Микроорганизмдерді өсінділеу әдістері

Себу материалын алу

Технология үдерісінде штаммның пайдалы қасиеттері пайдаланылады, тиісінше, оның өндірістік қасиеттерін сақтау, мүмкіндігінше жақсартып отыру керек. Сол себептен биотехнология өндірісінде таза өсінді бөлімі болады, оның міндеті кезінде зертхана жағдайында анықталған немесе қол жеткізілген өнім көзінің пайдалы қасиеттерін үнемі әрі сенімді түрде ұдайы өндіру болып табылады. Мұндай бөлім таза өсіндіні бақылау мен сақтау бойынша зертханалық операциялар, сонымен қатар, штаммды ферментациялау сатысына үнемі жіберіп отыру үшін аз масштабты өсінділеу жұмыстарын жүргізеді.

Дәлірек айтқанда бұлштамм-өнімдерінің мұражайы бар микробиологиялықзертхана. Бақылау себінділерін жасаған және аз масштабты ферментациялау (пробиркаларда, колбаларда т.с.с.) кезінде өнеркәісіптік қолданыс үшін ұсынуға негіздеме болған барлық байқалатын немесе жүре пайда болған белгілерінің төзімділігі бақыланады. Қажет болған жағдайда таза өсінді бөлімінен өндіріске жіберілетін тиісті инокулят массасыкеліп түсіп отырады.

Өсінділеудің кезеңді үдерісі кезінде (метаболиттер өндірісінде) таза өсінді бөлімінде негізгі өндірістің әрбір операциясына арнап, жасушалардың себілетін мөлшерлемесі дайындалады. Азықтық ақуыздың үздіксіз өндірілуі кезінде бұлай жасау қажет емес, бірақ өнім сапасын артыру үшін таза өсінді бөлімінен штамм-өнім жасушасын белгілі бір уақытта енгізіп отыру ұсынылады. Бұл үшін бөлімде өнім көзі микроорганизмінің ірі партиясын өсіру өткізілетін ферментациялывқ бөлігі болады.

Әдетте, микроорганизмдердің өндірістік өсінділенуі үлкен көлемдерде жүргізіледі. Сондықтан, бастапқыда әдетте, ампулада лиофильді кептірілген күйде болатын микроорганизмнің қолданыстағы эталонды штаммынанкішігірім ыдысшаларға, мысалы, көлемі 100-200 см³, 50-150 мл шамасында өндірістік ортамен толтырылған құтышаларға себінділер жасалады.

Төменде себінді өсіндісі ретінде пайдалану үшін ашытқының мұражайлық штаммын дайындау мысалыкелтірілген:

– ашытқыларды залалсыздандырылған жағдайда мұражайлық тобырынан алып, сусло-агардың жаңа жасалған тобырына қайта себеді;

– қайта себілген тобырды 36 °С температурада термостатқа салады да онда 24 сағат бойы ұстайды;

– өсіп шыққан ашытқы өсінділерін тобырдан заласызданған жағдайда 5 мл физерітінді 1 тобырға есебінде залалсызданған физиологиялық ерітіндімен шайып алады;

---

– алынған 2 мл көлемдегі ашытқы суспензиясын заласызданған жағдайда 100 мл көлдемде таза қоректік орта құйылған колбаларға ауыстырып салады.

Сосын құтышалардан үлкен ыдыстарға себінділер жасалынады.

Себілетін мөлшерлемер кезегімен колбалар мен 10-20 литрлік бөтелкелерде шайқағыштарды пайдаланып немесе жай термостатталатын орындарда өсіріледі.Микроорганизмдер жақсы жинақталынған жағдайда мұндай өсіндіні реакторға енгізеді де себінді (аналық) өсінді деп атайды.Өсінді кезеңді түрде (қажет болса) көлемі 10, 100, 500 и 1000 литрферменттерлерде өсіріледі, онда араластырылу, аэрация және өсінділік сұйықтықты жасушалармен термостаттау операциялары өткізіледі.Осы кезде микроорганизмдерді өндірістік өсінділеу үшін себінді өсіндісінің қажетті мөлшері, әдетте көлеміне қатысты 1 ден 10% шаманы құрайтын себінді мөлшерлемесін негіз ете келе алдын ала есептелінеді.

