Ферментация процессінің кинетикалық сипаттамалары

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ

Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті

Инженерлік-технологиялық факультеті

Стандарттау және биотехнология кафедрасы

СӨЖ

Тақырыбы: Ферментация процессінің кинетикалық сипаттамалары

Тексерген: Жагалбаева Д. К.

Тұрарбек Т. М.

Орындаған: Мырзагалиева А. Е.

Тобы: БТ-507

Семей 2017 жыл

Жоспар:

Жоспар::

Кіріспе

2

Жоспар::

Негізгі бөлім

4

Жоспар:: 2. 1 Ферментация процессінің кинетикалық сипаттамалары.

: 4

Жоспар:: 2. 2 Ферментация процесінің технологиялық ерекшеліктері.

: 6

Жоспар::

Қорытынды

: 7

Жоспар::

Қолданылған әдебиеттер

: 8

Кіріспе

Ферменттер - бұл биологиялық катализаторлар, организмдегі химиялық реакциялардың жылдамдығын тездететін белоктық заттар. Организмде химиялық реакцияларды жылдамдату - ферменттердің қызметі табиғатта ферменттер барлық организмдердің барлық клеткаларында қызмет атқарады

Ферментация үрдісі деген не?

Тірі ағзалар үнемі қозғалыста және тепе-тендікте болады, яғни ағзаға сырттан қоректік заттар еніп тұрады және керексіз өнімдер сыртқа шығарылады. Бұл құбылысты зат алмасу деп атайды. Зат алмасудың қалыпты жүруін орталық жүйке жүйесі және эндокрин (ішкі секреция) бездерінің гормондары реттейді. Эндокрин бездері өз әсерін ферменттер арқылы іске асырады.

Ағзаның барлық клеткасында бір мезгілде белгілі ретпен және өзара үйлесімді де алуан түрлі химиялық реакциялар жүріп жатады. Ал ферменттер осы реакцияларды миллиондаған есе жылдамдатады. Тіршіліктің мағынасы да осында. Егер ферменттер катыспаса, ағзадағы химиялық реакциялар өте баяу да тәртіпсіз жүрер еді. Мұндай жағдайда тіршіліктің өзі де болмайды. Сондықтан да ферменттер барлық тіршілік процестерінің негізі болып табылады. Ал ферменттер әсерінің қандай болмасын бұзылуы әртүрлі жайсыз құбылыстарға душар етеді.

Әдетте химиялық реакциялардың жүру жылдамдығын шапшаңдататын заттарды катализаторлар деп атайтыны белгілі. Ал ферменттер - өсімдіктер мен жануарлар және микроорганизмдер клеткаларынан бөлінетін белок тектес, ағзадағы биохимиялық реакцияларды сан мың есе шапшаңдататын қабілеті бар зат. Мұның қатысуынсыз қоректік заттардың ағзада сіңуі мүмкін емес. Осыған сәйкес ферменттерді биологиялық катализаторлар деп атайды, өйткені, олар тірі ағзада өтетін зат алмасу процесіне тікелей ат салысады. Фермент (латынның тілінде fermentum - ашу деген мағына береді) деген терминмен қатар әдебиетте энзим (грек тілінде - епаут, еп - ішкі, zyrne - ашытқы деген мағына береді) деген сөз де қолданылады.

Ферменттерді және олар катализдейтін реакцияларды зерттейтін биохимия бөлімі энзимология деп аталады.

Тірі клеткада зат алмасу процесі үздіксіз жүріп жатады. Зат алмасу процесі дегеніміз белгілі бір тәртіппен кезектесіп келіп отыратын әртүрлі химиялық реакциялардың жиынтығы. Мұндай реакциялар клеткадан тыс жерде (in vitro) ете қиындықпен және мейлінше баяу жүреді. Ол үшін қатан, шарттар (жоғары температура, күшті қышқылдар, сілтілер және т. б. ) қажет. Тірі клеткада бұл реакциялардың жүрісін ферменттер тездетеді. Мәселен, асқорыту жолында крахмал моносахаридтерге, белок амин қышқылдарына ыдырайды және т. б. Бұл химиялық реакциялардың жылдамдығы тірі клеткалардан тысқары жердегіден миллиондаған есе артық.

