Экобиотехнология пәнінен дәрістер жинағы

Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 67 бет
Таңдаулыға:

Экобиотехнология пәніне жалпы сипаттама.

Жоспар.

Экобиотехнология ғылымның жаңа бір саласы ретінде.
Биотехнологияның адам өміріндегі маңыздылығы.

Лекция мақсаты: Экобиотехнологияның қазіргі кездегі ғылыми жаңалықтарының тарихымен танысу.

Лекция мәтіні.

1. Экобиотехнология қазіргі кездегі ғылымның жаңа салаларының бірі болып саналады. Биотехнологияны тірі организмдерді немесе биологиялық процестерді өнеркәсіпте қолдану деп түсінетін болсақ, онда нан пісіру, ірімшік жасау, шарап дайындау және т. б. процестер адамзат өмірінде өте ерте кезден бастап пайдаланып келеді. Бірақ биотехнологияның өз алдына ғылым болып қалыптасуы және “биотехнология” терминінің қолданылуы гендік инженерияның пайда болуымен байланысты 1970 жылдардың ортасынан басталады.

2. Биотехнология - адам өміріне маңызды әртүрлі қажетті өнімдерді микроорганизмдер, өсімдіктер мен жануарлардың клеткаларының қатысуымен алудың технологиясын өңдеумен айналысатын ғылым. Биотехнология - өнеркәсіптік микробиология, техникалық биохимия, биохимиялық және генетикалық инженерия, инженерлік энзимология, химиялық технология т. б. салалармен тығыз байланысты. Осы салалардағы ашылған жаңалықтарбиология ғылымының жалпы практикада қолданылу мен әртүрлі жекеленген қолданбалы бағыттарды біріктіруге негіз болды. Өнеркәсіптік және қолданбалы микробиологияны қамтитын биотехнология - биохимия, микробиология, генетика және химиялық технологияның білімі мен әдістеріне сүйене отырып, микроорганизмдер мен клеткалық дақылдардың қасиеттері арқылы өндірістік процестерге көп үлесін қосуда. Еуропалық биотехнологиялық федерациясы биотехнологияға мынадай анықтама береді: “Биотехнология - микроорганизмдер мен ұлпалық дақылдардың бағалы қасиеттерін өнеркәсіпте пайдалану үшін биохимия, микробиология және химиялық технологияны бірге қолдану”. Сондықтан, биотехнологиялық процестер спецификалық заттардың түзілуіне мүмкіндік беретін, бактериялар, ашытқылар, зең саңырауқұлақтар, балдырлар және өсімдіктер мен жануарлардың метаболизмі мен биосинтетикалық мүмкіндіктеріне негізделеді. 1987 жылы Амстердамда болған биотехнологияның 4-ші Конгресінде “Микроорганизмдердің физиологиясы - биотехнологияны қалаушы тасы” - деп микроорганизмдердің биотехнологиядағы орнын ерекше атап көрсетті. Сондықтан, ұсынылып отырған оқу құралының 1-ші бөлімнің 3-ші тарауы микроорганизмдердің тіршілігіне байланысты өндіріске арналады.

Экобиотехнологияның қарқынды дамуы, тек оның өркендеуімен, дәстүрлі биотехнологиялық процестердің автоматизациялау мен тиімділігін жоғарылатумен анықталып қана қоймай, сонымен қатар, мүлдем жаңа процестерді өңдеумен байланысты болады. Бұл жаңа процестер тамақ өндірісінде тамақ өнімдері мен текстилді өнеркәсіптің шикізаттарын - матанол, этанол, биогаз және сутегін ұзақ уақыт сақтауда, сонымен қатар кедей кен орындарынан кейбір металдарды бөліп алу сияқты көптеген салаларды қамтыды.

