№6-дəріс.
Өнімдерді бөліп алу жəне тазарту. Өнімді концентрлеу.
Кез келген биотехнологиялық процестің соңғы стадиясы өнімді бөліп алу
жəне тазарту болып табылады. Бұл стадия дайын өнім микроорганизмдердің
өзінде жиналады ма, бетінде жиналады ма немесе культуралық сұйықтыққа
бөлініп шығуына байланысты ажыратылады. Биосинтездің дайын өнімі тікелей
микроорганизмдер немесе культуралық сұйықтықта еріген олардың
метаболиттері болуы мүмкін. Барлық жағдайларда да микроорганизмдер
массасын культуралық сұйықтықтан бөліп алу керек. Культуралық сұйықтықта
микрорганизмдер құрамы өте төмен болады. Бір литрде құрғақ биомассаның 5-
10 грамы болады. Қатты фазаның осындай мөлшерін бөліп алу, биомассаны əр
түрлі əдістермен концентрлеуді (қоюландыруды) қажет ететін қиын
технологиялық жұмыс.
Өнімді бір əдіспен бөліп алу мүмкін емес. Сондықтан бірнеше əдістің
комбинациясы қолданылады:
1.
Ерімейтін заттарды бөліп алу;
2.
Микроорганизмдердің дезинтеграциясы;
3.
Микробиологиялық синтез өнімін бөліп алу;
4.
1-ші реттік тазарту;
5.
2-ші реттік тазарту жəне концентрлеу;
6.
Кристалдандыру жəне тұрақтандыру.
29
Көп жағдайда культуралық сұйықтықты ары қарай өңдемей пайдалану
мүмкін емес. Культуралық сұйықтықта жинақталған өнімді (антибиотик,
фермент, витаминдер жəне т.б) сондай-ақ микроорганизмдердің биомассасын
қоюландыру жəне бөліп алу қажет. Биосинтез өнімінің мөлшері тұрақты емес
жəне əр түрлі факторлардың əсеріне ұшырайды. Белоктар, ферменттер
қыздыруға, рН өзгерісіне жəне басқада химиялық, физикалық əсерлерге
сезімтал. Биомасса алу кезінде (атап айтқанда, вакциналар өндірісінде)
маңызды талаптардың бірі клеткалар санын сақтап қалу болып табылады.
Микроорганизмдерді бөліп алу жəне тазарту əдісін таңдағанда
төмендегідей факторларды ескеру керек:
1.
Культуралық сұйықтық қасиетін (тұтқырлығы, рН, температура жəне
т.б.);
2.
Бөлінген өнімнің қасиетін (термолабильдігі, əр түрлі химиялық
элементтерге төзімділігі жəне т.б.);
3.
Соңғы өнімге қойылатын талаптар (жалпы жəне биологиялық
концентрациясы, дəрілік формасы, тазарту дəрежесі жəне қоюландыру
дəрежесі);
4.
Технологиялық жəне техноэкономикалық көрсеткіштер (өнімнің
шығымы, қондырғының өнімділігі, өнімді ары қарай өңдеудің қажеттілігі жəне
т.б.).
Бөлінетін өнім сұйықтыққа бөлініп шығуы мүмкін немесе қатты фазада
болуы да мүмкін. Осыған байланысты микроорганизмдерді жəне өнімді
тазарту жəне бөліп алудың əдістері екі топқа бөлінеді:
1.
Өнім қатты фаза түрінде болғанда қолданылатын əдістер:
-
Тұндыру (седиментация);
-
Флотация;
-
Фильтрлеу;
-
Центрифугирлеу;
-
Сепарация;
-
Коагуляция:
2.
Өнім еріген түрде болғанда:
-
Экстракция;
-
Адсорбция;
-
Кристализация;
-
Диализ (кері осмос);
-
Буландыру.
Көбінесе өнімді бір əдістің көмегімен бөліп алу мүмкін емес. Сондықтан
бірнеше əдістердің комбинациясы қолданылады жəне бөліп алу процесінде
өнімді еріген түрден ерімейтін түрге өткізеді (немесе керісінше), кейде бірнеше
рет қайталайды.
Сұйық пен биомассаны бөлу.
Қажетті өнім көп жағдайда биомассаны өзінде немесе сұйықта болады.