2. 1. Ферментация процессінің кинетикалық сипаттамалары:

«Ферментация» термині ертеректе ашу процесінде қолданылған, қазіргі кезде кеңінен қолданылуда. Ферментация процесінің арқасында микроорганизмдерді әртүрлі мақсатта өсіруде, микроорганизмдерді культивирлеу процесі әртүрлі. Микроорганизм - продуцентінің қасиетінің әртүрлілігмен түсінідіріледі. Бірінші кезекте оның өсіру технологиясы құрылуда ескеріледі.

Ферменттік реакциялардың кинетикасы деп ферменттің әсерімен жүзеге асатын химиялық реакцияның жүру жылдамдығын айтады. Кинетикалық зерттеудің ең басты мақсаты - химиялық реакция жылдамдығының басқа параметрлерге, мысалы, субстраттың концентрациясына тәуелділігін анықтау. Алдымен, химиялық реакциялардың жалпы кинетикалық принциптерін қысқаша қарастырайық.

Химиялық реакцияларды топтастыру үшін мыналар негіз болады:

Реакцияға қатысатын молекулалардың саны. Молекулалардың санына қарай реакцияларды мономолекулалы, биомолекулалы және үш молекулалы деп бөледі. Мономолекулалы реакция - бұл бір молекула қатысатын реакция, биомолекулалы реакцияларда екі молекула өзара әрекеттеседі, үш молекулалы реакция - үш молекула өзара әрекеттесетін реакция.
Реакцияның кинетикалық сипаттамасы, соның ішінде реакцияның реті. Реакциялар ретіне қарай нөлдік, бірінші реттік, екінші реттік, үшінші реттік деп бөлінеді. Кинетикалық сипаттамаларына байланысты реакция жилдамдығының өзара әрекеттесетін қосылыстардың концентрациясына тәуелділігі реакцияларды топтастыру негізіне алынған.

Реакция жылдамдығы дегеніміз - белгілі бір уақыт өлшемінде реакцияда әрекеттесетін заттардың немесе фермент әсерімен түзілген реакция өнімінің концентрациясының өзгеруі.

QX= dX / dt биомасса өсуінің жалпы жылдамдығы
QS= dS / dt - субстраттың жалпы мөлшерлемесі
QP= dP / dt - метаболикалық өнімнің жинақталуының жалпы жылдамдығы

Субстраттың концентрациясы төмен болғанда, реакцияның жылдамдығы субстраттың концентрациясына пропорционал өседі, яғни субстрат жағынан ферменттік реакция - бірінші реттік. Одан әрі қарай субстраттың концентрациясына тәуелді болмайды, яғни реакцияның реті субстрат жағынан - нөлдік. Басқа сөзбен айтқанда, реакцияның жылдамдығы субстраттың концентрациясына тәуелді болмайды. Себебі, фермент молекуласында субстратпен байланысатын бөліктер саны өлшеулі. Ферменттің осы бөліктері субстратпен толық байланысқанда, фермент субстратпен қанығады. Сондықтан субстраттың концентрациясы өссе де, реакцияның жылдамдығы өзгермейді.

2. 2. Ферментация процесінің технологиялық ерекшеліктері:

Технологиялық өрнектеу бойынша келесі биотехнологиялық процестер анықталады:

1. Аэробты және анаэробты культиверлеу;

2. беттік және түптік культивирлеу;

3. периодты және үздіксіз культивирлеу.

