Файл: нерксіптік биотехнологияны шикізаттары. Микроорганизмдерді сіру дістері.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 13
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
5 Үдерісті автоматизациялау мүмкіндіктері кезеңді өсінділеумен салыстырғанда анғұрлым жоғары.
6 Әдіс үнемді және, әдетте, тиімді, себебі аппаратура көлемдері қуаттылығы бойынша сол қалпында қалуы кезінде біршама кішірейтілген; жекелген айналымдар аралығында уақыт жоғалуына жол берілмейді, алкезеңді ферментациялау кезінде уақыт жоғалуы көп байқалады; өсінді тиімді физиологиялық күйінде дамитын болады.
7 Жабдықтар бағасы кезеңді үдеріске қарағанда біршама жоғары, бірақ жүйенің үздіксіз жұмыс жасауы есебінен орны жылдам толықтырылады.
8 Ортаны дайындау мен өнімді бөліп алу үдерістері тиімді, үздіксіз өтуі есебінен үнемді.
Қатты сатылы,газды сатылы және сұйықтықты үдерістер
Ферментация үдерісі өтетін негізгі саты бойынша былай бөлінеді:
1) беткейлік (қатты сатылы) ферментация (агар орталарында, дәндерде өсінділеу,ірімшік пен шұжық өндірісі, биокомпосттау т.б.);
2) терең (сұйық сатылы) ферментация, осы кезде микроорганизмдер биомассасықажет болған жағдайда ауа немесе өзге газдар үрленіп өткізілетін сұйық қоректік ортада суспензиялау;
3) газды сатылы ферментация, мұнда үдеріс микроорганизмдер бекіндірілетін, бірақ тасымалдаушы бөліктерінің өздері қоректік ортаның аэрозольдарымен қаныққан газда қалқымалы күйде болатын қатты тасымалдаушы бойында өтеді. Ферментациялаудың мұндай тәсілі сирек пайдаланытынын атау керекпіз, бұл негізінен газдарды зиянды және одоризациялайтын қоспалардан тазарту кезінде қолданылады.
Көптеген биотехнологиялық үдерістер қатты, сұйық, газ тәріздес үші күйдің өзара байланыс құруына негізделіп өтеді. Кейбір үдерістер кезінде сұйық саты рөлі минумум ғана құрайтын болады: ол тек қатты беткейді және (немесе) ауаны (газды) ылғалдайды.
Қай сатының басым болатына байланысты мұндай үдерістер мен оларға тиесілі аппараттарды қатты сатылы немесе газды сатылы деп белгілеп жатады.
Қатты сатылы үдерістер, әдетте, өсімдік шикізаты негізінде жүзеге асырылады, оларды түрлі организмдерді пайдалана отырып өткізеді, бірақ көбінеаралас немесе кезеңді өсіру жағдайларында мицелиалды саңырауқұлақтар мен ашытқылар жайлы, көптеген уақытта олардың қиылысымдары туралы атауға тиіс болып жатамыз.
Қатты сатылы үдерістердің үш түрін айырады.
1. Беткейлік үдерістер.
Субстрат қабаты (мысалы, сабан) 3-7 смаспайды («жұқа қабат»). Биореакторлар рөлін ауданы бірнеше квадрат метр құрайтын үлкен алюминий немесе өсінділеу камералары орындайды.
2. Араласпайтын қабаттағы терең қатты сатылы үдерістер («жоғары қабат»). Биореакторлар терең ашық ыдыс түрінде болады. Осы түрдегі аэробты қатты сатылы үдерістер үшін диффузиялық және конвекциялық газ алмасуын қамтамасыз ететін құрылғылар ойластырылған.
3. Субстраттың араласатын және аэрацияланатын массасындағы қатты сатылы үдерістер гомогендік (жартылай сұйық қи) немесе сұйықтық бойында қалқып жүретін қатты субстрат бөлшектерінен тұруы ықтимал (қатты сатылы үдеріс пен сұйық сатыдағы үдеріс арасындағы өтпелі нұсқа).
Қатты сатылы үдерістерге деген қызығушылықты сұйық ортада өтетін өтетін үдерістермен салыстырғандағы артықшылықтар байқалуымен түсіндіру керек шығар:
1) олар жабдықтар мен оларды эксплуатациялауға аз шығын талап етеді;
2) субстрат сипатыөнімді бөліп алу мен тазартуды жеңілдетеді;
3) субстратта су мөлшерінің төмен болуы өнім көзі өсіндісінің бөгде микрофлорамен жұқтырылуына кедергі келтіреді;
4) сұйық сатыдағы үдерістерден өзгешелігі қатты сатылы үдерістер қоршаған ортаға көп мөлшерде оны ластаушы бірден бір фактор шайынды қалдық суларды жібермейді.
