Тест сұрақтар

1. Қандай биологиялық - белсенді заттар энергия көзіне жатпайды?

А) Витаминдер;

В) Өсімдік ақуыздары;

С) Жануарлар ақуыздары;

Д) Майлар;

Е) Көмірсутектер;

2. В₁₂ витаминінің продуценті:

А) Propioni bacterium;

Б) Photobacterium;

В)Mazabacterium;

Д) Pizopusbacterium;

Е) Candida туысы саңырауқұлақтары;

3.В₁₂ витаминнің тұнуы жүргізіледі:

А) ацетон;

Б) су;

В) метанол;

Д) эатнол;

Е) басқа витамин;

4. В₂ витамин продуценті :

А) Eremothecium аshbyii;

Б) Ashbyii salmonella;

В) E coli;

Д) E candida;

Е) Candida;

12 – сабақ. Фермент өндірісі

САбақ жүргізу формасы: Проблемалық

Проблема:Фермент препаратының продуценттері қандай талаптарға жауап береді, фермент препараты қандай мақсатты атқарады.

Дәріс жоспары:

1 Фермент препараты

2 Фермент препараты өндірісінің технологиясы

Фермент препараты

Ферменттер – бұл биокатализаторлар, алмастырылмайтын амин қышқылы компонентін құрайтын, жасушада күрделі немесе қарапайым ақуыз түзеді.Тірі организмдегі химиялық реакциялардың жүруіне қатысатын ерекше ақуыздарды ферменттер немесе энзимдер деп атайды. Көптеген ферменттер екі компоненттен тұрады.Ақуызды компоненттерден тұратын бөлігі(апофермент) және органикалық қосылыспен байланысқан ақуызсыз бөлігі (кофермент).

Ферменттер өсімдіктің, жануарлардың жасушасында және микроорганизмдегі күрделі биохимиялық процестердің жүруін қамтамасыз етіп қана қоймай, сонымен қатар ол мың есе процестердің жүруін тездетеді. Ферменттердің каталитикалық әрекеті жоғары ерекшелігімен сипатталады. Ферменттердің әрекетімен күрделіленген химиялық реакция кәдімгі температурада және бірнеше секундта қысыммен сулы ерітіндіде жүреді. Биологиялық материалдан бөлінген ферменттер өзінің активтілігін сақтайды және көптеген биохимиялық реакцияларда биологиялық катализатор ретінде қолданылады.Белгілі бір клеткада болатын ферменттерді тобы және олардың активтілігі бүкіл организмде жүретін зат алмасу реакциялардың бағытымен тығыз байланысты және осы процестерге тәуелді болады.Ферменттердің активтігінің төмендігі немесе жетіспеушілігі көптеген ауруларға, мысалы гюкоза-6-фосфатаза ферментінің жетіспушілігі бауырдың глюкогенозды ауруына соқтырады.Ферменттердің номенклатурасы катализдейтін реакциялардың түріне негізделген, барлық ферменттер алты класқа бөлінеді. 1.Оксидоредуктозалар;2.трансферазалар;3.гидролазалар;4.лиазалар;5.изомеразалар;6.лигазалар болып бөлінеді.

Оксидоредуктозалар бұл кластқа тотығу-тотықсыздану реакцияларын катализдейтін ферменттер жатады. Трансферазаларға бір молекуладан екінші молекулаға әртүрлі атомдарды, атом топтарын және радикалдарды тасмалдаушы ферменттер жатады. Гидролазалар суды байланыстырып субстраттардағы байланыстырады ыдырататын ферменттерді гидролазалар деп атайды. Лиазалар субстраттағы байланыстардың С-О- N ыдырауын гидролиздемей немесе тотықтырмай катализдейтін ферменттерді деп лиазалар деп атайды. Изомеразалар молекула ішінде әртүрлі изомеризациялау реакцияларын катализдейтін ферменттерді изомеразалар деп атайды. Лигазалар басты екі молекуладан АТФ –тың энергиясын қолданып органикалық заттардың синтезделуін катализдейтін ферменттерді лигазалар деп атайды.

Ферменттің алынатын негізгі көз болып микроорганизмдер және өсімдіктер мен жануарлардың мүшелері мен ұлпары саналады. Артықшылығы фермент көзі ретінде микроорганизмдер арзан қоректік ортада өсірілуі және әртүрлі ферменттердің үлкен саны мол синтезделеді. Фермент микроорганизм продуцентінің ішіндегі микроскопиялық саңырауқұлақ тұқымдасы Aspergillus, Penicilum, Bacillus, Saccharomyces тұқымдас ашытқыларға көңіл бөлінуде. Егер фермент препаратын беттік культивирлесе «П» деп, ал түптік культивирлесе «Г» деп белгілейді.