Экобиотехнологиялық процестер тамақ өнімдерін өндіру (белоктарды, аминқышқылдар мен органикалық қышқылдарды және витаминдер мен ферменттер алу үшін бактериялар мен ашытқыларды және балдырларды кең масштабта өсіру) ; ауылшаруашылық дақылдардың өнімділігін арттыруда (in vitro жағдайындағы ұлпалық клеткалардың негізінде өсімдіктерді сұрыптау, бионсектицидтер), фармацевтік өнеркәсіпте (вакциналарды өндіру, антибиотиктерді, гормондарды және интерферондарды биосинтездеу) және қоршаған ортаны (ағын суларды тазарту, қалдықтар мен ауылшаруашылығы және өнеркәсіп орындарының қосымша өнімдерін қайта өңдеу) қорғау мен тазалауда кеңінен қолданылады. Жоғарыда келтірілген көптеген экологиялық жағдайларға қатысты мәселелермен биотехнологияның экологиялық биотехнология саласы айналысады. Экологиялық биотехнология - өнеркәсіптік және әртүрлі қалдықтарды қайта өңдеу, қоршаған орта обьектілерін әртүрлі ластағыштардан тазарту сияқты, қоршаған орта мәселелерін шешуде биотехнологиялық әдістер мен биологиялық емес технологияны біріктіре отырып, биотехнологияны қолдану болып табылады. Экологиялық биотехнология тұрғысынан ағын суларды тазарту мен тұрақтандыруда аэробты процетрді пайдаланудың маңызы зор. Бұл мақсатта әртүрлі конструкциялы реакторлар қолданылады.

Соңғы жылдарда қоршаған ортаның ластануын төмендетуде, рудаларды ретилизацилауда, энергия өндіру мен белоктарды, гормондар мен медицианалық препараттарды алуда микроорганизмдер мен клеткалар дақылдарын пайдалану мүмкіндіктері бірқатар елдерде үлкен қызығушылықтар тудырып, биотехнологиялық процестерге негізделген өнеркәсіп орындарын ашу мен дамытуға септігін тигізіп отыр.

Қазіргі кезде биотехнология, көптеген өндіріс орындарын қайта құруға және тірі обьектілер немесе әртүрлі биохимиялық процестермен байланысты жаңа өндірістерді игеруге мүмкіндік берді. Экономистердің болжауы бойынша дүние жүзінде 2000 жылдары биотехнологиялық өндірістің өнімдері 40 миллиард АҚШ доллары көлемінде өндірілетін болады.

Экобиотехнология дамуының алғашқы қадамынан бастап-ақ іргелі зерттеулермен айналысты.

Микробиологиялық өндірісте қолданып жүрген технология мынадай кезеңдерден тұрады:

себілетін материалды даярлау,
қоректік ортаны даярлау және залалсыздандыру
микроорганизмдерден (өзіндік микробтік синтез), белгілі мақсатқа арналған өнімді бөліп алу,
препараттың тауарлық формасын (құрғату, майдалау, стандарттау және өлшеп, буып-түю) алу.

Экобиотехнологияның қарқынды дамуы болашаққа үлкен жоспарлар құруға мүмкіндік береді. Биотехнология бір жанұя немесе үлкен мемлекет деңгейінде, өнеркәсіптік масштабтағы экономикалық жағдайды жақсартуға үлкен үлес қосумен қатар, әртүрлі өнімдер мен белоктардың жетіспеушілік мәселелерін шешуге, клетка биохимиясын молекулалық биология мен иммунологияны зерттеу прогресіне негізделетін процестерге үлкен жетістіктер мен өзгерістер енгізу мүмкін.

Бақылау сұрақтары:

Экобиотехнологияның мақсаты мен міндеті?
Биотехнологияның адам өміріндегі маңызы?
Биотехнологияның даму жолдары?

Лекция №2

Тақырыбы: Микроорганизмдер биотехнологиясының негіздері

Жоспар.

Ашу өндірісі
Спирттік ашу процесі. Этанолды алу.
Сүт қышқылын алу.

Лекция мақсаты: М икроорганизмдердің бірінші және екінші ретті метаболиттер мен биомассасы мен өнімін медицина мен ауыл шаруашылығы немесе түрлі өнеркәсіп саласы үнемдеп алудың бұрынғы және қазіргі жаңа озық технологияларымен танысу.

Лекция мәтіні.

Микроорганизмдер биотехнологиясының мақсаты микроорганизмдердің бірінші және екінші ретті метаболиттер мен биомассасы мен өнімін медицина мен ауыл шаруашылығы немесе түрлі өнеркәсіп саласы үнемдеп алудың бұрынғы және қазіргі жаңа озық технологияларымен танысу.

