Лекция №1. «Өндірістегі биотехнологиялық процестер мен аппараттар» пəніне кіріспе

10 

 

Культураны  сақтаудың  негізіне  салқындату,  мұздату    немесе 

сусыздандыру  жатады.  Барлық  жағдайларда  да  клеткалық  зат  алмасу  күрт 

қысқартылуы немесе толық тоқтатылуы тиіс. 

Практикада  штаммалар  культурасын  төмендегі  негізгі  əдістерді  қолдана 

отырып сақтайды: 

-  -1 –  -5

0

С температурада қиғаш агарда сақтау; 

стабилизатормен  мұздату  жəне 

–  20

0

С  төмен  температурада сақтау. 

Бірнеше рет ерітіп жəне қайтадан мұздатуға болмайды; 

-  культураны  леофилизациялау  жəне  ампулаларда  бірнеше  жыл  бойы 

сақтау. 

Əрбір сақтау əдісіне оптимальды белгілі бір уақыттан кейін, культураны 

қайтадан егеді. 

Технологиялық  процестерді  бастар  алдында  культураны  стерильді 

жағдайда  көбейтеді.  Бактериальды  штамманың  егу  материалдарын  дайындау 

схемасы  2-суретте көрсетілген. 

 

 

2-сурет. Егу  материалын  дайындау  схемасы. 1-  консервлеген  штамм;  2  – 

қиғаш  агарда  өсіру;  3  –  тығыз  қоректік  ортада  өсіру;  3а,  3б  –  сұйық  қоректік 

ортада өсіру; 4 – инокулятор; 5 жəне 6 - өндірістік биореакторлар. 

 

Егу  материалын  дайындау  үшін  толық  құнды  орта  пайдаланылады. 

Инокулятордағы  жəне  биореактордағы  қоректік  ортаның  мөлшері  жалпы 

көлемнің  70  пайызынан  аспауы  тиіс.  Егер  культураны  инокуляторға  колбадан 

енгізетін  болса,  онда  егу  материалының  мөлшері  қоректік  ортаның  шамамен 

0,1%  құрайды. 

Өндірістік  биореакторлар  үшін  əдетте  инокулянттың  6  -  10%  -ін 

пайдаланады.  Тығыз  қоректік  ортада  өскен  культураны  стерильді  қоректік 

ортамен  немесе  физерітіндімен  шайады  жəне  сұйық  ортадағыдай  мөлшерде 

инокуляторға енгізеді. 

Продуцент културасының қасиеттерін өзгермей қалу үшін, оны қолайлы 

ортада сақтау қажет. 

11 

 

Егу материалын дайындау микроорганизм-продуцент түріне байланысты, 

оның  физиологиялық-биохимиялық  ерекшеліктері  бірнеше  тізбектелген 

сатылардан тұрады. 

Пробиркада  бастапқы  культура  қиғаш  агарланған  қоректік  ортада 

өсірілген колбада тербелмелі шайқағышта өсу мерзімі 18-36 сағатқа созылады. 

Бұл  сатыда  микроорганизмдер  морфологиясы  бойынша  микрорганизмдердің 

өсуін бақылайды. 

Логарифмдік  өсу  фазасының  соңында  культураның  физиологиясы 

жағынан  жетілген  сатысы  нəтижелі  болады.  Екінші  сатыда  егу  материалының 

дайын  культурасын  өсіру  деп,  колбадан  егу  аппаратына  (инокуляторға) 

залалсыздандырылған  күйде  ауыстыруды  айтады,  осыған  қайта-қайта 

минералды  тұздарды  біраз  мөлшерде  қосып  отырады.  Егу  аппараты 

араластырғышпен, 

аэрациялаушы 

қондырғымен, 

сонымен 

қатар 

температурасын,  рН-ын  бақылаушы  өлшегіш  аппаратпен,  көбік  деңгейін 

реттеуішпен  жəне  басқа  да  қондырғылармен  жабдықталады.  Аппараттағы 

қоректік  ортаның  деңгейі  жалпы  аппараттың  көлемінің  60  –нен  аспауы  керек. 

Егу  материалын  дайындау  кезінде  аппаратта  культивирлеу  режимін 

оптимальды ұстау қажет. Процесті бақылау жасау үшін қайта-қайта сынамалар 

алынып, оған микробиологиялық жəне биохимиялық анализдер жасалады. 

Ашытқы  қоректік  ортада  14-20  г/л  (есеп  бойынша  құрғақ  массада) 

жиналғанша культивирлеу процесі жалғаса береді. Культивирлеу процесі 12-14 

сағатта аяқталады. 

Үшінші  сатыда  көлемі  3,2  м

3 

болатын  егу  аппаратында  егу  

материалдарын 

культивирлеу 

процесі 

жүргізіледі. 

Ол 

үшін 

кіші  

инокулятордағы массаның барлық құрам бөлігін үлкен көлемді егу аппаратына 

айдайды, 

ол 

жерде 

залалсыздандырылған 

қоректік 

орта 

бар. 

Микроорганизмдерді култивирлеу процесі 12-14 сағатқа созылады. 