Өндірісте сұйық қоректік ортада аэробты микроорганизмді түптік культвирлеу процесі кеңінен таралған. Аэробты микроорганизмді түптік культивирллеуде бірқатар ерекшеліктер бар. Культивирлоеу процесі күрделі көп фазалы жүйеде жүреді: газ - сұйық - қатты дене (жасаушылар) . Қатты фаза күйінде және суда ерімейтін көміртегі көзі түрінде болады (мысалы, н - парафиндер) . Өмір сүретін микроорганизмдерден жылу бөлінеді және егер лабораториялық жағдайда көлемі үлкен емес сосудта микроорганизмдер өсірілсе жылу бөліну процесі сезілмейді, ал көлемді аппараттар микроорганизмдерді культивирлеу процесінде жылудың бөлінгені сезіледі. Сондықтан культивирлеу процесінде культуралды сұйықтықтың барлық бөлінген температураның барлық уақытта ұзақ ұстап тұруы керек. Олай болса, микроорганизмді өсіру процесінде көп мөлшерде оттегі қажет, ал ол культурады сұйықтықтың төмен еруін, үлкен көлемде ауаның аппараттан үздіксіз беруін және шығаруын қамтамасыз етеді.

Ферментация процесінде көбік пайда болады, процесте көбіктің болмағаны дұрыс және оны жою керек. Көп жағдайда ферментация процесі кезінде аппаратқа бөгде микрофлора түспеуі қажет, демек зарарсыздау процесін ұзақ ұсатуы қажет. Биотехнологиялық процестің жалпы ерекшеліктері, сондай-ақ кейбір басқа да микроорганизмнің нақты культурасы үшін ферментация процесінің ферменттерінің арнайы конструкциясын қайта өңдеуді ескертеді.

3. Қорытынды

«Ферментация» термині ертеректе ашу процесінде қолданылған, қазіргі кезде кеңінен қолданылуда. Ферментация процесінің арқасында микроорганизмдерді әртүрлі мақсатта өсіруде, микроорганизмдерді культивирлеу процесі әртүрлі. Микроорганизм - продуцентінің қасиетінің әртүрлілігмен түсінідіріледі. Бірінші кезекте оның өсіру технологиясы құрылуда ескеріледі. Ферментация процесінің технологиялық ерекшеліктері. Технологиялық өрнектеу бойынша келесі биотехнологиялық процестер анықталады: 1. Аэробты және анаэробты культиверлеу; 2. беттік және түптік культивирлеу; 3. периодты және үздіксіз култивирлеу. Өндірісте сұйық қоректік ортада аэробты микроорганизмді түптік культвирлеу процесі кеңінен таралған. Аэробты микроорганизмді түптік культивирллеуде бірқатар ерекшеліктер бар. Культивирлоеу процесі күрделі көп фазалы жүйеде жүреді: газ - сұйық - қатты дене (жасаушылар) . Қатты фаза күйінде және суда ерімейтін көміртегі көзі түрінде болады (мысалы, н - парафиндер) . Өмір сүретін микроорганизмдерден жылу бөлінеді және егер лабораториялық жағдайда көлемі үлкен емес сосудта микроорганизмдер өсірілсе жылу бөліну процесі сезілмейді, ал көлемді аппараттар микроорганизмдерді культивирлеу процесінде жылудың бөлінгені сезіледі. Сондықтан культивирлеу процесінде культуралды сұйықтықтың барлық бөлінген температураның барлық уақытта ұзақ ұстап тұруы керек. Олай болса, микроорганизмді өсіру процесінде көп мөлшерде оттегі қажет, ал ол культурады сұйықтықтың төмен еруін, үлкен көлемде ауаның аппараттан үздіксіз беруін және шығаруын қамтамасыз етеді. Ферментация процесінде көбік пайда болады, процесте көбіктің болмағаны дұрыс және оны жою керек. Көп жағдайда ферментация процесі кезінде аппаратқа бөгде микрофлора түспеуі қажет, демек зарарсыздау процесін ұзақ ұсатуы қажет. Биотехнологиялық процестің жалпы ерекшеліктері, сондай-ақ кейбір басқа да микроорганизмнің нақты культурасы үшін ферментация процесінің ферменттерінің арнайы конструкциясын қайта өңдеуді ескертеді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.