV NIIEG vaccine strain was used in the work. The cultivation was carried out in a 5 L bioreactor with automatic stirrer control. We used 28 variants of nutrient media obtained through combining five types of bases and six growth stimulants. Nutrient media without the addition of growth-stimulating additives were used as controls. The following parameters were assessed in the yield biomass: the total number of microbial cells, pH, the percentage of viable microbial cells.

Results and discussion

Results and discussion. On experimental nutrient media, biomasses of the plague microbe vaccine strain have been produced using submerged cultivation. After evaluating bacterial suspensions by the main indicators, the quality of the obtained suspensions has been compared depending on the nutrient medium used. The most promising bases identified are pancreatic hydrolyzate of casein with dry enzymatic peptone and acid hydrolyzate of corn syrup, especially in combination with such growth stimulants as sodium sulfite, ferrous ammonium sulfate or ammonium molybdate.

питательная средастимулятор ростаоптическая концентрацияжизнеспособностьглубинное культивированиеnutrient mediumgrowth stimulantoptical concentrationviabilitysubmerged cultivationReferencesЕремин С.А., Волох О.А., Шепелев И.А., Дальвадянц С.М., Дятлов И.А. Разработка новых технологических схем и масштабирование процессов получения антигенов чумного и туляремийного микробов. Проблемы особо опасных инфекций. 2006; 92:58–61.Eremin S.A., Volokh O.A., Shepelev I.A., Dalvadyants S.M., Dyatlov I.A. [Development of new technological schemes and scaling up the processes for obtaining antigens of plague and tularemia microbes]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2006; (92):58–61.Шаров Д.А., Лещенко А.А., Багин С.В., Мохов Д.А., Логвинов С.В., Крупин В.В., Ежов А.В., Лазыкин А.Г., Бирюков В.В. Оптимизация процесса концентрирования микробных клеток в технологии чумных вакцин. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2019; 19(1):50–5. DOI: 10.30895/2221-996X-2019-19-1-50-55.Sharov D.A., Leshchenko A.A., Bagin S.V., Mokhov D.A., Logvinov S.V., Krupin V.V., Ezhov A.V., Lazykin A.G., Biryukov V.V. [Optimization of concentrating microbial cells in the techno­ logy of plague vaccines]. Biopreparaty. Profilaktika, Diagnostika, Lechenie [BioPreparations. Prevention, Diagnosis, treatment]. 2019; 19(1):50–5. DOI: 10.30895/2221-996X-2019-19-1-50-55.Зайцев В.В., Дремач Г.Э., Зайцева А.В., Сафроненко Л.В., Тункель В.С. Экспериментальные данные по культивированию некоторых бактерий в газовихревом биореакторе «Биок». Коммерческая биотехнология. [Электронный ресурс]. URL: http://www.cbio.ru/page/43/id/3500/.Zaitsev V.V., Dremach G.E., Zaitseva A.V., Safronenko L.V., Tunkel’ V.S. [Experimental data on the cultivation of some bacteria in the gas-vortex bioreactor “Biok”]. Kommercheskaya Biotekhnologiya [Commercial Biotechnology]. [Internet]. Available from: http://www.cbio.ru/page/43/id/3500/.Шаров Д.А., Лещенко А.А., Багин С.В., Логвинов С.В., Ежов А.В., Лазыкин А.Г., Мохов Д.А., Крупин В.В., Зиганшин А.Р. Совершенствование технологии производства вакцины чумной живой. Вестник войск РХБ защиты. 2017; 1(3):30–7.Sharov D.A., Leshchenko A.A., Bagin S.V., Logvinov S.V., Ezhov A.V., Lazykin A.G., Mokhov D.A., Krupin V.V., Ziganshin A.R. [Improving the technology of production of live plague vaccine]. Vestnik Voisk RKhB Zashchity [Bulletin of the RCB Protection Troops]. 2017; 1(3):30–7.Каминский Д.И., Лобанов В.В., Рожков К.К., Мазрухо А.Б. Совершенствование питательных сред для выращивания некоторых возбудителей опасных инфекционных заболеваний. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2017; 2:104–10. DOI: 10.36233/0372-9311-2017-2-104-110.Kaminsky D.I., Lobanov V.V., Rozhkov K.K., Mazrukho A.B. [Improvement of nutrient media for growing some pathogens of dangerous infectious diseases]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2017; (2):104–10. DOI: 10.36233/0372-9311-2017-2-104-110.