Төртінші  саты  көлемі  50  м

3 

болатын  аппаратта  жүргізіледі.  Ашытқы 

суспензияларын  алдыңғы  сатыдан  қабылдап  алу  алдында,  қоректік    ортаны 

аппаратта  дайындау  үшін  парафинді,  қоректік  тұздардың  ерітіндісін  жəне 

микроэлементтерді  аппаратқа  жібереді.  Ортаны  қажетті  рН-режиміне, 

температурасына  жеткізеді,  егу  ашытқысын  келесі  сатыға  жібереді.  Үздіксіз 

аэрациялау  мен  араластырудың  арқасында  микроорганизмдерді  өсіру  процесі 

жүргізіледі.  Ашытқының  жиналу  процесі  10-12  сағатқа  созылады.  Құрғақ 

ашытқының  абсолютті  концентрациясы  ортада  14-17  г/л  құралғанда,  ашытқы 

суспензиясы  өндіріс  ферментерлеріне  жіберіледі.  Алынған  егу  материалына 

микробиологиялық жəне биохимиялық анализ жасалады. 

Биокатализаторды  дайындау.  Биотрансформация  немесе  биокатализ 

процестері  үшін  алдын  ала  биокатализаторды  –  бос  немесе  тасымалдағышқа 

бекітілген фермент немесе алдын ала ферментативті белсенділік пайда болғанға 

дейін өсірілген микроорганизмдердің биомассасын даярлау керек. 

Шикізатты  алдын  ала  өңдеу.  Биотехнологиялық  процеске  жарамсыз  

күйде  келген  шикізатты  алдын  ала  дайындайды.  Мысалы  спиртті  алғанда 

бидайды    алдын    ала    ұнтақтайды,    содан    кейін    ферментативті  процеске 

12 

 

«тəттілеуге»  кіріседі,  содан  соң  қантталған  суслоны  биотехнологиялық 

стадияда ферментация жолымен спиртке айналдырады. 

Биотехнологиялық стадия. 

Биотехнологиялық стадияның негізгі мəселесі белгілі органикалық затты 

алу. Бірақ биотехнологиялық стадия тек  қана органикалық заттардың синтезін 

ғана емес, басқа да биотехнологиялық процестерден тұрады. 

Ферментация.  Ол  көбіне  үлкен  ферментаторларда  жүреді.  Аппаратты 

ортамен  толтыру  алдында  оның  герметикалық  күйін  тексеріп  ыстық  бумен 

стерилиздейді.  Осыдан  кейін  оны  суытылған  стерильді  қоректік  ортамен 

толтырады.  Ферментатордағы  ортаның  мөлшері  жалпы  көлемнің  70%-нан 

аспауы  керек.  Ферментация  кезінде  ортаның  температурасы  мен  рН-ы 

автоматты түрде реттеледі. Белсенді заттарды периодты ферментация тəсілімен 

алған  кезде  екі  кезеңнен  өтеді.  Бірінші  кезеңде  қорек  ортаның  компоненті 

энергия  алу  жəне  құрылымдық  алмасу  үшін  пайдаланылады.  Екінші  кезеңде 

қажет  метаболизмнің  интенсивті  синтезі  жүреді,  клеткалардың  ескіруі 

байқалады.  Ферментацияны  қажет  өнімнің  максималды  мөлшері  жиналған 

кезде  тоқтатады.  Ферментацияның  соңын  микробиологиялық  жолмен  де 

продуцент  клеткаларының  морфологиялық  өзгерістерінен  де  айқындауға 

болады. 

Биотрансформация-  дайын  ферменттер  немесе  микроорганизмдер 

клеткаларының  ферментативті  белсенділік  əсерінен  заттың  химиялық 

құрылымының  өзгеру  процесі.  Бұл  химиялық  құрылымы  аса  өзгермейді.  Зат 

негізінде  дайын  болған  кезінде  биотрансформация  оның  химиялық 

модификациясын  жасайды:  Радикалдарды,  гидроксилді  иондарды  қосады 

немесе алады. 

Биокатализ  –  биокатализатор  –  ферменттерді  пайдаланып  жүретін 

заттардың химиялық айналуы. 

Биоқышқылдану  –  микроорганизмдер  немесе  аэробты  жағдайдағы 

микроорганизмдер ассоцияциясы арқылы ластандыратын заттарды жұту. 

Биосорбция      – 

арнайы      қатты      тасымалдағышқа      бекітілген 

микроорганизмдер сұйықтар немесе газдардан зиянды заттарды сіңіру. 

Бактериалды  сілтілеу  –  суда  ерімейтін  металдар қосындыларын арнайы 

микроорганизмдер əсерінен еріген күйіне айналдыру процесі. 

Қазіргі  заманғы  биотехнологиялық  өндірістерде  əр  түрлі  препараттар 

өндірілуде  жəне  олардың  əрқайсысының  өзіне  тəн  технологиясы  құрылған. 

Бірақ  барлық  биотехнологиялық  өндірістер  де  микроорганизмдердің  тіршілік 

əрекетіне 

негізделген 

жəне 

жалпы 

сатылары 

бірдей. 

Сондықтан 

биотехнологиялық  синтездің  принципиальды  схемасы  құрастырылған.  Барлық 

биотехнологиялық  өндірістердің  сатысында  жалпы  жəне    міндетті    түрде 

жүретін процестер бар. Биотехнологиялық процестің негізгі сатылары мыналар: 

- егу материалын дайындау; 

- шикізатты дайындау; 

- қоректік ортаны дайындау; 

- ауаны залалсыздандыру жəне дайындау; 

- микроорганизмдерді  культивирлеу;