Микроорганзмдер биотехнологиясы биотехнологияның негізгі салаларының бірі. Көптеген маңызды биопрепараттар мен өнімдерді алудың атап айтқанда витаминдер мен ферменттерді полисахаридтер мен бейтарап өнімдерді алудың жолын осы микроорганизмдер биотехнологиясы зерттейді.

1. Ашу өндірісі. Ашу - субстраттың толық тотығуы жүрмейтін және АТФ түзілуімен сипатталатын метаболиттік процесс. Көмірсутегілер мен бірқатар басқа да заттардың ашуы кезінде, мынандай өнімдер түзілуі мүмкін: этанол, лактат, пропионат, формиат, бутират, сукцинат, капронат. ацетат, н-бутанол, 2, 3-бутандиол, ацетон, 2-пропанол, көмірқышқыл газы және молекулалық сутегі. Түзілген өнімнің түріне байланысты ашу процесінің бірнеше түрін ажыратады:

Спирттік ашу процесі;
Сүт қышқылдық ашу процесі;
Пропион қышқылдық ашу процесі;
Құмырсқа қышқылдық ашу процесі;
Май қышқылдық ашу процесі;
Сірке қышқылдық ашу процесі.

Ашу процесін жүргізетін микроорганизмдердің көбісі облигатты анаэробтар, кейде факультативті анаэробтар да кездеседі. Оттегі ашу процесін тежейді, ал тыныс алу процесін активтендіреді.

2. Спирттік ашу процесі. Этанол д ы ал у

Қазіргі кездегі тамақ, химиялық және отын өнеркәсібінде кең пайдалынатын көне ашу өндірісі - этанолды алу болып табылады. Спирттік ашу процесін әр түрлі микроорганизмдер жүргізеді. Мысалы, көмірсутегілерден тұратын шикізаттан ферментациялық жолмен этанолды алу үшін көбінесе Saccharomyces туысына жататын ашытқыларды пайдаланады, ал Шығыс елінде спирттік сусын саке дайындау үшін - Aspergillus oryzae саңырауқұлағын, ал Мексикада алкагольдік өнім пулькені Zymomonas mobilis бактериясы көмегімен дайындайды, сүт сарысуындағы лактозаны ашыту үшін сүт ашытқысы деп аталатын ұйытқыны алу үшін Kluyveromyces fragilis, Kluyveromyces lactis және т. б. кеңінен қолданады.

Saccharomyces туысының ашытқыларының спирттік ашу процесінің негізінде глюкозаның пирожүзім қышқылына ыдырауы және келесі
сатысында сол қосылыстың этанол және көмірқышқыл газының
түзілуімен қайта тотыға декарбоксилденуі жатады. Бұл процестің энергетикалық тиімділігі - тотықсызданған глюкозаның бір молекуласынан екі молекула АТФ түзіледі. Candida туысының кейбір ашытқылары пентозаларды пентозофосфатты жол арқылы тотықтырып, пайдалануға қабілетті болып келеді. Спирттік сусындар өндірісінде рафинозаны ашыту қабілеттілігімен ерекшеленетін Saccharomyces carlsbergenses және Saccharomyces cerevisiae ашытқы штамдары қолданылады. Спирт өндірісінде қолданылатын ашытқыларды төменгі деңгейдегі ашу процесінің рассалары және жоғары деңгейдегі рассалар деп екіге бөледі.

Төменгі деңгейдегі ашу рассалары 6-10 ⁰ С және одан да төмен температурада қызмет етеді, ал процесс соңында ыдыс түбіне шөгіп, қалың тығыз тұнба түзеді. Оларға көбінесе шараптық және сыра сахаромицеттері жатады.

Жоғары деңгейдегі ашу рассалары 14-25°С температурада жұмыс жасайды, ал процесс соңында шараптың бетіне көтеріліп, қалпақ тәрізді қабық түзейді. Бұл қабық ашытқы клеткаларының бүршіктенуден кейін топтасқан күйінде қалып, көмірқышқыл газының көпіршіктерімен бірге жоғары көтеріледі. Жоғары деңгейдегі ашу рассаларына спирт, нан және сыра өндірісінің ашытқылары жатады.