Поляк М.С., Сухаревич В.И., Сухаревич М.Э. Питательные среды для медицинской и санитарной микробиологии. СПб.: ЭЛБИ-СПб; 2008. С. 37–8.Polyak M.S., Sukharevich V.I., Sukharevich M.E. [Nutrient Media for Medical and Sanitary Microbiology]. St. Petersburg; 2008. P. 37–8.Дзержинская И.С. Питательные среды для выделения и культивирования микроорганизмов: учебное пособие. Астрахань: Изд-во АГТУ; 2008. 236 с.Dzerzhinskaya I.S. [Nutrient Media for Isolation and Cultivation of Microorganisms: a Tutorial]. Astrakhan: Astrakhan State Technical University; 2008. 236 p.Шепелин А.П., Миронов А.Ю., Шепелин К.А. Пита­ тельные среды. Справочник бактериолога. М.: Эпидбиомед­ диагностика; 2015. 194 с.Shepelin A.P., Mironov A.Yu., Shepelin K.A. [Nutrient Media. Reference Book of the Bacteriologist]. Moscow: Epidbiomeddiagnostics; 2015. 194 p.Ахапкина И.Г., Блинкова Л.П. Питательные среды как искусственная среда роста и развития микроорганизмов. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2001; 6:99–104.Akhapkina I.G., Blinkova L.P. [Nutrient media as an artificial environment for the growth and development of microorga­ nisms]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2001; (6):99–104.Домотенко Л.В., Подкопаев Я.В., Храмов М.В., Дятлов И.А. Питательные среды для диагностики чумы. Проблемы особо опасных инфекций. 2009; 4:60–5. DOI: 10.21055/0370-1069-2009-4(102)-60-65.Domotenko L.V., Podkopaev Ya.V., Khramov M.V., Dyatlov I.A. [Nutrient media for plague diagnostics]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2009; (4):60–5. DOI: 10.21055/0370-1069-2009-4(102)-60-65.Мазрухо А.Б., Каминский Д.И., Ломов Ю.М., Телесманич Н.Р., Рожков К.К., Кругликов В.Д. Сравнительная оценка белковых гидролизатов при создании на их основе универсальной питательной среды для диагностики чумы и холеры. Клиническая лабораторная диагностика. 2011; 6:46–8.Mazrukho A.B., Kaminsky D.I., Lomov Yu.M ., Telesmanich N.R., Rozhkov K.K., Kruglikov V.D. [Comparative assessment of protein hydrolysates while creating a universal nutrient medium on their basis for the diagnosis of plague and cholera]. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika [Clinical Laboratory Diagnostics]. 2011; (6):46–8.Трошкова Г.П., Мазуркова Н.А., Сумкина Т.П., Мартынец Л.Д., Шишкина Л.Н., Карабинцева Н.О. Технология получения гидролизата сои с использованием протеолитического фермента бромелайна и оценка ростовых свойств питательной среды на его основе для перевиваемых культур клеток. Современные наукоемкие технологии. 2010; 1:45–7.Troshkova G.P., Mazurkova N.A., Sumkina T.P., Martynets L.D., Shishkina L.N., Karabintseva N.O. [Technology for the production of soy hydrolyzate using the proteolytic enzyme bromelain and evaluation of the growth properties of the nutrient medium based on it for continuous cell cultures]. Sovremennye Naukoemkie Tekhnologii [Modern High Technology]. 2010; (1):45–7.Van Eys J.E. Manual of quality analyses for soybean products in the feed industry. 2nd ed. Chesterfield: USSEC; 2012. 104 р.Van Eys J.E. Manual of quality analyses for soybean products in the feed industry. 2nd ed. Chesterfield: USSEC; 2012. 104 р.Гостищева С.Е., Катунина Л.С., Курилова А.А., Абзаева Н.В., Ковтун Ю.С., Жаринова Н.В., Коняева О.А., Жилченко Е.Б., Куличенко А.Н. Применение плотной питательной среды на основе гидролизата кукурузного экстракта сгущенного в производстве вакцины чумной живой и для хранения штаммов чумного микроба. Проблемы особо опасных инфекций. 2018; 1:75–8. DOI: 10.21055/0370-1069-2018-1-75-78.Gostishcheva S.E., Katunina L.S., Kurilova A.A., Abzaeva N.V., Kovtun Yu.S., Zharinova N.V., Konyaeva O.A., Zhilchenko E.B., Kulichenko A.N. [Usage of solid medium on the basis of cornsteep extract hydrolysate in manufacturing of live plague vaccine and for plague agent strain preservation]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2018; (1):75–8. DOI: 10.21055/0370-1069-2018-1-75-78.