1-mavzu. Fanning maqsadi va vazifalari reja Foydalaniladigan adabiyotlar Biotexnologiya fanining vazifasi va ahamiyati

Mikroorganizmlar – ferment olish uchun juda qulay manba hisoblanadi, chunki ularning hujayradagi konsentratsiyasini mikroorganizm o‘sishini tezlatish yoki genetik manipulyatsiya hisobiga oshirish mumkin. Mikroorganizmlar tez o‘sadi, arzon muhitlarda o‘sadi va turli fermentlarga boydir.
Mikrob fermentlari hozirda o‘simlik va hayvon fermentlari o‘rnini bosmoqda. Qator fermentlar meditsina diagnostikasida ham o‘ziga xos o‘rin egallab kelmoqda. Masalan, xolesterinoksidaza qon zardobidagi xolesterin, ureaza esa siydik kislotasi miqdorini miqdorini o‘lchashda ishlatiladi. Gen injenerligi tadqiqotlarida esa restriktatsion endonukleazalar va ligazalar ishlatiladi.
Mikrobiologik usulda olingan fermentlar plastmassa ishlab chiqarishda ham o‘rin egallaydi.
Qattiq yoki suyuq ozuqa muhitlarida o‘stirilgan mikroorganizmlarning kulturasi va ularning kultural suyuqliklari tarkibida juda ko‘p miqdorda ballast moddalap bordir. Fermentlarni ajratish va tozalash - ko‘p mehnat va harajat talab qiluvchi jarayondir, agarda ferment preparati mikroorganizm kulturasi ko‘rinishida ishlatilsa, u tozalanmaydi. Spirt va terini oshlash tarmoqlarida tozalanmagan mikroorganizmlar kulturasini ishlatish maqsadga muvofiqdir va xuddi shunday mikroorganizmlarni qishloq xo‘jaligida yem-xashak tayyorlashda yoki fermalarda yemlarni qayta ishlashda qo‘llash mumkin.
Oziq-ovqat sanoatining bir qancha tarmoqlarida (non, pivo, vino, pishloq, kraxmal va sharbat ekstraksiya qiluvchi), hamda tekstil, mo‘yna va mikrobiologik sanoatlarda, shu jumladan tibbiyotda ballast moddalardan qisman yoki to‘liq tozalangan, ya’ni faqat toza ferment preparatlari ishlatiladi.
Toza ferment preparatlarini olishning boshlang‘ich materiali bo‘lib filtrlangan kultural suyuqlik, produsentning biomassasi yoki qattiq ozuqa muhitda o‘stirilgan kulturaning suvli ekstrakti xizmat qiladi. Ferment preparatlari kukun yoki suyuq konsentrat ko‘rinishida olinishi mumkin. Ajratish jarayonida preparatning ymumiy massasida faol oqsilning nisbiy ulushi, ya’ni uning ulushiy faolligi optadi.
Tozalanmagan, kompleks ferment preparatlarining olinishi. Tozalanmagan ferment preparati - mikroorganizm kulturasini mo‘tadil sharoitda namligi 8-12% ga olib kelingan va butun ozuqa muhiti qoldiqlari bilan birgalikdagi massasidir.
Tozalanmagan ferment preparati kulturani qattiq yoki suyuq ozuqa muhitida o‘stirish yo‘li bilan olinishi mumkin. Suyuq muhitda o‘sgan kultura quritishdan oldin biomassasi va ozuqa muhiti qoldiqlaridan qisman tozalangan yoki shundayligicha quritilgan bo‘ladi.