Ашу ортасындағы төмен және жоғары деңгейлеріне қарамастан, ашытқылардың қызметіне байланысты мақта тәрізді, түйіршік тәрізді және тұнбаға түсетін немесе беткі қабатқа көтеріліп, жүзіп жүретін тозаң тәрізді түрлерге бөледі. Мақта тәрізді ашытқылардың жақсы хош иіс түзетіні көрсетілген.

Спирттік ашытқыларға төмендегідей талаптар қойылады: жоғары ашу белсенділігі (активтілігі), соңғы өнімге, яғни спиртке және әртүрлі инфекцияларға төзімділігі ескеріледі. Этанолды алу үшін 70 жыл бойы Sаccharomyces cerevisiae Х-11 рассасын пайдаланып келеді. Этанол өндірісінде шикізат ретінде әртүрлі көмірсутегі бар өсімдік тектес материалдар - бидай дәні, картоп, зақымдалған қант қызылшасы, ағаш ұнтағы, меласса және ауыл шаруашылық өсімдіктерді өңдеудегі қалдықтар қолданылады.

Крахмалды шикізатты ферментацияға дайындау: оны ұнтақтау, крахмалды еріту және бөліп алу үшін қайнату, кейін қайнатылған биомассаны сұйытылған күйінде бидайдың немесе Aspergillus oryzae, Aspergillus niger және т. б. саңырауқұлақтардың амилолитикалық ферменттерімен өңдеуден тұрады. Құрамында көмірсутегілердің қоспалары (глюкоза, мальтоза және декстриндер), аминқышқылдар, пептидтер, фосфоорганикалық қосылыстар, минералды тұздар және микроэлементтері бар қантталған биомассаны (осахаренный затор) мерзімді немесе үздіксіз ағынды әдіспен ашытады. Пастерленген және 30 ⁰ С температураға дейін салқындатылған заттарды бөгде микрофлораның өсуінен сақтау үшін күкірт қышқылымен рН 3, 8-4, 0 дейін қышқылдандырады. Мұндай орта ашытқылардың өсуіне қолайсыз болғанымен, заласызданбаған жағдайда дақылдардың тазалығын қамтамасыз етеді.

Спирттік ашытқыларды мерзімді дақылдау кезінде бастапқы концентрациясында 20-25% қанттан 10-13% этанол түзіледі. Ферментация уақыты 48-72 сағат. Бұл әдіс 25, 5 кг бидайдан 8, 7-9, 8 л спирт және 7, 7 кг құрғақ зат қалдықтарын алуға мүмкіндік береді.

Целлюлозалы өсімдік шикізаттары қысым әсерімен қышқылдық гидролизге ұшырайды. Алынған гидролизат шамамен 3, 2-3, 5% редуцияланатын қанттардан яғни глюкоза, галактоза, маннноза және ментозалардан тұрады.

Ағаш тектес шикізаттардың өнеркөсіпте қолданылуы шектеулі, тек ТМД-нің 14 зауыттарында және Жапонияның бірнеше зауыттарында пайдаланады.

Дистиляциялау процессі, яғни ашытылған қоспадан соңғы өнімді бөліп алу мынандай сатылардан: сұйықтықтан ұшқыш және қатты заттарды бөліп алу, этанолды салмағы 30-96%-ға дейін дистилляторда концентрлеу және ұшқыш компоненттерден толық тазалау, яғни ректификациялаудан тұрады.

Спирт өндірісінде қосымша өнім ретінде көмір қышқыл газы және азықтық жемге қоспа ретінде қосуға (утилизирлеуге) болатын ашытқы биомассасы түзіледі.

Этанолдың биотехнологиялық өндірісі дәстүрлі кішігірім зауыттарда жүзеге асады және өндірістің шектелуі шикізаттың болуымен байланысты. Мысалы, бір күнде 1 млн л спирт өндіретін зауыттың бір жылда 200 жұмыс күніне шамамен 40 мың гектар алқапта өскен қант қызылшасы керек. Сондықтан, спирт өндірісіне басқа да тиімді субстраттардың көзін іздестіру маңызды мәселелердің бірі болып саналады.

