Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 2012, №83

Научный журнал КубГАУ, №83(09), 2012 года 

http://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/44.pdf 

1

 
 
 
Молочная кислота широко используется в пищевой промышленно
сти для производства напитков, мармелада, в процессах консервирования 

[1]. Также ее применяют в кормопроизводстве и в тяжелой промышленно
сти. Молочная кислота хорошо полимеризуется. Спрос на нее вырос  в свя
зи с возможностью ее использования в качестве исходного сырья для био
разлагаемых полимеров, оксигенированных веществ, регуляторов роста 

УДК 579.663 
 
UDC 579.663 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА БИОСИНТЕЗАМОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ LACTOCOCCUS 
LACTIS СН5 
 

MODELING OF CULTIVATION ON PRODUCTIVITY LACTIC ACID PRODUCER LACTOCOCCUS LACTIS CH5 

Илушка Игорь Валериевич 
соискатель 
Ilushka Igor Valeryevich  
postgraduate student 
 
 
Доценко Сергей Павлович  
д.х.н., профессор 
Dotsenko Sergey Pavlovich 
Dr.Sci.Chem., professor 
Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия 
 

Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia 

Боровский Анатолий Борисович 
к.т.н., доцент 
Borovsky Anatoliy Borisovich 
Cand.Tech.Sci., associate professor 
Кубанский социально-экономический институт, 
Краснодар, Россия 
 

Kuban socio-economic institute,  Krasnodar, Russia 
 

Арутюнян Маргарина Мкртычевна 
к.х.н., доцент 
Arutyunyan Margarita Mkrtychevna 
Cand.Chem.Sci., assistant professor 
Краснодарское военно-воздушное авиационное 
училище летчиков, Краснодар, Россия 
 

Krasnodar air force military college for pilots, 
Krasnodar, Russia 
 
Получены соотношения для оценки устойчивости 
стационарных состояний процесса микробиологического синтеза молочной кислоты. В основу 
положены кинетические зависимости для удельной скорости роста биомассы, расходования субстрата и получения продукта. Получены зависимости скорости роста культуры, увеличения  ее 
биомассы и продуктивности молочнокислого 
микроорганизма Lactococcus lactis  СН5и определены оптимальные условия биосинтеза молочной 
кислоты  
 

The equations for evaluation of the stationary state of 
lactic acid microbiological synthesis have been received. The kinetic dependencies for specific biomass 
growth rate, consumption of the substrate are given. 
The particular qualities of growth of homofermentative 
lactic acid producer Lactococcus lactis CH5 depending 
on the composition nutrient medium: glucose and yeast 
autolysate concentration are examined. The influence of 
the method of cultivation on the productivity and the 
speed of the lactis acid synthesis are analyzed  

Ключевые слова: ЛАКТОКОККИ, КУЛЬТИВИРОВАНИЕ МОЛОЧНОКИСЛЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ, БИОСИНТЕЗ МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ 

Keywords: LACTOCOCCUS LACTIS, MICROORGANISMS, PRODUCTION OF LACTIS ACID 

Научный журнал КубГАУ, №83(09), 2012 года 

http://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/44.pdf 

2

растений и химических продуктов специального назначения [2]. Микро
биологический синтез молочной кислоты гораздо рентабельнее химиче
ского [3,4.5]. Продуценты молочной кислоты гомоферментативные  мо
лочнокислые бактерии используют в составе пробиотиков  для лечения 

людей и молодняка животных [6]. 

Важным направлением работ по оптимизации производства молоч
ной кислоты является изучение биологических свойств продуцентов мо
лочнокислого брожения, селекция активных гомоферментативных молоч
нокислых бактерий, оптимизация параметров управления процессом био
синтеза. Также важным является изучение и применение оптимальных 

условий роста отобранных культур микроорганизмов и эффективности 

процесса кислотообразования. Посредством таких факторов как источники 

азота и углерода, рН, температура , способ культивирования можно влиять 

на титр культуры- продуцента молочной кислоты  и ее продуктивность [8]. 