Екі жағдайда да алдымен осы екі фазаны айыру керек.
Тұндыру –
гравитация күштері əсерімен бөлу.
30
Фильтрация –
биомасса өтпей тұрып қалатын фильтрлеу материалының
суспензияны өткізу.
Сепарация, центрифугтау –
ортаға тарататын күштердің əсерінен болу.
Ас биомассасын дайындаған кезде ашытқы немесе бактерияларды бөлу кезінде
жиі қолданады.
Коагуляция
– үлкен клеткалы агломераттардың пайда болу жəне
тұтынуына көмегін тигізетін реагенттерді суспензияға қосу жəне олардың тұну
арқылы сұйықтан бөлінуі.
Биосинтез өнімдерін бөліп алу.
Клетка ішіндегі өнімдерге алдымен клетка қабықшасын бұзу қажет.
Мұндай тəсілдердің бірнеше түрін келтірейік.
Клеткалардың дизинтеграциясы.
Бұл клетка қабықшасының бұзылу
процесі физикалық (мұздатып ығыстыру, ультрадыбыс əсері, қысымды күрт
түсіру) немесе химиялық тəсілдері арқылы жүреді.
Ферментолиз –
жоғарғы температурада ферметтердің əсерінен клетка
қабықшасының бұзылуы.
Экстракция –
көзделген өнімнің су фазасынан сумен араласпайтын
органикалық сұйыққа ауысуы.
Тұндыру –
еріген өніммен əрекеттесіп оны қатты фазаға айналдыратын
реагентті сұйыққа қосу арқылы қажет затты бөліп алу.
Адсорбция –
сорбция арқылы сұйықта еріген өнімнің қатты күйге
айналуы.
Ультрафильтрлеу,
центрифугирлеу,
ультрацентрифугирлеу
–
белоктарды, полипептидтерді, полинуклеотид, вирус, клеткалы органеллдерді
бөліп алуға пайдаланылады.
Өнімді тазарту.
Өнімді бөліп алу стадиясындағы басты мəселе қоспа
күйінде болса да өнімнің негізгі бөлігін бөліп алу. Тазарту стадиясының
мəселесі өнім максималды таза болу үшін оны қоспадан бөліп алу. Бұл мəселе
түрлі процестер арқылы шешіледі: экстракция, жəне экстрагирлеу, адсорбция,
ион алмасу, ректификация. Бұл процестерден басқа келесілерде қолданылады.
Хроматография –
қатты сорбентте көп жағдайда құрылымы жағынан
бірдей болып келетін заттар жиналады. Мысалы, белоктар, нуклеотид, қант,
антибиотик қоспалары.
Кристаллизация –
заттардың температураға тəуелді түрлі еру қасиетіне
негізделеді. Баяу суыту көзделген өнімдер ерітіндісінен кристаллдардың
түзілуіне мүмкіндік туады.
Өнімнің концентрациялануы.
Өнімді тазартқаннан кейін оның ерітіндідегі
концнетрациясы аз мөлшерде болады. Келесі мəселе – концентрацияны
жоғарылату.
Биотехнологиялық стадиядан шығар кезде суспензияда көзделген заттың
0,1-1% болады да тазартудан кейін 50-80% концентрациялаудан кейін 90-100%
болады.
Концентрациялау кезінде
буландыру, кептіру, тұндыру, фильтрлеу
арқылы
кристаллизациялау, ультрафильтрлеу, нанофильтрлеу
сияқты
процесстер қолданады.
31
Дайын өнімді алу.
Соңғы стадияда өнім гранирлеулеу (домалақтау)
(ұнтақтан немесе ерітіндінің өзінен гранулалар жасау), дражирлеу, дəрі
пішініне келтіру, құю, қаптау, ампулаларға салу нəтижесінде тауарлық пішініне
келеді.
Негізгі əдебиеттер: 2[82-97, 197-232].
Қосымша əдебиеттер: 6 [181-190].
Бақылау сұрақтары:
1.
Биосинтез өнімдерін бөліп алу жəне тазарту əдістерінің жіктелу.
2.
Центрифугирлеу,
флотация
процестерінде
қолданылатын
аппараттардың жұмыс істеу принциптері.
3.
Бөлудің мембранды əдістері.
Достарыңызбен бөлісу: |