Соңғы кезде зерттеушілердің назарын спирт өндірісінде, субстрат ретінде екіншілік шикізаттарды қолдану мәселелері қызықтыруда. Мәселен, сүтті және майсызданған сүтті ірімшік, сүзбе, казеин және әр түрлі сүт-белоктық концентраттарды өңдеуде түзілген екіншілік шикізат - сүт сарысуын пайдалануға көп көңіл бөлінуде. Сүт сарысуы сүттің 50-75% құрғақ заты мен сүт қанты-лактозаның 4, 5% мөлшерінен тұратын биологиялық бағалы және құндылығы жоғары шикізат болып табылады. Жыл сайын әлемдегі сүт өнімдерін өңдеуден 74 млн тонна сүт сарысуы алынады, оның ішіндегі 16 млн тонна АҚШ, шамамен 25 млн тонна ЕЭО елдерінде, ал ТМД елдерінде шамамен 15 млн тонна өндіріледі.

Сүт сарысуы өте құнды бай қоректік орта болып табылады, сондықтан ол әр түрлі химиялық қосылыстарды түзетін микроорганизмдердің өсуі үшін толық құнды субстрат бола алады. Сүт сарысуы негізінде этанол өндірудің тиімділігі жоғары екендігі көрсетілген. Мысалы, АҚШ-та 1 жыл ішінде этанолды 1, 6 млн тоннаға дейін өндіретін, ал 1 тәулікте 225 тоннаға дейін сүт сарысуын өңдейтін қондырғылар жұмыс істейді. Қазіргі кезде Жаңа Зеландия мен Бразилия елдерінде двигательдегі бензині 20-50% сүт сарысуынан алынған этанолға ауыстырылған. Сонымен бірге, сүт сарысуынан этанолдан басқа белоктар және спирттен кейінгі ашыған заттар сияқты аралық өнімдер түзіледі. Оларды кептіріп, ауыл шаруашылықта мал азығы ретінде пайдалануға болады. Этанолды сүт сарысуынан өндіру, картоп немесе бидай шикізатынан өндірумен салыстырғанда экономикалық тиімділігі жоғары.

3. Сүт қышқылын алу

1847 жылы С. Блондо алғаш рет сүт қышқылы - ашу процесінің өнімі екенін көрсетті, ал Луи Пастер бұл ашуды бактериялар туғызатынын дәлелдеді. Сүт қышқылын микробиологиялық синтез жолымен өндіру 1881 жылдан бері белгілі. Сүт қышқылы тамақ өнеркәсібінде, медицинада шикізат ретінде химиялық синтезде, тері және т. б. өндірістерде кеңінен қолданылады.

Көмірсулардың сүт қышқылына дейін ашуы сүтқышқылды бактериялардың көмегімен жүзеге асады. Оларды гомоферментативті және гетероферментативті сүтқышқыл бактериялары - деп екі топқа боледі. Гомоферментативті ашудың негізгі өнімі - сүт қышқылы, ал гетероферментативті ашудың өнімі сүт қышқылымен қатар сірке қышқылы, этанол және көмір қышқыл газы болып табылады. Гомоферментативті сүтқышқыл бактерияларда көмірсулардың ашуы гликолиз жолымен, ал гетероферментативті өкілдерінде пентозофосфатты жолмен жүреді. Сүтқышқыл бактерияларды 4 туысқа: Lactobacillus, Lactoccocus, Leuconostoc, Pediococcus деп бөледі. Өнеркәсіпте сүт қышқылының өндірушілері ретінде тез өсетін және аз уақыт ішінде көп мөлшерде сүт қышқылын түзетін гомоферментативті таяқша сүтқышқыл бактериялар - Lactobacillus delbrueckii, Lb. hulgaricus, Lb. leichmanii, Lb. casei штамдарын қолданады. Сүт қышқылы өндірісі үшін шикізат көзі ретінде меласса, минералды түздар, солод және жүгері экстрактысы қосылған қантталған картопты затор, жемісті сусындар өндірісінің қалдықтарын, сут сарысуын, сүттің және сүт сарысуының ультрафильтратын қолдануға болады. Бұл жағдайда ұйытқының құрамды бөлігі Streptococcus lactis бактериясы болып табылады. Ашу процесін біраз қышқылдандырьшған ортада 2-7 тәулік аралығыңда, 49-50°С температурада мерзімді дақылдау жағдайда жүргізеді, ал сүт қышқылын бөліп алу мен тазалау бірқатар қиыншылықтар туғызады. Сүт қышқылы нашар кристалданады және таза күйінде суды тез сіңіретін түссіз сироп түрінде болады (бұл көбінесе 65%-дық ерітінді күйінде кездеседі) .