Qattiq ozuqa muhitida o‘stirilgan mikroorganizm kulturasi odatda 35 dan 58 % gacha namlikka zga bo‘ladi. Bunday mahsulot chidamsiz bo‘lganligi sababli uni tezda ishlab chiqarishga joriy qilish yoki namligini 10-12% gacha quritib olish kerak. Quritish jarayonidan oldin, o‘stirish xonasidan olingan mikroorganizm maydalanadi va keyin quritiladi
Mikroorganizm kulturalarini quritish uchun tasmali, tonnelli, shaxtali, barabanli, javonli (shkafli) va tebranuvchan quritgichlardan foydalanish mumkin. Ishlab chiqarishda, yuqorida qayd qilinganlariga nisbatan ko‘proq to‘g‘ri yo‘naltirilgan baraban tipidagi quritgichlar ishlatiladi. Bunda xo‘l kultura issiqlik beruvchi qurilma bilan birgalikda 80-85^oS da quritgichga tushadi. Bunday yuqori haroratda quritiluvchi xo‘l mikroorganizmlarning mayda bo‘laklaridagi namni bug‘lanishi hisobiga qattiq qizib ketish holati kuzatilmaydi va undagi fermentlarning faolligi to‘liq saqlanadi. Ko‘pchilik barabanli quritgichlarning ichki tomonida parraksimon kurakchalar mavjud bo‘lib, bara6an 6-8 min^-1 tezlikda aylanishi hisobiga quritilayotgan materialni bir tekisda tarqalishini va quritilishini ta’minlaydi. Shuning uchun bunday tipdagi quritgichda quritilgan mahsulot butun massasi bo‘ylab bir xil namlikka ega bo‘ladi. Ushbu quritgichda mikroorganizm bo‘lakchalari 3-7 min. davomida quritiladi, berilayotgan issiqlik tezligi 2-3 m/s, 80-85⁰S haroratda hamda chiqishda esa 60-65^oS bo‘ladi va quritilayotgan material harorati 40⁰Sdir. Quritish jarayonida atigi 3-10% gacha ferment faolligi yo‘qotilishi mumkin.
Mikroorganizmlarni quritishda ishlatiladigan quritgichlarning yana bir turi – germetik berk bo‘lgan lentali bug‘ konveyerli quritgichdir. Bunday qurilmalarda fermentning faolligi ko‘p yo‘qotiladi, lekin ular ixcham va yuqori samaradorlikka ega.
Qattiq ozuqa muhitida o‘stirilgan mikroorganizmlarni quritish uchun har xil konstruksiyali quritgichlardan foydalanish mumkin, qaysiki mahsulotning faolligi pasayishini minimumgacha tushirishni, uning quritgichda 5-8 min. davomida bo‘lishi va chiqishida 40-42^oS dan pastda bo‘lishini ta’minlaydi.
Tayyor quruq mikroorganizmlar maxsus qoplash mashinalarida 25-40 kg qilib qoplanadi va tayyor mahsulotlar omboriga yuboriladi.
Ko‘pchilik produsentlar sintez qilgan fermentlarning asosiy qismini suyuq ozuqa muhitiga chiqaradilar va to‘playdilar. Toza ferment preparatlarini produsentning biomassasi bilan birgalikda filtrlarda, sentrifugalarda yoki separatorlarda ajratiladi.
Mikrobiologiya sanoatida asosan tashqi tomoni bilan filtrlovchi yacheykali-barabanli to‘xtovsiz ishlovchi vakuum filtrlar ishlatiladi. Bu filtrlar yuqori darajada mexanizatsiyalashtirilgan bo‘lib, har xil suspenziyalarni bir xil tezlikda filtrlash imkonini beradi. Barabanning sirti to‘rsimon bo‘lib, bo‘z yoki filtrlovchi sun’iy gazlama bilan o‘ralgan va u filtrlanuvchi suyuqlikka cho‘ktirilgan bo‘ladi. Filtrlovchi sirtda to‘plangan har xil erimagan komponent va biomassa maxsus pichoq yordamida tozalanadi.
Baraban filtrlar biomassani ajratish uchun juda qulay, lekin ular past samaradorligi, qo‘polligi va aseptika sharoitlarini ta’minlay olmasligi bilan ajralib turadi.
Ferment sanoatida ko‘pincha ramali filtr-press ham ishlatiladi. Mahsulot qo‘l ishiga asoslangan holda olinadi. Ramali filtr-presslarniig filtrlovchi hajmi kichik bo‘lganligi sababli barabanli vakuum-filtrga nisbatan ham kam samaradordir. Ramali filtrda filtrlash jarayoni 0,6-0,4 Mpa bosim ostida olib boriladi. Odatda filtratning birinchi qismi tiniq bo‘lmaydi va u qayta filtrlanadi.