Повысить выход молочной кислоты можно с помощью стрессовых 

факторов, которые мы будем называть «критическими условиями», таких 

как повышенная температура, высокие или низкие значения рН, высокие 

концентрации исходных реагентов, высокие концентрации клеток, введе
ние различных химических компонентов не участвующих в метаболиче
ских путях  молочнокислого брожения, таких как этанол и т.д., введение в 

систему различных бактериостатиков WO2009006909A1. 

 

Научный журнал КубГАУ, №83(09), 2012 года 

http://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/44.pdf 

3

Математическое моделирование любого биотехнологического про
цесса, аппарата или системы сводится к оценке скорости протекания био
химических процессов, которая определяется скоростью биохимической 

деятельности (роста) микрообъектов в зависимости от одного или несколь
ких параметров среды, обеспечивающей протекание метаболических про
цессов. В ходе процесса имеет место закономерное изменение кинетиче
ских характеристик роста, биосинтеза продукта метаболизма, потребления 

субстрата. Все эти изменения подчиняются некоторым кинетическим зави
симостям, которые являются по существу основой теории процесса куль
тивирования микроорганизмов и биосинтеза продуктов метаболизма и яв
ляются объектами исследования кинетики биотехнологических процессов 

[1]. 

Кинетика биотехнологических процессов изучает закономерности 

изменения скорости роста микроорганизмов и биосинтеза продуктов мета
болизма в зависимости от текущих концентраций субстратов, биомассы, 

продуктов метаболизма, температуры и рН среды [2]. 

Нам проанализированы модели процессов биосинтеза, в том числе и 

использованные для моделирования процессов ферментативного синтеза 

молочной кислоты [3-8]. Особого внимания заслуживают модели, учиты
вающие так называемые стресс- факторы в зоне ферментации, те. локаль
ные поля температур, концентраций субстратов и рН [4]. 

Научный журнал КубГАУ, №83(09), 2012 года 

http://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/44.pdf 

4

В работе были использованы штаммы молочнокислых бактерий Lac
tococcus lactis СН5, Lactobacillus helveticus B-4040, Lactobacillus delbrueckii  

Л 20, полученные из коллекции ВКПМ и выделенные из кисломолочных 

продуктов Северо-Кавказского региона. Для культивирования молочно
кислых микроорганизмов была использована среда MRS  [9]. Источником 

углерода в среде была глюкоза , источником азота – дрожжевой экстракт. 

Используем следующие условные обозначения: 

X - концентрация биомассы (g/l); 

 S - концентрация субстрата  (g/l);  

S0 - начальная концентрация субстрата  (g/l);  

P - концентрация молочной кислоты (g/l); 

Q1- объёмный уровень концентрата  (l/h);  

Q2 - объемный уровень фильтрата (l/h);  

V - объём реактора (l);  

Rx, rs, rp – уровень продуктивности или потребления биомассы, субстрата 

и продукта (g/l.h);  

Yx/s, Yp/s – коэффициент выхода целевого продукта по отношению к ис
ходному (g/g);  

m – коэффициент обратный от времени (h-1);  

µ – удельная скорость прироста биомассы клеток (h-1);  

µmax – максимальная скорость прироста биомассы клеток (h-1);  

Kd – коэффициент гибели клеток (h-1);  

Научный журнал КубГАУ, №83(09), 2012 года 

http://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/44.pdf 

5

Ks, Kis, Kip – кинетические коэффициенты (g/l); 

 n -  коэффициент ингибирования (безразмерный) 

Система уравнений для описания основных процессов биосинтеза 

представлена в виде: 

 
 

 
В процессе оптимизации параметров получили следующие 

данные: µmax=0,46 h-1; Ks=0,12 g/l; Kis=904 g/l; Kip=65 g/l; n=3,83; m 

=0,14 h-1; Kd=0,12 h-1; Yx/s=0,17 g/g; Yp/s=0,89 g/g.  

Параметры оптимизировались с помощью программы: Mathlab 5.0 

software environment.  

