4. Бақылау сұрақтары:

1. Биопепараттың тауарлы түрі нені көрсетеді?

2. Микробиологияда синтезде инактивтелген биомасса ретінде болатын биопрепаратты атаңыз.

3. Микробиологиялық концентратты атаңыз.

4. Білікті кептіргіштердің қолданылатын аумағы және кемшіліктері.

5. Шашыратқыш кептіргіштердің қызметін түсіндір.

6. Шашыратқыш кептіргішке микроорганизм суспензиясы қалай түседі?

7. Газ –жылутасымалдағыш қалай, қандай температурамен шашыратқыш кептіргішке түседі?

8. Кептіріген биомассақалай сыртқа қандай температурамен шығарылады?

9. Культуралды сұйықтықтан дайын өнімді алуда қандай әдіс қолданылады?

5 Лабораториялық жұмыстың орындалу реті: Жасуша биомассасынан метаболит өнімін бөлу. Микробиологиялық синтездің дайын өнімі жасуша ішіндегі биополимерлер (ақуыз, липидтер, нкулейн қышқылы), сонымен қатар метаболиттер (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 жасайды.

Жасуша массасына экстракция.

Мицелиядан антибиотикті экстракциялау болып қатты фазадан ерітікштен дайын өніміді бөліп алу саналады. Сосын экстрагент қатты фазадан шығатын компонентпен бөліп алады. 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 қарсы ағымды болып бөлінеді.

Экстракция араластырумен –антибиотикті шығарып алу қарапайым әдіс. Араластыру мен 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 қолданады.

Мицелияны люк арқылы экстракторға салады және осығанеріткішті құяды есеп бойынша мицелияның 1 бөлік массасына еріткіштің 3 бөлік массасы қосылады. Процесс 1 сағатбарлық уақытта араластырумен бөлме температурасында жүргізіледі.

Экстракция біткеннен кейін алынған экстракт сығылған азоттың қысымымен жинағышқа мицелия сүзіледі. Сүзу үшін экстрактордың түбінде сүзетін торға мата орнатылған. Сүзгеннен кейін мицелия экстракт құрамында тағы да азырақ антибиотиктер болады. Оны шығарып алу үшін екінші рет экстракция жүргізеді, ол үшін экстракторға есеп бойынша экстрагенттің 1 бөлігі (масса) және экстракт мицелиядан алады. Бірінші және екінші экстракті бірінші экстрагттен 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 үрлейдң, суды құйып араластырады және утилизациялауға жібереді.

Қозғалмайтын қабатта экстракция кептірілген мицелиялы қабат арқылы еріткішті фильтрлеу болып табылады. Антибиотик экстракциясы экстракционды аппарат – диффузорда жүргізіледі. Диффузор тігінен орналасқан жартылай цилиндр (бағана) тот баспайтын болаттан жасалған түбі шығыңқы және жалпақ жылжымалы қақпағы бар болып келеді. Диффузор бір-біріне 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 патронға өтеді, ішіндегі тұнба жуылып және перфорирленген түбі арқылы екінші патронға өтеді, осылайша барлық үш патрон арқылы антибиотик ерітіндісі жоғары штуцер арқылы диффузордан шығарылады.

Антибиотикті экстрагирлеу процесі жәймен 40 сағатқа дейін жүргізіледі. Бір бағана арқылы ерітінді өткенде, қаныққан антибиотик ерітіндісі пайда болады, демек қояланған 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 белінен шығарылады және олардың ішіндегі қоспаны шығаруға жібереді. Содан соң бағана жаңа мицелиямен толтырылады және батареяға соңғы аппарат ретінде қосылады. Антибиотиктері бар экстракт экстракцияға жіберіледі.

Микроорганизмнің жасушылақ қабырғасының дезинтеграциясы.

Жасуша ішіндегі биополимерді шығару үшін жасуша қабырғасын дезинтеграциялайды. Дезинтеграция химиялық, биолоогиялық 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 негізделіпбұзылуын атайды.

Автолиз (немесе ыдырату) жасуша қабырғасын жасуша ішіндегі гидролитикалық ферменттің қабілетінің әсерінен немесе фермент препаратын енгізудің нәтижесінде жүргізеді. 30-35⁰С температурада қышқыл ортада бірнеше сағатта процесс жүреді. Нәтижесінде гидролиз өнімінің қоспасы пайда болады: амин қышқылдары, пептидтер, полипептидтер және т.б. ферментаивті дезинтеграция жасуша қабығын бұзудың жұмсақ тәсіліне жатады, бірақ ол кеңінен қолданыс таппай отыр, себебі фермент препаратының қымбат болуынан.

Дезинтегрирлеуші 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 мұздай қатырылумен және ерітілумен, ультра дыбыстың әсерімен бұзылады. Осы процесс негізінде қондырғы жасалған, әр түрлі микроорганизм түрлерін дезинтеграциялау үшін қолданылады. Дезинтеграция нәтижесінде жасуша ішіндегі полимерлер, жасуша биомассасы ертітіндіде болады, мыаслы, экстракцияда. Жасуша дезитегратының күрделі қоспасынан аққуыз заттың бөлінуі - өте көлемді және қымбат процесс. Өндірісте тек қана қымбат биологиялық активті заттарды алу үшін ғана қолданылады.