Таза өсінді бөлімінде жеткілікті мөлшерде штамм-өнімнің үлкен жинағы болуы керек, себебі әртүрлі себептерге орай бір штаммнан екіншісіне уақытша ауысып өтуі байқалуы ықтимал. Мысалы, температураныңмаусымдық өзгерулері өнімді термотолерантты штаммдар іріктеліп алынуы түріндеайтарлықтай орнын толтырып отырады. Мұнымен қатар, микробиологиялық өндіріс көбіне қоректік ортаның құрамдас бөліктері ретінде ауылшаруашылығы мен тағам өнеркәсібі қалдықтарын (меласса, жүгері сығындысы т.б.) пайдалануға мәжбүр болады, ал ол шикізаттардың маусымдық өзгерістерге ұшырауына әкеліп соқтырады да өнім көзінің ортаның ерекшеліктеріне адаптациялануын «бейімделуін) айқындайды. Мұның бәрі микробиологиялық қызмет рөлінің айтарлықтай маңызды екендігін көрсетеді.

Себінділік микробтық өсінділерді өздеріне тән морфологиялық, өсінділік-биохимиялық, антигендік және иммуногендік қасиеттерінің сақталуына, сонымен қатар, олардың бойында бөгде микрофлора жоқтығына (БМФ) бақылап отырады.

Бионысандарды өсінділеу әдістері

Өсінділеу (ферментация, өсіру) –микроорганизмдер өсіп, оның барысында қоректік ортаның құрамдас бөліктерін мақсаттық өнімге айналдыратын үдеріс. Микроорганизмдер ретінде ашытқылар, саңырауқұлақтар немесе бактериялар пайланылуы мүмкін. Организмдер-өнім көздері ретінде жануар жасушалары немесе гибридомдары пайдаланылатын жағдайды біз жасуша өсіндісі дейміз.

Зерттеу мақсаты мен міндеттеріне байланысты микроорганизмдерді өсінділеубірқатар кезеңдерден құралады. Микроорганизмдерді биомасса жинақталуы немесе метаболизм өнімдерін анықтау үшін өсіру мынаны қажет етеді:

---

• 
  таза жоғары өнімді өсінді болуын;
  
• 
  стандартты себінді материалын дайындауды;
  
• 
  микроорганизмдер өсуіне және олардың биосинтетикалық белсендігі білінуі үшін қажетті шарттарды айқындау;
  
• 
  ферментациялау, аппаратурамен жабдықтау, ферментацияны бақылау, қоректік орталарды дайындау мен залалсыздандыру шарттарын таңдау.
  

Өсінділеу үдерісіне қойылатын талаптардың бірі микроорганизмдерді немесе жасуша өсінділерін олардың оптималды өсуі мен өнім пайда болуы үшін қажетті қолайлы жағдайлармен қамтамасыз ету. Микроорганизмдерді зертхана жағдайында қоректік орталарда өсіру арнайы аппараттарда –оптималды температура сақталынатын термостаттарда өткізіледі.Өнеркәсіптік жағдайда бұл талаптар биореактор (ферментер) көмегімен жүзеге асырылады.

Барлық өсінділеу әдістерін екі үлкен топқа бөледі:

1беткейлік (стационарлықөсінділер)

2малынған, немесе терең, оған кіретіні:

а) кезеңді (үзілмелі, статистикалық)

б) үздіксіз (үздіксіз-ағымды, динамикалық).

Осы әдістердің түрлі әдістері аппаратуалық толтыру және өсінділу шарттарымен ерекшеленеді.

Беткейлік өсінділеу

Беткейлік өсінділеу әдістерінің мәні микроорганизмдерді қатты қоректік орталарда (астық тұқымдастар тұқымында, жармаларда, ағаш жаңқаларында немесе үгінділерінде т.б.); стандартты пробиркаларға, Петри табақшаларына, матрастарға, кюветтерге құйылған агарланғанорталарда; колбаларға, матрастарға және әртүрлі сыйымдылықтағы құтышаларға құйылған сұйық қоректік орталардаөсіру.