Filtr-pressning kamchiliklari gorizontal kamerali tipdagi FPAKM da birmuncha bartaraf etilgan. U ustma-ust joylashgan filtrlovchi plitalar va filtrlovchi gazlamadan iborat. Ushbu uskunaning ishi avtomatlashtirilgan va ish yuzasi 2,5 dan 50 m² hajmga zga. Nisbiy samaradorligi boshqalariga nisbatan b-8 marta yuqori va ferment faolligi 4-5% atrofida yo‘qotiladi. Ularni ishlab chiqarishga joriy qilish juda istiqbolli va bakteriyalar kultural suyuqligini filtrlashda juda qo‘l keladi.
Ferment sanoatida 8SM tipidagi separatorlar ham keng qo‘llaniladi. Ular ichiga baraban o‘rnatilgan idish ko‘rinishida bo‘ladi. Barabanlarning ichida silindrik to‘siqlar o‘rnatilgan bo‘lib, yuqori tezlikdagi markazdan qochma kuch hisobiga uning tagida cho‘kma holida biomassa va boshqa komponentlar cho‘kadi. Separatorning samaradorligi yuqori bo‘lib, 2000-5000 l/s gacha yetadi. Bizda ASE-3, ASI, ASE-B tipidagi separatorlar hamda "Alfa-Laval" (Shvesiya) firmasining soploli separatorlari ishlatiladi.
Biomassani filtrlash samarasi ishlatilayotgan uskuna tipiga, ozuqa muhit tarkibiga, ajratilayotgan bo‘lakchalar katta-kichikligiga, erimagan fraksiyalar miqdoriga, filtrlovchi materialning fizik-kimyoviy xususiyatlariga, harorat rejimiga va boshqa omillarga uzviy bog‘liqdir. Filtrlash jarayonini yaxshilash maqsadida kultural muhit kimyoviy qayta ishlanadi, ya’ni ishqoriyligi rN 8-8,5 ga keltirib 0,1%li SaCl eritmasi va har xil kizelgurlar (diatomit, radiolit, mikrozil, klargel va x.k.) qo‘shiladi. Bu to‘ldiruvchilar filtrlash samarasini oshiradi, lekin ferment faolligiga salbiy ta’sir qiladi. Olingan biomassa (bioshrot) sterilizatsiya qilinadi va quritilib chorva mollariga yem sifatida ishlatiladi. Kultural suyuqlik filtrati esa toza ferment preparati olish uchun qayta ishlashga yuboriladi.
Qattiq ozuqa muhitida o‘stirilgan mikroorganizmlardan fermentlarni ekstraksiya qilish. Barcha fermentlar asosan suvda eruvchandir. Shuning uchun eng yaxshi ekstragent bo‘lib suv hisoblanadi. Mikroorganizmlardan fermentlarni olish uchun ular mayda qilinib hujayra devorlari mexanik yoki avtomatik holda buzilib, ekstraksiya jarayoniga jalb etiladi. Bu usulda ham xo‘l holdagi, ham quruq holdagi mikroorganizmdan ferment eritmasini olish mumkin. Biomassadan ferment ekstraksiyasini to‘liq amalga oshirish uchun harorat, rN, jarayon davomiyligi, ekstraksiya uskunasining konstruktiv xususiyatlari, ajratilayotgan ferment tabiati va boshqa bir qancha omillarga bog‘liq. Bu omillar har bir produsent misolida alohida tadqiqotlar yordamida aniqlanadi va tavsiya etiladi. Masalan, harorat ekstraksiya jarayoniga katta ta’sir ko‘rsatadi, ya’ni juda ko‘p fermentlar termolabil bo‘lib, hattoki 35-40^oS da inaktivatsiyaga uchraydi. Shuning uchun zavod sharoitida iloji boricha suvning harorati 22-25^oS da ushlab turiladi va har bir mikroflora o‘smasligi uchun antiseptiklardan (formalin, benzol, toluol, xloroform va x.k.dan foydalaniladi. Ko‘pchilik holatlarda fermentlarni rN 5-7 ko‘rsatkichida to‘liq ajratib olish mumkin.
Bioshrot bilan fermentlarni kam isrofgarchiligi asosida quyuqlashtirilgan ekstraktlar olish uchun maxsus ekstraksiya uskunalarini ishlatish kerak. Bu qurilmada ekstraksiya qilinayotgan mikroorganizm fermenti nisbatan ko‘p faollikni yo‘qotadi va qo‘l ishiga asoslanadi.