Сизоненко М.Н., Тимченко Л.Д., Ржепаковский И.В. Влияние нового стимулятора роста микроорганизмов «СРМП» на биологические свойства Listeria monocytogenes вакцинный штамм «АУФ». Аллергология и иммунология. 2013; 14(3):198.Sizonenko M.N., Timchenko L.D., Rzhepakovsky I.V. [Effect of the new microorganism growth stimulant “MGSP” on the biological properties of Listeria monocytogenes vaccine strain “AUF”]. Allergologiya i Immunologiya [Allergology and Immunology]. 2013; 14(3):198.Pallah O.V., Meleshko T.V., Bati V.V., Boyko N.V. Extracts of edible plants stimulators for beneficial microorganisms. Biotechnologia Acta. 2019; 12(3):67–74. DOI: 10.15407/biotech12.03.067.Pallah O.V., Meleshko T.V., Bati V.V., Boyko N.V. Extracts of edible plants stimulators for beneficial microorganisms. Biotechnologia Acta. 2019; 12(3):67–74. DOI: 10.15407/biotech12.03.067.Анганова Е.В., Мирскова А.Н., Савченков М.Ф., Духанина А.В., Адамович С.Н., Мирсков Р.Г., Крюкова Н.Ф. Использование биологически активных соединений в качестве стимуляторов роста стафилококков. Сибирский медицинский журнал. 2014; 125(2):75–9.Anganova E.V., Mirskova A.N., Savchenkov M.F., Dukhanina A.V., Adamovich S.N., Mirskov R.G., Kryukova N.F. [The use of biologically active compounds as staphylococci growth stimulants]. Sibirsky Meditsinsky Zhurnal [Siberian Medical Journal]. 2014; 125(2):75–9.Адамович С.Н., Федосеев А.П., Киборт Р.В., Мирсков Р.Г., Мирскова А.Н. Перспективные стимуляторы повышения выхода бактерийной массы Staphylococcus aureus (для получения протеина А). Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2012; 5-1:173–6.Adamovich S.N., Fedoseev A.P., Kibort R.V., Mirskov R.G., Mirskova A.N. [Promising stimulants for increasing the yield of Staphylococcus aureus bacterial mass (for obtaining protein A)]. Bulletin of the East Siberian Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences. 2012; (5-1):173–6.Ломова Н.Н., Снежко О.О., Нарижный С.А. Биомасса Streptococcus thermophilus и Bifidobacterium longum в молочной среде с пчелиной обножкой. Biotechnologia Acta. 2015; 8(1):71–5. DOI: 10.15407/biotech8.01.071.Lomova N.N., Snezhko O.O., Narizhny S.A. [The biomass of Streptococcus thermophilus and Bifidobacterium longum in dairy medium with bee pollen]. Biotechnologia Acta. 2015; 8(1):71–5. DOI: 10.15407/biotech8.01.071.Лукьянова С.В., Гефан Н.Г., Адамович С.Н., Оборина Е.Н., Хаптанова Н.М., Кузнецов В.И., Остяк А.С., Косилко В.С., Балахонов С.В. Изучение действия биологически активного соединения трис(2-гидроксиэтил)аммоний 4-хлорфенилсульфанилацетата на рост бактерий Listeria monocytogenes и Staphylococcus aureus. Acta Biomedica Scientifica. 2020; 5(1):47–53. DOI: 10.29413/ABS.2020-5.1.6.Luk’yanova S.V., Gefan N.G., Adamovich S.N., Oborina E.N., Khaptanova N.M., Kuznetsov V.I., Ostyak A.S., Kosilko V.S., Balakhonov S.V. [Study of the effect of a biologically active compound tris(2-hydroxyethyl)ammonium 4-chlorophenylsulfanylacetate on the growth of Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus]. Acta Biomedica Scientifica. 2020; 5(1):47–53. (In Russ.) DOI: 10.29413/ABS.2020-5.1.6.Чичерина В.Р., Сапрыкина Е.Ю. Влияние тяжелых металлов на рост бактерий рода Bacillus. Шаг в науку. 2016; 1:119–25.Chicherina V.R., Saprykina E.Yu. [Effect of heavy metals on the growth of bacteria of the genus Bacillus]. Shag v Nauku. [Step into Science]. 2016; (1):119–25.Мирскова А.Н., Адамович С.Н., Виноградов Е.Я., Мирсков Р.Г. Стимуляторы роста менингококка для диагностики менингита на основе солей 2-гидроксиалкиламинов. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2012; 5-1:276–80.Mirskova A.N., Adamovich S.N., Vinogradov E.Ya., Mirskov R.G. [Meningococcus growth stimulants based on salts of 2-hydroxyalkylamines for the diagnosis of meningitis]. Bulletin of the East Siberian Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences. 2012; (5-1):276–80.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.