Терең (малынған) өсінділеу

Өсінділеудің терең әдісінде мицелилер ферментациялаудың барша кезеңіне сұйық аэрацияланатын қоректік ортаға малынып тұрады. Малыну тереңдігі әртүрлі (0-10 м), олаэрация арқылы туындалатын масса алмасуына, араластырғыш құрылымына және өзге факторларға байланысты болады. Малып өсінділеудің бірнеше нұсқалары белгілі:

1. 
   Жылжымалы немесе айналып тұратын шайқағыштарда араластырылып отыратын(100-200 айналым/мин)колбалар мен ыдыстарда өсінділеу.
   
2. 
   Қосымша механикалық түрде ортаны араластырмастан ауа ортасы арқылы барботаждап түрлі сыйымдылықтағы ыдыстарда өсінділеу;
   
3. 
   Ортаны араластыра отырып, және ол арқылы ауаны барботаждап өсінділеу.Малып өсінділеудің беткейлік өқсінділеумен салыстырғанда бірқатар артықшылықтары бар:
   

---

• 
  қоректік орта бойында өсетін саңырауқұлақ мицелиіне біркелкі жағдайлар (химиялық, физикалық) жасалады;
  
• 
  ортаның механикалық араластырылуы мен үздіксіз аэрация мицелий өсуіне және алмасу өнімдерінің жинақталуына ықпал етеді, өйткені, шайқалынып, араластырылатын өсінділерде еру меноттегі диффузиясы жылдамдығы стационарлық түріне қарағанда жоғары болады;
  
• 
  ферментация мерзімі қысқарады және сұйықтық көлемінің көбеюі мен ферментациялық үдерісті реттеу мүмкіндігін беретін әртүрлі ферменттер қолданылуы есебінен алынатын өнім көлемі ұлғаяды.
  

Терең әдіс үнемді, бірақ арнайы қымбат тұратын жабдықтар, белгілі бір штамм-өнім көздері, арнайы шикізаттар, көп мөлшердегі залалсызданған ауа болуын талап етеді. Қажетті метаболиттер алу мақсатында микроорганизмдерді малып өсінділеу қатаң белгіленген режимдерде өткізіледі, ол микробтардың (саңырауқұлақтардың) физиологиялық қажеттіліктеріне орай айқындалады әрі ферментациялық үдерістің барлық кезеңдерінде залалсыз жағдай болуын талап етеді.

Өсінділеудің кезеңдік үдерістері

Кезеңдік үдеріске енетіні:

а) орталарды, биореакторлар мен қосалқы жабдықтарды залалсыздандыру;

б) аппаратты қоректік ортамен толтыру;

в) себінді материалын (жасушалар, споралар) енгізу;

г) уақыты бойынша келесі кезеңмен сәйкесе алатын немесе оның алдында өтетін өсіндінің өсу үдерісі;

д) мақсаттық өнімді синтездеу;

е) дайын өнімді бөліп алу мен тазарту.

Бұл жерде кезеңдердің уақытша кезеңдігі жайы баяндалып отыр, соңғы кезең аяқталған соң биореакторды жуып, оны жаңа айналымға дайындайды.

Биотехнологиялық тұрғыдан құнды өнімдер экспоненциалды сатыда (нуклеотидтер, көптеген ферменттер, витаминдер – біріншілік метаболиттер) немесе стационарлық сатыда (идиофаза)өсуінде (антибиотиктер, бояғыш заттар т.с.с. – басқаша айтқанда екіншілік метаболиттер немесе идиолиттер)синтезделеді.

Үстеме қоректендіре отырып, кезеңді өсінділеу кеңінен қолданылады: реакторғақоректік субстратты енгізумен қатар, оған өсінділеу барысында бионысанды енгізгенге дейін аппаратқа белгілі бір уақыт аралықтарында үлес түрінде немесе үздіксіз «тамшылатып» қоректік заттар қосып отырады.

Сонымен қатар, алып шығып, үстемелеп қосып өсіру,бұл жағдайда биореакторданкөлемнің бір бөлігін уақыт аралығында алып шығып, оған эквивалентті орта көлемі қосылады. Бұл кезеңді түрде ортаны жаңартып отыруға және оның семіп, өлу сатысына өтуіне мүмкіндік береді. Өсінділеудің мұндай режиміүздіксіз үдеріс іспетті өтеді, сондықтан жартылай үздіксіз өсінділеу деп аталынады

---

.

Үздіксіз өсінділеу

Үздіксіз өсінділеу үнемі жаңа, жас ортаның құйылып отыруы мен алмасу өнімдерінің шығырылып отыруы есебінен өсіндінің «физиологиялық жасаруын» ұзақ уақыт бойы қамтамасыз етеді. Микроорганизмдердің үздіксіз өсінділенуі шарап өндірісінде, спирттік, ацетонбутил өндірістерінде, азықтық ашытқылар мен сірке қышқылы өндірісінде қолданылады.

Үздіксіз үдерістер кезіндебионысанүнемі өсудің экспоненциалды сатысында болады. Үнемі жаңа, жас қоректік ортаның биореакторға құйылуы жүріп жатады да одан құрамында жасушалар мен олардың өмірсүруі барыснда бөлінетін өнімдері кері шығарылып отыруы қамтамасыз етіледі. Үздіксіз үдерістердің іргелі принципі жасушалар бөлінуі есебінен биомасса өсуі және жаңа ортамен араласуы кезінде жасушалардың шығарылып, азаюы есебінен тепе-теңдік сақталуына негіздінеді. Үздіксіз өсінділеудің хемостаттық және турбидостаттық режимдерін айырады.

Үздіксіз өсінділеудің бірнеше түрі болуы мүмкін: ашық үздіксіз жүйелер, бір сатылы және көп сатылы,жабық үздіксіз жүйелер мен жартылай үздіксіз жүйелер. Үздіксіз өсінділеудің қарапйым түрі – бір сатылы жүйе: организмдіөзінің өсуімен байланысы бар биомассаның немесе өнімнің максималды шығуын қамтамасыз ететін бір субстратта өсіреді (азықтық және наубайхана ашытқылары, вакциналар т.б. өндірісі).

Микроорганизмдерді үздіксіз өсінділеудің көп сатылы жүйелері: алдымен өнім көзін біркелкі араластырып отырып, бірінші өсінділегіште өсіреді, сосын белсенді жасушалары келесі ыдыс арқылы ағып өтеді, оған қажетті энергия көзі қосылады, осы жерде межеленген өнім жинақталуы аяқталады (антибиотиктер алынуы, өсіндінің метаболизмі мен физиологиялық жағдайын зерттеу).

Үздіксіз өсінділеудің артықшылықтары:

1 Уақыт әсерін болдырмайтын үздіксіз өтетін режим. Өсінді ұзақ уақыт бойы өсудің белгілі бір сатысында, тиісінше, белгілі бір өнімді синтездеу үшін қажетті физиологиялық жағдайда бола алады.

2 Өсіндінің, яғни микроб туыстастығы мен оның өнімдерінің салыстырмалы тұрғыдан алғандағы біркелкі болуы қамтамасыз етіледі.

3 Жекелеген реакциялардың, яғни жалпы барлық үдеріс кинетикасының математикалық теңдеуіқамтамасыз етіледі.

4 Өсінділеу және физикалық, физикалық-химиялық т.б.құралдардың тиімді және мақсатты бағытталынған реттелуі тиісті құрал-жабдықтар, құрылғылар пайдалануы арқылы жүзеге асырылуы ықтимал.

---

Смотрите также файлы

• Кркем ебек пнінен кнтізбелік таырыпты жоспар.docx

• Приём пациента в стационар. Ведение документации.docx

• Блім ысаша кбейту формулалары.docx

• Передо мной небольшой, но глубокий по содержанию отрывок из произведения современного писателя С. С. Качалкова. Можноли строить свою жизнь на обмане Именно этот важный впрос находиться в центре внимания.docx

• Методы мотивирования персонала.docx