Өндірістік фермент препараты әр түрлі баллансты заттардан тұрады. Фермент препаратын тазартуға концентрлеу дәрежесі, оның аты «Х» деп алдындағы санымен көрсетіледі. Егер индексі «2х» болса онда фермент препараты ерімейтін заттардан босаған концентрленген сироптан алынғанын білдіреді. Құрғақ фермент препараты алдында «3х» индексі болады. «2х» және «3х» индекспен белгіленген ферменттер техникалық фермент препараттары деп аталады. Әртүрлі әдіспен тазартылып алынған фермент препараты «10х» деген индекспен белгіленеді. Ал фракцияланғанды «15х» деп белгілейді, тазалығы жоғары бірақ кристалл түріндегі фермент препараты емес, құрамында 25%-ке дейінгі баллансты заттар және ультра фильтрлік қондырғыларда концентрлеу әдісімен одан әрмен қарай шашыратқыш кептіргіш арқылы кептіріп алған препараттардың тазарту дәрежесіне қарай «20х», «30х» деп белгіленеді. Мысалы «протосубтилин» «Г20х» деп аталатын препаратының протеолитикалық фермент препаратын құрайтынын түптік культивирлеу әдісімен Ваcillus subtilis культурасынан алынғанын, ультрафильтрациялап концентрленгенін, тазартылғанын және шашыратқыш кептіргіште кептіргенін білдіреді.

Фермент препараты өндірісінің технологиясы

Фермент препараты өндірісі микроорганизмдерді беттік және түптік култивирлеу әдісімен микробиологиялық өндірісте алынатыны негізделген. Қазіргі кезде фермент микроорганизм-продуцентін беттік және түптік культивирлеу әдісімен алу жүзеге асырылған.

Беттік культивирлеу әдісі

Фермент препараты өндірісінің беттік культивирлеу әдісі келесі негізгі сатылардан тұрады.

1. егіс материалын алу.

2. қоректік ортаны дайындау.

3. микроорганизм-продуцентін өсіру.

4. культураны кептіру және тазартылған фермент препаратын алу.

Егіс материалын алу. Қатты қоректік ортада өсірілген микроскопиялық саңырауқұлақ культураларын сонымен қатар, сұйық қоректік орта түптік культивирлеу әдісімен споралар (конидий) немесе мицеллий массасының саны алынған. Қатты қоректік орта ретінде көбінесе ылғал бидай кебегіне 5-10% ағаш үгінділерін қоспа ретінде қосады оны қоректік орта бос тығыз болмас үшін борпылдақ болу үшін қолданады.

Қоректік ортаны залалсыздағаннан кейін конидий суспензияларын (есеп бойынша 1мл-де 10-15г кебекте 500 мың-ға дейін конидий болады) және залалсызданған егіс материалының қалыңдығы 10-15см қалыңдықта кюветаға жаймалап салады. Жабылған кюветтаны өсіру камераларына орналастырады, онда белгілі бір 55-95% ылғалдылыққа дейінгі және 28-32°С температурада өсіру үшін ұстайды. Өсіру ұзақтығы 3 күнге созылады. Өскен микроорганизмді тағыда 8-10°С температурада 3 күн ұстайды. Кепкен конидий культураларын 15-20 тәулік сақтауға болады.

Егіс материалы сыйымдылығы 8-10л ферментерде сұйық қоректік ортада түптік культивирлеу әдісімен 24-30 сағат аралығында 30°С температурада жүргізіледі. Түптік культивирлеу әдісі саңырауқұлақ культураларынан алынған егіс материалын залалсыздауға жібереді және залалсыздалған ылғал кебекпен араластырады және егіс материалын қосқаннан кейін культураның ылғалдылығы 58 % төмен болмауы керек.

Қоректік ортаны дайындау. Ферменттің микроорганизм продуцентін өсіретін шикізат болып негізінде ауыл шаруашылығының және тамақ өндірісінің қалдықтары-бидай кебегі, бидай сабаны, қызылша сығындысы, картоптың қабығы сияқты тағы басқалар саналады. Қоректік ортаның құрамы тығыз болмай бостау болу үшін ағаштың үгіндісін 5-10%), солод өскіні (15-20%), овсянканың қауызын қосады. Бидайдың кебегі қоректік орта үшін бағалы шикізат болып саналады, өйткені микроорганизмдердің өсуіне қажетті және алмастырылмайтын аминқышқылы (метионин, триптофан, лизин), минералды тұздар, микроэлементтер және басқа да заттар болады.

Микроорганизмді қатты қоректік оратада өсіру бидайдың кебегі мен өнген арпа және ағаштың ұнтағы (опилкасы) залалсыздағаш ыдыста 20-40% ылғалдылықта араластырады және 0,13 мПа қысымда және 104-140°С температураға дейін залалсыздайды.

