6
Биотехнологиялық системаның биологиялық агенті – клетка (прокариот,
эукариот) немесе вирустық бөлшек болуы мүмкін. Субстрат – клеткаларды
култьтивирлеуге қажетті қоректік орта болып табылады, өнім – қажетті
өңдеуден өткен соң тауарлық күйге енетін – клеткалар, вирустар биомассасы
немесе клеткалармен синтезделетін зат.
Биотехнологиялық процестерді аппаратуралық жабдықтаудың негізгі
элементтерінің бірі – биореактор (аппарат-культиватор, ферментер,
ферментатор) болып табылады. Культивирлеудің белгілі параметрлері мен
режимінде биореакторларда іс жүзінде кез келген клеткаларды өсіруге болады.
Биотехнолгиялық процестердің маңызды ерекшелігі – əр түрлі өнімдердің
түзілу немесе бұзылу реакциясы тірі организмдердің көмегімен жүзеге асады.
Сонымен, микроорганизмдер культурасын биотехнологиялық системалардың
орталық элементі ретінде қарастыруға болады. Олар қоршаған ортадан қоректік
заттарды пайдаланады, өседі, көбейеді, метаболизм өнімдерін бөліп шығарады.
Культивирлеу системасының қалған элементтерін (ферментатор, қоректік
орта, бақылау жəне басқару жүйесін) культураның қажеттілігін максималды
мөлшерде қанағаттандыратындай етіп қажетті бағытта таңдап алады.
Негізгі əдебиеттер: [3-65,80-92].
Қосымша əдебиеттер: 2[5-20].
Бақылау сұрақтары:
1. «Биотехнология» түсінігіне анықтама беріңіз.
2. Биотехнологияда
биохимиялық процестердің қандай түрлерін
пайдаланады?
3. Химиялық
технологиямен
салыстырғанда
биотехнологиялық
процестердің қандай артықшылықтары бар?
4. Биотехнологияның негізгі даму кезеңдері қандай?
5. Биотехнологиялық процестерді халық шаруашылығының қандай
салаларында пайдаланады?
№2-дəріс. Биотехнологиялық өндірістің шикізаттары. Егу материалдарын
жəне қоректік ортаны дайындау процестері.
Биотехнологиялық процестерге арналған шикізаттар. Көміртек, азот
жəне фосфор көздері. Егу материалдарын дайындау. Негізгі қоректік
орталардың сипаттамасы. Микроорганизмдердің қорек көзіне қажеттілігі.
Қоректік ортаны термиялық периодтық стерилизациялау. Қоректік ортаны
үздіксіз термиялық стерилизациялау. Қоректік ортаны салқын стерилизациялау.
Ферментация процесіне арналған шикізат
ең алдымен құрамында
микроорганизмдердің биомассасын құрайтын қажетті элементтерден құралатын
қоректік орталардың пайда болу мəселесін шешеді; орта сонымен қатар
микроорганизмдердің өмір сүру ортасы болып табылады.
Шикізат деп құрамында қажетті қорек компонеттері болатын таза
немесе комплексті заттарды айтады. Ол арзан жəне қол жететіндей жəне
зиян қоспаларсыз болу керек. Сондықтан əр пайдаланылатын шикізат түріне
оның сапасын анықтайтын стандарттар болу қажет.
7
Су – арзан болса да масса жағынан ең маңызды шикізат түрі.
Биотехнология өнімдерінің көптеген түрлері су сапасымен анықталады. Су
биологиялық жағынан таза болуы қажет (1 мл суды микроорганизмдер саны
100-ден аспау керек), түссіз, дəмсіз жəне иіссіз болуы керек жəне ол тұнбауы
керек. Судың буланғаннан кейінгі қалдығы 1 г/л-ден аспау керек, жалпы
кермектігі 7 мг-экв/л-ден аспау керек. Аса кермек су ферментация процесіне
кері əсерінен тигізеді. Су құрамындағы зиянды заттарға шектеулер қойылған:
қорғасын – 0,1 мг/л-ге дейін, мышьяк – 0,05 мг/л-ге дейін, фтор – 1,5 мг/л-ге
дейін, цинк – 0,5 мг/л-ге дейін, мыс – 3,0 мг/л-ге дейін.
Көміртектің қорек көздері.
Көмірсулар – ферментация процесінде жиірек қолданатын заттар. Оларға
төменде келтірілген қоспалар жатады:
Глюкоза С
6
Н
12
О
6
; ылғалдылығы 9%- ға дейін; күл мөлшері – 0,07%-ға
дейін, соның ішінде темір – 0,03%-ға дейін.
Сахароза С
12
Н
22
О
11
; ылғалдылығы 0,15%- ға дейін; күл мөлшері –
0,03%-ға дейін.
Меласса – қант өндірісінің қалдығы (қант кристалдарын бөліп алғаннан
соң қалған буланған сұйық). Оның түсі қара-қоңыр болып келеді, тығыздығы
1,35-1,4 г/мл, құрамында 40-55% сахароза, 0,5-2% инвертті қант бар. Сонымен
қатар құрамына аминоқышқылдар мен В тобындағы витаминдер (биотин – 80
мг/т) кіреді. Күлінде калий, магний, темір көп. Меласса маусымдық өнім, оны
сақтау кезінде микроорганизмдердің əсерінен қант азаюы мүмкін.
Жүгері ұны. Құрамында 67% крахмал, 10% басқа көмірсулар, 12%
белоктар болады. Ылғалдылығы 15%-ға дейін; күл мөлшері – 0,9%-ға дейін.
Күлінде калий, магний, фосфор көп. Ағаш гидролизаты. Ағаштың өзі
микроорганизмдер үшін «дəмді» шикізат емес, бірақ алдын ала өңдесе –
жоғарғы температурада қышқылдық гидролиздесе – гидролизатқа айналады.
Целлюлоза мен пентозандар глюкозаға жəне басқа қанттарға дейін
гидролизденеді. Құрамындағы қанттың мөлшері ағаш табиғатына жəне
гидролиз технологиясына байланысты 4-8% болады.
Көміртектің көмірсулардан басқа көздері.
Көмірсутек газдар – метан, этан, пропан, бутан – ас белоктарын жəне
биомассаны қайта өндіру өнімдерін алу үшін пайдаланылған.
Сұйық көмірсутектер – ұзын көмірсу тізбекті С
10
– С
27
парафиндер. Ас
ашытқыларын, лимон қышқылын, биопрепараттар – мұнай деструкторларды
өндіру үшін пайдаланылады.
Майлар. Тарихи аңыздарда майларды басында ферментация мен
процестерінде көпіршіктенуді тоқтату үшін пайдаланылған. Көпіршіктенуді
тоқтату үшін доңыз, сиыр, қой майларын жəне пальма майын пайдаланылған.
Бірақ пальма майы қалыпты температурада қатты күйінде болады да, оның
пайдаланылуы қиынға түседі.
Өсімдік майлары арасында ферментация процесінде күн, соя, арахис,
лен, рапса, касторка майлары пайдаланылады. Бірақ майды артық пайдаланса
өнімді бөліп алу жəне тазарту стадиясында кедергі тигізеді.