Результаты показаны на рисунке ниже: 

 
Рисунок 1 – Кинетика процесса биосинтеза молочной кислоты в со
ответствии с моделью (1) 

Научный журнал КубГАУ, №83(09), 2012 года 

http://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/44.pdf 

6

 Следующий шаг – это введение стрессового фактора. β – стрессовый ко
эффициент (l/g.h). 

Математическая модель ферментационного процесса в зоне стресса 

будет описываться следующими уравнениями: 

  

  
(2) 

Где А1, А2, А3 – стрессовые коэффициенты. 

 

 
 
 
 
(3) 

 

Z- производительность рециркуляционного насоса в мембранном 

биореакторе. Результаты моделирования с учетом стрессового фактора 

представлены на рисунках (2) и (3). 

Научный журнал КубГАУ, №83(09), 2012 года 

http://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/44.pdf 

7

 

Рисунок 2 – Кинетика процесса биосинтеза молочной кислоты в соот
ветствии с моделью (2) без учета рециркуляции 

 

Рисунок 3 – Кинетика процесса биосинтеза молочной кислоты в соот
ветствии с моделью (2) с учетом рециркуляции 

Сравнивая результаты моделирования, можно сделать вывод, что 

стрессовая модель с учетом рециркуляции лучше описывает эксперимен
тальные данные в в зоне оптимального ведения процесса. 

 

Научный журнал КубГАУ, №83(09), 2012 года 

http://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/44.pdf 

8

Обобщая полученные нами результаты, можно сказать,  что культура 

L.lactis СН5 является перспективным продуцентом молочной кислоты. Она 

имеет  значительную толерантность к низким рН, обладает высокой скоро
стью роста и продуктивностью. Наилучшие показатели скорости роста 

биомассы и синтеза молочной кислоты были получены на среде МRS  с 

добавлением 50 г/л глюкозы и 20 г/л дрожжевого автолизата. 

Для моделирования и оптимизации процесса биосинтеза молочной 

кислоты в мембранном ферментере по результатам сравнения расчетных и 

экспериментальных данных рекомендуется модель, учитывающая стрессо
вые факторы процесса биосинтеза . Эта модель может быть распростране
на на напрерывные многостадийные процессы. В дальнейшем для модели
рования функционирования многосупенчатых ферментационных устано
вок необхадимо ввести в модель соотношения, характеризующие влияния 

биомембранного элемента в конструкции реактора. 

 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Кафаров В. В. Моделирование биохимических реакторов / В. В. Кафаров, А. 
Ю. Винаров, Л. С. Гордеев – М.: Лесная промышленность, 1979- 344с.. 
2.  Дворецкий Д.С. Компьютерное моделирование биотехнологических процессов и систем: Учеб. пособие / Д.С. Дворецкий, С.И. Дворецкий, Е.И. Муратова, А.А. Ермаков. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 80 с. 
3. Скороходов А.В. Моделирование процессов ферментации в мембранных 
биореакторах: Автореф. дис. на соиск. уч. степ канд. техн. наук. Рос. хим.технол. ун-т, Москва, 2002, 16 с. 
4. Duwat P., Cesselin B., Souris S.,Gruss A. Lactococcus lactis, a bacterial model for 
stress responses  and survival//J.Food Microbiol.2000.Vol.55.P.83-86. 
5. Sjoberg A.,Persson I.,Quednau M.,Hahn-Hagerdal B. The influence of limited and 
non-limited growth  conditions on glucose and maltose metabolism in Lactococcus 
lactis ssp.lactis strains//Appl.Microbiol.fnd Biotechnol. 1995. Vol.42 .№6 P.931938. 

Научный журнал КубГАУ, №83(09), 2012 года 

http://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/44.pdf 

9

6.  Гордеева Ю. Л. Моделирование периодического процесса микробиологического синтеза с нелинейной кинетикой роста микроорганизмов / Ю. Л. Гордеева,  Ю. А. Ивашкин, Л. С. Гордеев // Вестник АГТУ, Сер. Управление, 
выч. техника и информатика, 2011, №1, с. 37-43 
7. Гордеева Ю. Л. Устойчивость стационарных состояний процесса биотехнологического получения молочной кислоты / Ю. Л. Гордеева,  Ю. А. Ивашкин, Л. С. Гордеев // Вестник АГТУ, Сер. Управление, выч. техника и информатика, 2012, №2, с. 27-33 
8. Nandasana A. D., Kumar S. Kinetic modeling of lactic asid production from molasses using Enterococcus faecalis RKYJ // Biochem. Eng. Journal. – 2008. – N 
38. – P. 277–284.. 
9. Миневич И.Г. Материально-энергетический баланс и кинетика роста микроорганизмов.М.,2005. 353 с. 