Микроорганизм- продуцент культурасын өсіру. Өндірістік жағдайда микроорганизм-продуцентін қатты қоректік ортада өсіру арнайы өсіруші камерада немесе механикаландырылған қондырғыда өсіреді. Залалсызданған қоректік ортаны 40°С температураға дейін салқындатып үздіксіз араластыра отырып егіс материалын қосады және залалсыздалған суды қосады, себебі соңғы ылғалдылығы 58-60% болуы керек. Қоректік ортадағы судың құрамы микроорганизмді өсіруге әсер етеді. Ортаның ылғалдылығы жоғары болса өсетін культураның аэрация жағдайы нашарлайды, ал ылғалдылығы төмен болса мицелияның өсуі баяулайды және синтездейтін ферменттің активтілігі төмендейді. Қоректік оратаға конидийді егеді немесе түптік культивирлеуге егіс материалының культурасын егеді, (2-3см) қалыңдықта кюветаға салып жаймалайды, оны өсіру камерасының қатарларына орналастырады.

Қатты ортада беттік культивирлеу әдісінде микроорганизм оттегін жұтып өседі. Сондықтан ауа үздіксіз беріліп отырады. Культураның өсуінің әр сатысында оттегінің қажеттілігі әртүрлі болады. Сондықтан камераға берілген ауа әр сатыдағы продуценттің өсуіне байланысты үздіксіз бақыланып реттеліп отырады. Аэрациялауға түсетін ауа залалсызданады және 30°С температураға дейін қыздырылады және кондиционерінде ылғалдылығы 100% дейін бумен ылғалдатады. Өсіруші камераларда азырақ артық қысым болады. Ол сыртқы ортадан залалсызданбаған ауаның кіруінен сақтайды. Өсіруші камерада микроорганизмдерді өсіру температурасы әрбір жеке продуцентке 24 - 32°С температураны құрайды. Өсіру процесінде 3-5°С температураға жоғарылайды немесе төмендеуі мүмкін.

Микроорганизмнің өсіру процесінің ұзақтығы нақтылы жағдайда 24-48 дейін сағатты құрайды. Өсіру процесі аяқталғаннан кейін дайын культура кептіруге жіберіледі.

Культураны кептіру. Дайын культураның ылғалдылығы қоректік орта (кебек, бидайдың қабығы) мен мицелий байланысқан 35-58% болады. Фермент инактивациясы болмас үшін өнім ылғалдылығы 10-13% дейін кептірілуі керек. Кептіру процесі әртүрлі концентрациялы кептіргіш қондырғыда (ленталы, шахталы, тербелгіш) кептіріледі. Кептірер алдын әр түрлі дирменде бөлшектің размерін 2-3мм етіп майдалайды. Кептіргіште фермент активтілігін төмендету үшін кептіргіштегі культивирлеу ұзақтығы кемінде (5-8мин), ал температурасы 42°С жоғары болмауы керек. Кептірілген культураны крафт-қапшығында 18-20 кг –нан буып түйеді.

Фермент препаратының номенклатурасы бойынша «Пх» деп белгілейді.

Техникалық және тазаланған фермент препаратын алу

Техникалық фермент препаратын алу үшін культура продуцентін ерімейтін балласты заттардан (қатты қоректік ортаның қалдығы және мицелий) тазарту керек. Бұл процесс экстракциялау әдісімен жүргізіледі. Фермент суда жақсы еритіндіктен экстрагент ретінде суды алады. Ферментті экстракциялау арнайы батареямен қосылған дифузорда жүргізіледі (59 сурет).

Диффузор цилиндр тәрізді, түбі конус тәрізді герметикалық қақпағы жақсылап жабылған. Барлық батареяның жұмысын тоқтатпай кез келген аппаратта өсіруге болады, кез келгеніне суды беруге болады және келесі біреуінен культураны шығарылып жатса екіншісіне культура салынып жатады. Сегіз диффузор культурамен толтырылған, онда экстракция процесі жүреді. Әрбір диффузордың сыйымдылығы 300л , ал оған 54-60 кг культура салынады.Экстракция 25-27°С температураға қыздырылған жылы сумен жүргізіледі, антисептикалық жағдайы жасалынады, принцип бойынша диффузордың соңынан жаңадан су беріліп отырады. Диффузор толған соң судың берілуі тоқтатылады және культураны 30 минутке дейін ұстап тұрады. Содан соң суды жаңартады және сұйық ортаны келесі диффузорға ығыстырады, сонда 30 минут ұстайды. Экстракция процесі бастапқы сегізінші дифузорға дейін жалғасады.