Жыл сайын микробиологиялық жолмен 20 мың тоннадан көп L (+) -сүт қышқылы өндіріледі. Сүт қышқылды ашу процесі арқылы көптеген сүт қышқылды өнімдер, май және ірімшік дайындалынады, сонымен бірге, орам жапырақты тұздауда, жемістерді консервілеуде, азықтық жемді сүрлеуде негізгі рөлді атқарады. Сүт қышқылды ашудың аралық өнімдері ортада бөгде микрофлораның өсуін тежейді, ферменттелінетін қоспаға жақсы органолептикалық қасиет беріп, адам мен жануарлар организміне пайдалы әсерін тигізеді.

Бақылау сұрақтары:

Этанолдың биотехнологиялық өндірісі?
Микроорганизмдердің алатын орны?
Ашу процесінің маңызы?

Лекция №3

Тақырыбы: Ферментацияға негізделген технологиялар

Жоспар.

1. Технологиялық процестерді ұйымдастыру

Ферментация процестерін ұйымдастыру.

Лекция мақсаты: Биотехнологиялық кәсіп орындарының рентабелділігін арттыру жолдарын үйрену.

Лекция мәтіні.

1. Технологиялық процестерді ұйымдастыру. Биотехнологиялық кәсіп орындарының рентабелділігін арттыруда, барлық бағытта үйлесімді жүйеге келтіру керек. Оған белгілі бір мақсатпен өндірілген өнімде субстраттың конверсиясы өте толық дәрежеде болуы, олардың концентрациясы да мол болып, бастапқы заттарды бөлу және тазарту процестерінің құнын төмендету және алынған нәтижені қайтадан қайталап өндіруді көбейту жатады.

Бұл міндетті орындау үшін әртүрлі бағытта жұмыс ұйымдастырылуы мүмкін. Мысалы, кейбір өндірістерде үйлесімділік процестері ортаны таңдап алу, басқаларында - жаңа штамдарды немесе микроорганизмдердің аралас культураларын пайдалану, үшіншілерде -фагқа қарсы күресу жұмыстарын нақты ұйымдастыру, төртіншісінде -микроорганизмдердің иммобилизацияланған клеткалары негізінде биореакторлардың жаңа типтерін қолдану арқылы жүзеге асырылады.

2. Ферментация процестерін ұйым д астыр у

Ферментация процесі жағдайында үйлесімділік /оптимизация/ деген терминді таза тәжірибелік сипатта жүргізілетін жұмысты атқаруда мақсатқа сай өндіретін өнімді алуды, қамтамасыз ететін қоректік орта құрылымының концентрациясын және биореакторлардың жұмысын қолайлы режимде жүргізу деп түсіну керек. Технологиялық объектілер алға қойылған міндетіне сәйкес үйлесімділіктерді мынадай түрлерге бөледі:

- Аппарат конструкциясы және олардың мөлшерін таңдап апумен байланысты жасалатын, қолайлы жобалардың міндеті, қоректік орта құрамын, түзгіш-штамдар мен оларды өсіру режимдерін іске асыру. Бұл мәселемен инженер-технолог айналысады.

- Жедел басқару міндеті - режимді параметрлердің өзгерісіне байланысты технологиялық процестердің іске асуын бақылау. Бұның мәселелерімен технологиялық процестерді автоматтандыру жөніндегі маман айналысады.