Қатты сатылы өсінділеу бірқатар мәселелер де туындатады. Көптеген қатты сатылы үдерістерде араластыру жасалмайды, микроорганизмдер өсуі колонизация принципінде өтеді: көбеюіне орай олар енгізілу нүктесінен субстраттың барлық бойына таралады. Осы кезде субстрат бойындағы кейбір аймақтарға жасушалар тым көп дәрежеде қоныстанады да қоректік заттардың сол жерлерге жетіспеуі байқалады, ал субстраттың айтарлықтай бөлігі игерілмей қалады. Осы мәселенің шешімін табуды себінді материалын субстраттың барлық көлеміне көп мөлшерде енгізу арқылы өткізуге болады.
Сұйық орталарда өсінділеуді (сұйық сатылы үдерісті) беткейлік және терең ферментациялар деп бөлуге болады. Беткейлік орта құйылған колбаларда, бөтелкелерде немесе кюветтерде жүреді. Кюветтерді ауамен желденетін камераларға қояды. Нәтижесінде орта беткейіндеқабыршақ немесе қатты қабат түрінде биомасса түзіледі.Терең ферментация сұйық ортаның барша көлемі бойында өтеді. Ферментациялаудың бұл түрі кезеңді тәртіпте, сондай-ақ үздіксіз түрде өте алады.
Беткейлік сұйық сатылы ферментация ашытатын желденетін сөрелеріне кюветтер қойылған камераларда өткізіледі. Дәл осындай тек сөрелеріне 10-15 мм қалыңдықта себілмелі қатты орта төселінген жалпақ ыдыстар қойылған камераларда қатты сатылы ферментация жүргізіледі. Ортаны жақсырақ аэрациялау үшін жалпақ ыдыс түптері перфорацияланған (тесіктер жасалған) күйде болады.
Өсінділеу шарттарының өнеркәсіптік штаммдар өсуіне және метаболиттер синтезіне әсері
Жоғарыда атағанымыздай, микроорганизмдер өсуі мен олардың биосинтетикалық белсенділігі байқалуы үшін қоректену көздері қажет – көміртегі, азот, сутегі, құрамында калий, натрий, фосфор, магний, кальций, күкіртжәне темір бар бейорганикалық қосылыстар; микроэлементтер – марганец, мырыш, молибден, кобальт, мыс, бор т.б.Оларға сонымен қатар, өсу ынталағыштары; оптималды температура, ылғалдылық, аэрация дәрежесі, жарық түсуі мен өзге факторлар да өз әсерін тигізеді.
Қоректену көздері белгілі бір құрамдағы табиғи (жаратылыстық) субстраттар мен нақты қатаң сіңірілетін құрамдағы жасанды қоректік орталар деп бөлінеді. Қоректік субстраттер ретінде жеміс, жидек қиқымдары, ұсақ етіп туралған өсімдік бұтақтары мен сабақтары, табиғи түрінде немесе сығынды, тұндырма немесе қайнатпа түріндегі дән (сыра суслосы, ашытқы суы, жүгері сығындысы, картоп сығындысы) немесе сығынды, тұндырма, қайнатпа түріндегі жануар ұлпалары (ет суы, бауыр, жүрек қайнатпасы, сүт, көксүт т.с.с.) қосылады.
Орталарға қойылатын талаптар:
1) орталар құрамында жеңіл сіңірілетін түрде қоректік және энергетикалық қажеттіліктерді өтеуі тиіс барлық заттар болуы керек. Бұл заттарға органогендікжәне минералды (бейорганикалық), соның ішінде микроэлементтерді қосқандағы заттар көзі жатады. Минералды заттар жасуша құрамына енуімен қатар, ферменттерді белсендіреді, ортаның физикалық-химиялық қасиеттерін (осмостық қысым, рН т.б.) де айқындайды. Бірқатар микроорганизмдерді өсінділегенде ортаға жасуша синтездей алмайтын өсу факторлары – витаминдер, кейбір аминқышқылдары енгізіледі;
2) ортаның белгілі бір реакциясы – микробтарды табысты түрде өсірудің айнымас шарты болып табылатын сутегі (Н+) және гидроксилдік (ОН–) иондардың тиісті қатынасымен айқындалатын сутегі көрсеткіші (рН). Осы рН концентрациясына микробтық жасушалар қабаттарының өткізгіштігі байланысты болады, бұл микробтардың қоректік заттарды сіңіруін айқындайды. Бейтарпты реакция рН 7,0 тең. Микроорганизмдер қоректік ортаның қабықтар өткізгіштігіне әсер ететін қорек беруші заттарын тек оптималды орта реакциясы кезінде ғана сіңіре алады. Микроорганизмдер өсуі кезінде олардың өмір сүруі барысында бөлінетін қышқыл немесе сілтілі өнімдер рН өзгертпеуі үшін орталар буферлік қасиетте болулары керек, яғни орта құрамында алмасу өнімдерін бейтараптандыратын заттар болуы;
