Жасуша биомассасынан метаболизм өнімін бөліп алу

Микробиологиялық синтездің дайын өнімі жасуша ішіндегі биополимерлер(ақуыздар, липидтер, нуклеин қышқылы), сонымен қатар метоболиттер (ферменттер, антибиотиктер және т.б.) болуы мүмкін. Соның ішіндегі кейбіреулерін жасуша қабырғасын бұзбай бөліп алуға болады, ал басқаларын бөліп алуға алдын ала жасуша қабырғасын дезинтеграциялауға (бұзуға) экстракция жасалады.

Жасуша массасынан экстракция

Мицелиядан антибиотикті экстракциялау болып қатты фазадан еріткішпен дайын өнімді бөліп алу саналады. Сосын экстрагент қатты фазадан шығатын компонентпен бөліп алынады.Антибиотиктер өндірісінде еріткіш ретінде су, сулы ерітінді, қышқыл немесе сілті, органикалық еріткіштер қолданылады.

Қатты фазадан экстракция жүргізу бірнеше әдіспен орындалады: экстракция араластырумен, экстракция жылжымайтын қабатпен, экстракция бір және көп сатылы, тура және қарама-қарсы ағымды болып бөлінеді.

Экстракция араластырумен – антибиотикті шығарып алу қарапайым әдіс. Араластырумен экстракция жасау экстракторда жүргізіледі, ол (герметикалық) нығыздалып жабылатын тот баспайтын болаттан жасалған араластырғыш бұлғағышы бар аппарат. Аппарат қатты фазадан антибиотикті экстракциялау үшін және келесі қолданылған мицелиядан экстракті бөліп алуда қолданылады.

Мицелияны люк арқылы экстракторға салады және осыған еріткішті құяды есеп бойынша мицелияның 1бөлігі массасына, еріткішітің 3 бөлік массасы қосылады. Процесс 1 сағат барлық уақытта араластырумен бөлме температурсында жүргізіледі.

Экстракция біткеннен кейін алынған экстаркт сығылған азоттың қысымымен жинағышқа келіп мицелия сүзіледі. Сүзу үшін экстрактордың түбінде сүзетін торға мата орнатылған. Сүзгеннен кейін мицелия экстракт құрамында тағыда азырақ антибиотиктер болады. Оны шығарып алу үшін екінші рет эктракция жүргізеді, ол үшін экстракторға есеп бойынша экстрагенттің 1бөлігі (масса) және экстракт мицелиядан алады. Бірінші және екінші экстракті бірінші экстракттен егер антибиотик концентрациясы жоғары болса қосады. Екінші және үшінші экстрактіде антибиотик концентрациясы төмен болса оларды жас мицелиядан бірінші антибиотик экстрактіне экстрагент есебінде қолданылады, экстракция қарама – қарсы ағымдағы принциппен жүргізіледі. Сүзгіде қалған мицелияны еріткіште қалған қалдықты азотпен үрлейді, суды құйып араластырады және утилизациялауға жібереді.

АНАР

Қозғалмайтын қабатта экстракция кептірілген мицелиялы қабат арқылы еріткішті фильтрлеу болып табылады. Антибиотик экстракциясы экстракционды аппарат – диффузорда жүргізіледі. Диффузор тігінен орналасқан жартылай цилиндрлі (бағана) тот баспайтын болаттан жасалған түбі шығыңқы және жалпақ жылжымалы қақпағы бар болып келеді. Диффузор бір-біріне кигізілген үш цилиндрлі патроннан тұрғызылған, патронның сыртқы қабаты біртегіс болып келеді, оның түбі перфорирленген немесе темір тордан дайындалған. Патронды кептірілген мицелия тұнбасымен толтырылады және белі арқылы бағанаға қойылады. Экстрагент бағанаға төменнен беріледі, мұндайда түбіндегі саңылау арқылы төменгі паторнға өтеді, ішіндегі тұнба жуылып және перфорирленген түбі арқылы екінші патронға өтеді, осылайша барлық үш патрон арқылы антибиотик ертіндісі жоғарғы штуцер арқылы диффузордан шығарылады.