Научный журнал КубГАУ, №83(09), 2012 года 

http://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/31.pdf 

1

УДК 619:616.98:578.823.1  
 
ЧУМА МЕЛКИХ ЖВАЧНЫХ ЖИВОТНЫХ 
(СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, 
ЭПИЗООТОЛОГИЯ, СПЕЦИФИЧЕСКАЯ 
ПРОФИЛАКТИКА  И МЕРЫ БОРЬБЫ)  
 
Закутский Николай Иванович 
д.в.н. 
 
Балышев Владимир Михайлович  
д.в.н. 
 
Книзе Андрей Валентинович 
к.б.н. 
 
Гузалова Анна Григорьевна 
к.б.н. 
 
Юрков Сергей Григорьевич 
д.б.н. 
Государственное научное учреждение 
Всероссийский научно-исследовательский 
институт ветеринарной вирусологии и 
микробиологии Российской академии 
сельскохозяйственных наук, г. Покров, Россия 
 
Дана историко-географическая справка по чуме 
мелких жвачных животных и характеристика ее 
возбудителя, описаны эпизоотологические 
особенности болезни, а также специфическая 
профилактика и меры борьбы с ЧМЖ 
 
 Ключевые слова: ЧУМА МЕЛКИХ ЖВАЧНЫХ, 
ЧУМА ОВЕЦ И КОЗ, ВИРУС ЧМЖ, ШТАММ, 
ИММУНИТЕТ, ВАКЦИНА 

UDС 619:616.98:578.823.1 
 
PESTE DES PETITS RUMINANTS 
(CONTEMPORARY SITUATION, 
EPIZOOTOLOGY, SPECIFIC PROPHYLAXIS 
AND CONTROL MEASURES)  
 
Zakutskiy Nikolay Ivanovich 
Dr.Sci.Vet. 
  
Balyshev Vladimir Mikhaylovich  
Dr.Sci.Vet.  
 
Kneize Andrey Valentinovich 
Cand.Biol.Sci.  
 
Gouzalova  Anna Grigorevna,  
Cand.Biol.Sci. 
  
Yurkov Sergey Grigorevich 
Dr.Sci.Biol. 
State Research Institution National Research Institute 
for Veterinary Virology and Microbiology, Pokrov, 
Russia   
 
 
 
The historical and geographical information of peste 
des petits ruminants and the characteristics of its agent 
are given, also some epizootological features of the 
infection are described, and PPR specific prophylaxis 
and control measures are discussed 
 
Keywords: PESTE DES PETITS RUMINANTS, 
SHEEP AND GOAT PLAGUE, PPR VIRUS, 
STRAIN, IMMUNITY, VACCINE 

 

         Историческая справка. Чума мелких жвачных (ЧМЖ) – высоко 
контагиозная вирусная болезнь овец и коз, протекающая преимущественно 
остро 
или 
подостро, 
характеризующаяся 
лихорадкой, 
язвенными 
поражениями 
слизистых 
оболочек 
ротовой 
и 
носовой 
полостей, 
конъюнктивитами, 
геморрагическим 
гастроэнтеритом, 
поражением 
лимфоидной 
системы 
и 
развитием 
пневмонии 
(5,10). 
Согласно 
классификации МЭБ, ЧМЖ входит в перечень особо опасных болезней (до 
недавнего времени список А, а в РФ включена в Перечень карантинных и 
особо опасных болезней животных. 
      Первые сведения о заболевании среди мелких жвачных относятся к 

XIX веку, при этом описания клинических признаков болезни среди овец и 

коз чаще всего встречались по аналогии с описанием болезни у КРС. В