Fermentlarni mikrobiologik sintez yo’li bilan ajratib olish

Oziqa muhitini sterilizatsiyalash va produsentni o’stirish. Oziqa muhitini sterilizatsiyasini maxsus hajmdagi idishlarda yoki sterilizatorning o’zida amalga oshiriladi. Dastlab zarur komponentlar aralashtiriladi, keyin ular namlanadi, sterilizatsiyani yaxshi kechishi uchun xlorid kislota bilan nordonlashtiriladi, azot va fosforning mineral manbalari 60 ⁰C da qo’shiladi va sterilizatsiya uchun yo’naltiriladi. Muhitni sterilizatsiya haroratida ushlab turish vaqti suyuq muhitdagiga nisbatan ko’proq bo’ladi, chunki to’liq qizishga erishish qiyinroq bo’lib, odatda buning uchun 60-90 (105-140⁰C da) minutni tashkil qiladi. Barcha konstruksiyadagi sterilizatorlarda aralashtiruvchi moslama sifatida-aralashtirgich, shneklar, konveyerlar, belkuraklar, silkigichlar asosiy element vazifasini bajaradi .
Muhitni sterilizatsiyalagandan keyin apparatga salqin havo yuborish yoki sovitqichli moslamaga suv yuborish yo’li bilan sovitiladi. Harorat 38-40 ⁰C ga pasayganda apparatga produsent kiritiladi, bunda ham yaxshilab aralashtiriladi. Produsentni oziqa muhitiga ko’proq miqdorda kiritish o’stirish muddatini qisqartiradi, lekin bunda substratning ma’lum qismi energetik almashinuv uchun sarflanadi, CO₂ va H₂O ning ajralishi kuchayadi, ferment sekinroq sintezlanadi va bunga mos holda so’ngi tayyor mahsulotning miqdori kam bo’ladi. Shu sababli o’sish materialining miqdoriy ko’rsatkichi mumkin qadar oz bo’lishi lozim, odatda u muhit massasini 0,02-0,1 % hisobida bo’ladi.
Sanoat ishlab chiqarishi miqyosida o’stirish. Yuza qismida o’stirish 36-48 soat davomida amalga oshiriladi. O’stirish siklini uch davrga bo’lish mumkin:
- dastlabki 10-12 soat oraligida konidiyalar shishadi va o’sadi; bu davrda harorat 28 ⁰C dan kam bo’lmasligi lozim;
- keyingi 14-18 soat oralig’ida mitselliyning o’sishi kuzatiladi, u kulrang-oqish rangli bo’ladi. Bunda hujayralar asosiy oziqa moddani kuchli ravishda o’zlashtiradi, jadal nafas oladi va ko’p miqdorda issiqlik ajratadi, bu issiqlikni yo’qotish kerak;
-uchinchi davr 12-18 soat oralig’ida davom etadi. Almashinuv jarayonlari susayadi, issiqlik kam ajraladi, lekin fermentlarning sintezlanishi davom etadi, ko’p aspergillarda esa konidiyalarning hosil bo’laboshlashi kuzatiladi.
Yuza qismida o’stirish jarayonining energetikasi. Sintetik va energetik jarayonlar uchun sarflanadigan substrat sarfi tahminan chuqur o’stirishdagi kabi ko’rsatkichga ega, odatda uni iqtisodiy koeffisiyenti 0,75-0,80 ga teng bo’ladi. Butun sikl davomida ajraladigan issiqlikning umumiy yig’indi miqdori 1 kg oziqa muhiti hisobiga 4000-4200 kDj ni tashkil qiladi va uning eng ko’p miqdori ikkinchi davrning o’rtasiga to’g’ri keladi. Ba’zi produsent zamburug’lar uchun issiqlik ajralish dinamikasi 11- Rasmda keltirilgan.
Gaz almashinuvi dinamikasi. Produsent tomonidan kislorodning qabul qilinishini karbonat angidridning ajralishi orqali nazorat qilsa bo’ladi. Kislorodga nisbatan talabni oshishi ham ikkinchi davrga to’g’ri kelib, issiqlik ajralishi jadalligiga mos bo’ladi.



5-Rasm. Mog’or zamburug’larini o’stirish jarayonida solishtirma issiqlik ajralish dinamikasi (I.M.Gracheva bo’yicha).
Bunda: 1-Asp. niger; 2- Asp. oryzae; 3-Asp. awamori.


