Микробтық синтез процесін басқару

Ферменттік котализатор н\е клеткалар популяцияларың белсенділігі мен тіршілігінің пайдалы уақыты олардың қоршаған ортаға байланысты. Сондақтан биореакторларды тиімді пайдалану үшін катализатордың қасиетіне тигізетін олардың әсерін бақылау ж\е білу қажет. Оның бәрі популяциядағы клеткалардың күй-жағдайын үнемі бақылап отыруға ж\е орта мен газдың физикалық,химиялық параметрлерін анықтауға арналған. Дэтекторы бар БТ өндірісті аспаптармен жабдықтау арқасында мүмкіндік болады. Зертханада кішігірім қондырғылармен ауаның көлем шапшаңдығы мне температурасын өлшей алады. Жұмыс процесін үлкен реакторларда жүргізгенде үнемі температураның қысымды араластыруға кеткен қуатты, араластырғыштың жылдамдығын,тұтқырлығын,көбіктің түзілуі е реактордағы заттың көлемі мен массасын анықтауға болады. Ал популяция болса өсіру кезіде суспензияның оптикалық тығыздығын өлшеу арқылы оның концентрациясын бақылауға болады. Сонымен қатар ультракүлгінді сәуле мен оның клеткаларын өңдегеннен кейін НАД,НАДФ тотықсызданған флюроэкстенсияланған формасының метобалиттік жағдайын тексеруге мүмкіндік туады. Деректерді оларда талдау ж\е түсініктеме беру БТ процестерді басқару мен оны үйлестіру ЭВМ-ді қолдану едәуір жеңілдік келтіреді.

Органикалық қосылыстардың микробиологиялық трансформациясы

Кейінгі жылдары микробиологиялық зерттеулерде, сонымен қатар өнеркәсіпте микроорганизмдерді қолданудың жаңа әдістері табылуда. Микроорганизм ферменттерінің көмегімен органикалық заттардың молекуласындағы жеке бөліктерді өзгерту мүмкіндігі ашылды – микробиологиялық заттардың трансформациясы жүрді. Биосинтез және ашу процестерде ферменттердің көптеген мөлшері қатысатын болса, микробиологиялық трансформацияда тек белгілі бір фермент қана қатысады, ол тотығуды, декорбоксильденуді, метилденуді немесе басқа қандай да бір реакцияны катализдейді. Қандай да бір заттың трансформациясын жүргізу үшін алдымен сәйкес микроорганизмнің культурасын трансформирленетін ерітіндінің көлемінен 5-10%-ке тең етіп көбейтеді. Заттың трансформациясы үшін ерітіндіні біріншіден, трансформирленетеін заттың максимальді мәнінн ерітуге болады (әдетте 10—25%) және екіншіден, культураның өсуіне қажетті қоректік тұздардың максимальді мөлешерін қолдану қажет, бірақ ол заттардың химиялық бөлінуін қиындатпау керек. Егер трансформирленетін зат суда ерімейтін болса, оны алдын-ала органикалық бейтарап еріткіште ерітіп алады, одан кейін интенсивті араластыру арқылы оны негізгі ортамен араластырады. Процесстің ұзақтығы әдетте 1-2 тәулік. Микробиологиялық трансформациядан кейін заттардың ерітіндіден химиялық бөлінуін жүреді. Органикалық заттардың микробиологиялық трансформациясын келесі топтарға бөлуге болады. 1) тотығу реакциялары: активтендірілімеген көміртегінің гидроксильденуі, олефиндердің тотығуы, алкилді топтардың тотығуы, ароматты сақинаның микробиологиялық гидроксильденуі, ароматты қосылыстардың сақинаны бұза отырып тотығуы, май қышқылдарының fj-тотығуы, дегидрирлену, карбонильді топтардың карбонильдерге және карбоксиьлдерге, альдегидтердің карбоксильдерге, метилдердің карбоксильдерге және екіншілік карбонильді топтардың кетотоптарға тотығуы, циклді спирттердің дегидрогенизациясы, аминотпотардың нитротоптарға тоығуы, аминотоптардың гидроксильді топтарға тотығып алмасуы, тиоэфирлердің сульфоксидтер мен сульфондарға дейін тотығуы, N-оксидті топтарды енгізу, циклопарафиндердің циклокетондарға дейін тотығуы, тотығудың аралас типтері;2) тотықсыздану реакциялары: альдегидтердің біріншілік спирттерге дейін тотықсыздануы, кетон және дикетондардың тотықсыздануы, қос байланыстардың гидрирленуі, нитротоптардың тотықсыздануы, біріншілік және екіншілік спирттердің тотықсыздануы, альдегидтердің меркатпоқосылыстарға трансформациясы, күкірт құрамды қосылыстардың тотығуы және т.б;3) декарбоксильдену: соңғы металды топты түзу арқылы органикалық қышқылдардың декорбоксильденуі, карбон қышқылдарын түзу арқылы кетоқышқылдарыдң тотығып декарбоксильденуі, кетоқышқылдардың спирттерге тотықсызданып декарбоксильденуі, аминдерді және аминқышқылдарын түзу арқылы аминқышлықладрының декарбоксильденуі, моноаминқышқылдарының спирттерге және оксиқышқылдарға айналуы, декарбоксильденудің аралас типтері. 4) дезаминдену реакциялары: аминқышқылдарының карбон қышқылдарына, аминқышқылдардың кето және окси қышқылдарына, амидтердің спирттерге, аминдердің альдегидтер мен кетондарға, аминдердің сәйкес карбон қышқыолдарына дейін тотығып дезаминденуі, дезаминденудің аралас типтері;5) гликозидтердің түзілуі, мысалы глюкозадан мальтозаның дрожжылар арқылы синтезделуі;6) гидролиз: эфирлердің жуылуы, гликозидті байланыстың гидролизі, амидтердің гидролизі, ақуыздардың гидролизі және т.б.;7) метильдену реакциялары;8) этерификация, соның ішінде фосфорилирлену және ацетилирлену;9) дегидратация;10) конденсация реакциялары;11) аминирлену және амидтену;12) диметоксильдену реакциялары;13) нуклеотизация;14) галогендену;15) деметильдену;16) ассиметризация;17) рацемизация;18) изомеризация.Белгілі бір қосылыстардың берілген реакция типтерімен микробиологиялық трансформациясы үшін микроорганизм культураларын таңдау эмпирикалық жолмен жүзеге асады. Алайда қажетті трансформацияның жүзеге асуы үшін микроорганизмдердің белгілі бір топтарын да ұсынуға болады, мысалы, полиолдардың окситоптарының тотығуы үшін Acetobacter және Acetomonas культураларын қолдануға болады, аминотоптардың нитротоптарға тотығуы үшін Streptomyces, дезаминдену үшін-дрожжылар, стероидтардың гидроксильденуі үшін – саңырауқұлақтар және т.б қолдануға болады. Микробиологиялық трансформацияға арналған культуралардың арнайы альбомы болады. Органикалық қосылыстардың трансформациясы үшін қолданылатын технологиялық әдістерді келесі топтарға бөлуге болады:1) өсіп жатқан культураларды қолдану арқылы периодты жағдайлардағы трансформациялау;2) көбеймейтін жасушаларды қолдану;3) споралар арқылы трансформация;4) дезинтегрирленген жасушаларды қолдану;5) микроорганизмдердің иммобильденген жасушаларын қолдану арқылы трансформациялау;6) микроорганизмдерден бөлініп алынған иммобильденген ферментті препараттарды трансформацияда қолдану;7) үздіксіз әдістер.