3) микробты жасуша үшін изотониялық болуы керек, яғниортадағы осмостық қысым жасуша ішіндегідей болуы керек. Көптеген микроорганизмдер үшін натрий хлоридінің 0,5% ерітіндісіне сәйкесетіндей оптималды орта болуы керек;
4) заласызданған күйде болуы керек, өйткенібөгде микробтар зерттелетін микроб өсуіне, оның қасиеттерін анықтауға кедергі келтіріп, орта қасиеттерін өзгертеді (құрамын, рН т.с.с.);
5) тығыз орталар ылғалды және микроорганизмдер үшін оптималды консистенцияда болулары керек;
6) белгілі бір тотықтыру-қалыптастыру құзыретіне ие болатындай болулары керек, яғни,электрондарды беретін және қабылдайтын rH2индексімен белгіленетін заттар қатынасы біркелкі болуы тиіс. Бұл құзырет ортаның оттегімен қаныққанын білдіреді. Кейбір микроорганизмдерге жоғары құзыреттілк қажет болса, екіншілеріне төмені қажет. Мысалы, анаэробтар 5 жоғары емес rH2шамада, ал аэробтар – 10 төмен емес rH2көбейеді. Көптеген орталардың тотықтыру-қалыптастыру құзыреті оларға деген аэробтар мен факультативтік анаэробтар талабына сәйкеседі;
7) мүмкіндігінше унифицирленген болулары керек, яғни,жекелеген тұрақты ингредиенттер құрамы болуы керек. Мысалы, көптеген патогенді бактерияларды өсінділеу орталарында аминдік азот NH2, яғни,аминқышқылдары мен төменгі полипептидтерді қосқандағы азо қосындысы 0,8-1,2 гл; натрий хлоридіне шаққанда 2,5-3,0 гжалпы азот N; 0,5% хлоридтер; 1% пептон болуы шарт.
Орталар мөлдір болғаны жөн – өсіндінің өсу барысын бақылауға ыңғайлы, ортнаың бөгде микроорганизмдермен ластанғаны байқауға болады.Микроорганизмдер өсуі үшінөсіру температурасы да маңызды. Температуралық оптимум микроорганизмдердің түрлік құрамымен және өсінділеу шарттарымен айқындалады. Мысалы, микробтарды өсінділеуге қажетті оптималды температура– 37 ºС. Саңырауқұлақтар дамуы үшін қажетті минималды температура 0-5 ºС. Ал, Penicilliumтүрі үшін оптималды – 25-30 ºС, AspergillusпенFusariumүшін 30-35 ºС.
Саңырауқұлақтар азоттың органикалық қосылыстары бар орталарда жақсы өсетіні мәлім, мысалы,рН бейтараптыға жақын 6,9-7,0 және температурасы 24-28 °С пептон ортасы. Саңырауқұлақтар мицелиінде ақуыздардың максималды жинақталуы үшін оптималды параметрлерді іздестіру аса маңызды.Саңырауқұлақтар спораларының өсіп, мицелилері дамуы үшін ортаның белгілі бір ылғалдылық шамасы қажет етіледі. Мысалы, Asp. nigerөсіргендегі оптималды ылғалдылық 58-60%, Asp. oryzaeбидай жармасында өсіргенде – 65%. Жоғары ылғалдылық шамасында саңырауқұлақтарөсуі тоқталады.
Әртүрлі микроорганизмдер өсуі сонымен қатар, жарық түсуі режиміне де байланысты болады. Жарық жеткіліксіз түскен кездесаңырауқұлақтарда спора түзуінің кешеуілдеуі байқалады. Тура күн сәулелері саңырауқұлақтардың өсуі мен белсенділігіне кері әсер етеді. Сондай-ақ, күн сәулелерінің өзге микроорганизмдерге де кері әсер ететін анықталған.
Бақылау сұрақтары: 1 Биотехнология қандай шикізат қорына ие? 2 Биотехнологияда пайдаланылатын шикізаттың негізгі түрлерін атаңыз. 3 Залалсыздандыру дегеніміз не, оның түрлері қандай? 4 Ауа мен сұйық ағыстарын қалай заласыздандырады? 5 Қоректік орталарды дайындау мен залалсыздандыру технологияларын атаңыз. 6. Жасанды орталарда өсірген кезде микроорганизмдер үшін қорек көзі болып не табылады? 7. Көмірсуларға, ақуыздарға бай орталарды атап беріңіз. 8. Микроорганизмдер өсіп, дамуына рН пен температура қандай әсер етеді?