Oziqa muhitini namligi. Namlik kam bo’lgan sharoitda mikroorganizmlar noqulay sharoitga tushib qoladi va spora hosil qilishga moyil bo’ladi, bunday xususiyatdan ekish materialini ajratib olishda foydalanish yaxshi samara beradi.
Fermentlarni ajratib olish maqsadida produsentni o’stirganda namlik 55-70 % bo’lishi optimal hisoblanadi.
Oshiqcha namlik esa muhitning yumshoqligiga putur yetkazadi va havoni kirib kelishini susaytiradi, natijada biosintez ham susayadi. Aerob ferment produsentlari kislorodni konstruktiv almashinuv va ayniqsa energetik almashinuv uchun sarflaydi. O’stirishning ikkinchi davrida produsent o’stirilayotgan kameraning bir hajmiga 60 hajm havo yuborish talab qilinadi va bunda nisbiy namlik 100 % ga yaqinlashuvi lozim. Havo sarfi juda kuchli bo’lganligi sababli uni resirkulyatsiya yo’li bilan takror-takror foydalanishga harakat qilinadi. Sirkulyatsiyalanadigan havo havo sovutqich orqali o’tkazilib undan qayta foydalaniladi, ishlatib bo’lingani esa, filtr yordamida tozalanadi va tashqi muhitga chiqariladi. Yuqorida keltirilgan 10-Rasmdagi texnologiyaga muvofiq produsentni o’stirish kyuvetalarda amalga oshiriladi. Ular rux bilan qoplangan tubi perforatsiyalangan temir idishlardan tayyorlanadi. Ularning kattaligi 600X800X30 mm bo’lib, perforatsiya 2X20 mm li teshiklar tarzida bajarilgan bo’ladi. Ichi to’ldirilgan kyuvetalar etajerkalarga bo’yiga qarab har 10-12 sm oraliqda sal qiya qilib joylashtiriladi. Ko’p yarusli harakatchan etajerkalar (m hisobida) kattaligi 2X10X2 bo’lgan kameralarga joylashtiriladi. Kameralar ikki tomondan germetik eshigi bo’lgan yuklovchi va yukni tushiruvchi dahlizi bo’lgan xonaga joylashtiriladi. Har bir kameraning kameralariga 700 kg oziqa muhiti ketadi, uni yuklash va yukni tushirishga 4 soat vaqt ketsa, yuvish va dezinfeksiyalash uchun 3 soat vaqt sarflanadi. Produsentni bu xil korxonalarda ajratib olish juda oddiy bo’lsada, qo’l mehnati ulushi anchagina bo’lganligi sababli tan narxi qimmat bo’ladi.
Tayyor mahsulotni maydalash va quritish. Yuqoridagi uslubda tayyorlangan mahsulot muhitning shishgan zarrachalariga yopishgan miseliydan tashkil topgan bo’ladi. Tayyor massadan keyingi bosqichlarda foydalanish uchun kattaligi 5-6 mm li zarrachalar tarzida maydalash lozim bo’ladi. Bunga xilma-xil maydalash apparatlaridan foydalanish orqali erishiladi. Maydalangan mahsulot 40-50 % li namlikka ega bo’lib, uni fermentativ faolligini saqlash maqsadida 10-12 % namlikkacha quritiladi, quritish 40 ⁰C da 30 minut davomida o’tkaziladi. Kukun holatiga keltirilgan mahsulot 15-30 kg dan polietilen xaltachalarga qadoqlanadi. Bu mahsulot toza ferment preparati bo’lmay, uni toza ferment preparatiga aylantirish uchun qo’shimcha tozalash uslublaridan foydalaniladi.
Ferment preparatlarini tovar mahsuloti sifatida ajratib olish. Yuza qismda va chuqur o’stirish uslublarida tayyorlangan mikroorganizm produsentlari ko’p miqdorda keraksiz moddalarga ega bo’ladi. Ular jumlasiga: produsentning biomassasi, o’zlashtirilmagan muhit komponentlari, metabolizm mahsulotlari kiradi. Faol oqsillar-fermentlar ulushi hisobiga yuza qismli o’stirishda 1 %, chuqur o’stirish uslubida o’stirshda 0,1 % to’g’ri keladi. Fermentlarni ajratish va tozalash juda qiyin va qimmatga tushadigan jarayon hisoblanadi. Shu sababli ba’zi holatlarda tozalanmagan ferment preparatlaridan to’g’ridan-to’g’ri foydalaniladi: teri va spirt sanoatida tozalash darajasi ish sifatiga uncha ta’sir ko’rsatmaydi. Hayvonlar oziqasi tarkibiga produsent biomassasini qo’shib berish yem-oziqaning oziqa birligini oshiradi.
Shu bilan birgalikda oziq-ovqat sanoati, to’qimachilik va mikrobiologik sanoatlarda, ayniqsa tibbiyotda faqat yuqori darajada tozalab ajratib olingan ferment preparatlaridan foydalanilishni alohida e’tirof etish joiz. Fermentlarni tozalab ajratib olishning xilma-xil uslublaridan foydalaniladi. Ular jumlasiga:
1. Produsent-fermentli biomassadan qattiq massani ajratish.
2. Fermentli eritmani konsentrlash.
3. Ultrafiltrasiya.
4. Konsentrlangan fermentli eritmadan fermentlarni organik erituvchilar yordamida cho’ktirib ajratib olish.
5. Xromatografiya uslubida tozalash.
Ferment preparatlari xilma xil uslublarda ajratib olinadi va ularning hammasi quritiladi hamda quritilgan bu preparatlar o’zlarining tozalik darajalariga mos tarzdagi faollikni namoyon qiladi. Ularning faollik va namlik ko’rsatkichlari standartga moslashtirilgandan keyin germetik qoidalarga rioya qilingan holda qadoqlanadi.