Антибиотикті экстрагирлеу процесі жәймен 40 сағатқа дейін жүргізіледі. Бір бағана арқылы ерітінді өткенде, қаныққан антибиотик ерітіндісі пайда болады, демек қоюланған экстракт болады.

Концентрленген экстракт алу үшін 20 батарея қолданылады және бәрі бағанаға тізбектеле қосылған. Экстракция батареяда қарама-қарсы ағымдағы принциппен жүргізіледі: демек басты бағанаға әбден қолданылған антибиотик тұнбасына жаңа еріткіш беріледі, осы бағанадан шығарылатын экстракция концентрациясы қажет мөлшерден төмен болса бағана жұмысқа қосылмай өшіріледі, ал оның орнына батареяның соңына жаңа антибиотиктің тұнбасы бар бағана қосылады. Олай болса, басты диффузор болып бұрынғы екінші болып келген келесі диффузор саналады, экстрактордағы батареялардың жалпы саны өзгермейді. Істен өшірілген бағана шламмен патрон белі арқылы шығарылады және олардың ішіндегі қоспаны шығаруға жібереді. Содан соң бағана жаңа мицелиямен толтырылады және батареяға соңғы аппарат ретінде қосылады. Антибиотиктері бар экстракт реэкстракцияға жіберіледі.

Микроорганизмнің жасушалық қабырғасының дезинтеграциясы

Жасуша ішіндегі биополимерді шығару үшін жасуша қабырғасын дезинтеграциялайды. Дезинтеграция химиялық, биологиялық немесе физикалық әдіспен жүзеге асырылады.

Дезинтеграцияның химиялық әдісі.Химиялық реагенттердің әсеріне негізделген, микроорганизмнің жасуша қабырғасының құрылысына дестукция жүргізеді. Микроорганизм суспензиясын сілтімен, мочевинамен, глицеринмен, аммиакпен немесе сулы ерітіндімен жасуша қабырғасына енуін жоғарылатуға өңдейді, осының арқасында жасушадан ерітіндіге биополимерлер шығарылады.

Дезинтеграцияның химиялық әдісі биотехнологиялық өнеркәсіпте кеңінен қолданыс таппай отыр, өйткені химиялық реагенттің жасуша қабырғасына ғана әсер етіп қоймайды, жасуша компонентімен де реакцияға түседі.

Биологиялық әдіс деп жасуша қабырғасының литикалық ферменттің әсеріне негізделіп бұзылуын атайды.

Автолиз (немесе ыдырату) жасуша қабырғасын жасуша ішіндегі гидролитикалық ферменттің қабілетінің әсерінен немесе фермент препаратын енгізудің нәтижесінде жүргізеді.30-35°С температурада қышқыл ортада бірнеше сағатта процесс жүреді. Нәтижесінде гидролиз

өнімінің қоспасы пайда болады: амин қышқылдары, пептидтер, полипептидтер және т.б. Ферментативті дезинтеграция жасуша қабығын бұзудың жұмсақ әдісі жатады, бірақ ол кеңінен қолданыс таппай отыр, себебі фермент препаратының қымбат болуынынан.

Дезинтегририлеуші күштің әсерінен жасуша материалы ыдырайды. Жылдам араластырудың әсерінен механикалық күштің әсерінен жүретін процесті физикалық дезинтеграция деп атайды. Жоғары жылдамдықпен үздіксіз режимде және автоматтандырылған жүйеде процесс жүргізілуі мүмкін.

Микроорганизм жасушасы мұз болып мұздай қатырылумен және ерітілуімен, ультра дыбыстың әсерімен бұзылады. Осы процесс негізінде қондырғы жасалған, әр түрлі микроорганизм түрлерін дезинтеграциялау үшін қолданылады.Дезинтеграция нәтижесінде жасуша ішіндегі полимерлер, жасуша биомассасы ертіндіде болады, мысалы экстракцияда. Жасуша дезинтегратының күрделі қоспасынан ақуыз заттың бөлінуі - өте көлемді және қымбат процесс. Өндірісте тек қана қымбат биологиялық активті заттарды алу үшін ғана қолданылады.