Көптеген микробиологиялық синтездің технологиялық процестері оқтын-оқтын тәртіпте жүреді. Үздіксіз өсіру әдісі, тек мал азықтық ашытқыларды өндіруде қолданылады. Қоректік орта құрамындағы заттардың ара - қатынасының ең қолайлысын таңдап алу, оқтын-оқтын жүретін процестердің үйлесімділігінің басты тәсілі болып есептеледі. Математикапық әдіспен жоспарлауды қолдану, процестің едәуір қарқындануына мүмкіндік береді. Әдетте, биомасса концентрациясы немесе белгіленген ұзақ мерзім аяқталғаннан кейін ферментация соңында мақсатпен алынған өнім сапасы, үйлесімділіктің кепілі болмақ.

Бақылау сұрақтары:

Ферментация процесі жағдайында үйлесімділік жолдары?
Технологиялық процестерді ұйымдастыру?

Лекция №4

Тақырыбы: Микроб биомассасын алудың биотехнологиясы

Жоспар.

Биохимиялық инженерия.
Себінді материалдарды дайындау.

Лекция мақсаты: микроб биомассасының айналымдарының барлық экономикалық және техникалық аспектілерінің мәселелерін үйрену.

Лекция мәтіні.

1. Биохимиялық инженерия - микроб биомассасының айналымдарының барлық экономикалық және техникалық аспектілерінің мәселелері кіретін жаңа пән. Оның құрамына биохимиялық процестерді өткізудің техникалық қарқындатуы мен дамуы, құрал-жабдықтардың модернизациясы, биотехнологиялық қондырғыларды жоспарлау, жобалау, құрастыру және басқару кіреді.

«Өндірістік микробиология және гендік инженерия жетістіктері» жинағының кіріспесінде айтылғандай, бактериялар, ашытқылар мен саңырауқұлақтар - молекулалық деңгейде жұмыс істеуге керемет бейімделген машина - дегенге байланысты биотехнологияның инженерлі мәселелеріне үлкен қызығушылық тууда. Олар бір рет іске қосылғаннан кейін тек керекті өнім ғана емес, сонымен бірге өздерінің көшірмелерін алуға, дәстүрлі микробиологиялық технологияларға қайта түзуге әсер ететін жаңа гендік инженерия әдістерін құруға, микроорганизмдердің өнімділігіне тікелей бақылау жасауға мүмкіндік береді. Бірақ генетикалық инженерия мүмкіншіліктерінің бәрін көрсету үшін зертханалық шыны ыдыстардағы әдістерді өндірісгегі темір реакторларға ауыстыру керек. Қазіргі кезде ірі масштабты биотехнологиялық өндірістер бар. Әртүрлі қосылыстарды алу үшін үздіксіз реакторларды, 5 л үздікті реакторларды қолдану қалыпты деп саналады.

Оқу құралының берілген тарауында микробиологиялық өндіріс технологиясына және де оларды бақылау, қарқындату және басқару әдістеріне негізгі көңіл берілген.

Микробиологиялық өндірістің технологиялық процестері келесі сатылардан тұрады:

егінді материалды дайындау,
қоректік орталарды дайындау және залалсыздандыру,
микроорганизмдерді дақылдау (микроб синтезі),
қажетті (соңғы, құнды) өнімді бөліп алу,
препараттардың тауарлы өнімдерін алу (кептіру, ұнтақтау, стандарттау және қаптау) .

2. Себінді материалды дайындау

Микробиологиялық синтездің тиімділігінің жоғары болуы штам-түзгіштердің аса белсенділік көрсетуіне байланысты. Олардың негізгі қасиеттсріне өсу қарқындылығының жоғарлылығы, ақырғы өнімі мол болатын арзан субстраттарда өніп-өсуінің шапшаңдығы, экономикадық бағалылығы, әртүрлі жұқпалы дерттерге төзімділігі мен тұрақтылығы жатады. Өндірісте селекциялық және генетикалық инженерияның әдістерін қолданып алынған табиғи штамдардың мутанттарын қолданады. Бұнда табиғи штамдардан микроб массасын алу, ал генетикалық бағалы штамдарды қоректік ортаға бөлетін метаболиттік өнімдер алу үшін пайдаланады. Бұл үшін табиғи штамдарды қолдануға болмайды, өйткені оларда метаболиттердің шамадан тыс мөлшерде бөлінуіне кедергі келтіретін бақылаушы механизмдер бар.

Бақылау сұрақтары: