Кимёвий технология асосий жараён ва курилмалари

6.6. Fermentatsiya jarayonining tavsiflari va texnologik sxemalari

Biotexnologik sxema – bu texnologik oqimlar bilan o`zaro bog`langan qurilmalar majmuasi bo`lib, ularda jarayonlar ma’lum ketma-ketlikda amalga oshadi va biokimyoviy aylanishlar natijasida xom-ashyodan maqsaddagi mahsulot olinadi.

6.7 – rasmda davriy fermentatsiya jarayonining tipik tarkibiy sxemasi keltirilgan. Ushbu sxemaga binoan 3 bosqichda maqsaddagi mahsulot, ya’ni antibiotik olish mumkin. O`simliklarni mikrobiologik himoya qilish vositalari va medistina uchun antibiotiklarni olishda biosintez jarayoni steril sharoitlarda olib boriladi. Buning uchun inokulyator 1, o`stirish qurilmasi 2 va fermentator 3 larga uzatilayotgan ozuqa muhiti uzluksiz ishlaydigan sterilizatorda sterillanadi. £urilmalarga yuboriladigan havo esa, maxsus filtrlarda tozalanadi. Inokulyator va o`stirish qurilmalarida ketma-ket ravishda mikroorganizmlar tutgan suyuqliklar o`stiriladi. Fermentatorda mikroorganizm biomassasi to`planishi bilan bir vaqtda olinadigan modda biosintezi, ya’ni maqsaddagi mahsulot to`planish jarayoni va ko`pik hosil bo`ladi. Agar, qurilmada mikroorganizm tutgan suyuqlikning ko`p qismi ko`pikka aylansa, unda yig`gichga sterillangan ko`pik o`chiruvchi, qo`shimcha ozuqa moddalar va titrantlar eritmasi yuboriladi.
Kurilmalarni sterilizastiyalash vaqtida va ularda mikroorganizmlar o`stirish jarayonida temperatura va bosim zarur miqdorda ushlab turiladi. Chunonchi, sterilizastiyalash davrida kerakli temperatura bug` uzatish yo`li bilan, o`stirish davrida esa - qurilma g`ilofi yoki zmeevikga sovuq suv uzatish orqali boshqariladi va aralashtirgich yordamida intensiv aralashtirib, muhit aerastiyasi tashkil etiladi. Davriy olingan namunalarning tahlili asosida mikroorganizmlar rivojlanishi, mikrobiologik va biokimyoviy nazoratdan o`tkaziladi.
Antibiotiklar olishda, ekish misteliysini inokulyatorda va ekish qurilmalarida o`stirish uchun makka ekstrakti, bo`r, shakar, natriy, magniy, ammoniy va boshqa komponentlar qo`shilgan ozuqa muhiti ishlatiladi. Ozuqa muhitini sterilizastiyalash inokulyator va ekish qurilmalariga solingach, ularni talab darajasidagi temperaturagacha (mikroorganizmlarni ekish uchun) qurilma g`ilofiga sovuq suv yuborish yo`li bilan moslanadi.
Ekish misteliysini o`sishi va moddani sintezlanishi 261⁰S temperaturada va qurilmada bir oz ortiqcha bosim yaratgan holda olib boriladi. Ekish misteliysini o`stirish 50...70 soat oraligida olib boriladi.

Inokulyatorda etishtirilgan misteliy, fermentatordagi ozuqa muhitida o`stirish uchun, ekish materiali bo`lib xizmat qiladi.

O`stirish qurilmasidagi ozuqa muhitining temperaturasi pasayishi bilan inokulyatordagi misteliy, oradagi bosimlarning farqi hisobiga avtomatik ravishda o`stirish qurilmasiga ko`chadi.

Penistilinning biosintezi 50...65 m³ hajmdagi fermentatorlarda amalga oshadi. Fermentatordagi ozuqaviy muhit tarkibi, inokulyatorda ekish misteliysi uchun yaratilgan ozuqa muhiti tarkibidan farq qiladi. Odatda, fermentatordagi muhitga qo`shimcha holda glyukoza, fenil sirka kislota (FUK) si va boshqalar qo`shiladi. £urilmadagi ozuqa muhiti qo`shimcha ravishda g`ilofga sovuq suv yuborish orqali 261⁰S temperaturagacha sovutiladi.
Fermentatordagi ozuqa muhitiga ekiladigan material inokulyatorda o`stirilgan misteliydir. Yuqorida aytilgandek, fermentatordagi temperatura kerakli darajagacha pasayishi bilan misteliy ekish qurilmasidan fermentatorga o`tadi. Misteliy qurilmada ma’lum vaqt o`stirilgach, muhitga qo`shimcha ravishda ozuqa muhiti quyiladi.
Antibiotik moddasini fermentatordagi biosintez jarayonini tezlatish uchun muhitga o`sish jarayonining ma’lum vaqtlarida, eritma ko`rinishidagi fenilastetamid davriy ravishda, qo`shib turiladi.
Penistillinni biosintez qilish jarayonining tugaganligi, ozuqa muhitidagi moddalarning tamom bo`lishi va fermentatordagi suyuqlikda antibiotiklar ko`payishining to`xtashi bilan belgilanadi. Fermentatsiyalash jarayonining o`rtacha davomiyligi 150 soat.
Penistillinni biosintezlash jarayonining asosiy parametrlari dinamikasi 6.8-rasmda keltirilgan.
Odatda antibiotiklarni biosintez qilish jarayoni – ikki fazada boradi [133]. Birinchi fazada, asosiy mahsulot miqdori oz bo`lib, mikroorganizmlar soni juda tez ortadi. Ikkinchi fazada esa – biomassa ortishi sekinlashib, antibiotik biosintezi jadallashadi.
Ikkinchi faza mikroorganizmlarning hayot faoliyati natijasida to`plangan moddalar bilan boyigan mikrobli suyuqlik ichida boradi. Suyuqlik tarkibi ozuqaviy jihatdan juda kambag`allashgan bo`lib, unda qisman uglevodlar va noorganik fosfor uchraydi. Ushbu fazaning boshlang`ich davrida misteliyning antibiotikni sintezlash xususiyati maksimal darajada yuqori bo`ladi.
Ikkala faza o`zaro biokimyoviy jarayonlarning tezligi bilan farqlanadi. Shu farqlarni nazarda tutgan holda, bu fazalarga mos sharoitlar tanlanadi. Biosintez sharoitini ta’minlashdagi asosiy shartlardan biri – antibiotikni sintezlovchi mikrob uchun ozuqa ma’nbasini ta’minlash, ya’ni uglerod, azot va fosfor moddalari tutgan muhitni yaratishdir. Odatda uglerod ma’nbai sifatida uglevodlardan, azot manbai sifatida - o`simlik va hayvon mahsulotlari asosidagi moddalardan foydalaniladi.

Hozircha mikroorganizm holatini birinchi fazadan ikkinchi fazaga o`tishidagi qonuniyatlari to`liq o`rganilmagan. Ammo shu narsa ma’lumki, antibiotiklarni maksimal sintezlanishi va to`planishi uchun muhitdagi ayrim komponentlar konstentrastiyasini bir me’yorda ushlab turish kerak. Shu bilan birga, bu komponentlar mikroblar biomassasini ortib ketishini chegaralash yoki ingibitorlik, ya’ni to`xtatish xususiyatiga ega bo`lishi kerak. Masalan, muhitga glyukoza solinsa, penistilinning sintezlanishi muhitda glyukozaning to`liq yo`qolganidan so`ng, ya’ni mikroorganizmlar tomonidan uni butunlay o`zlashtirilgandan so`nggina boshlanadi yoki oksitetrastiklin biosintezini tezlatish uchun, undagi sintezlovchi mikrob ko`payishini, muhitga noorganik fosfor qo`shish orqali chegaralash mumkin. Ayrim hollarda esa, mikroorganizmni maqsaddagi moddani sintezlashi uchun muhitga shu moddaning o`zidan qisman qo`shiladi, masalan, penistilinni sintezlanishi uchun ozuqa muhitiga qisman penistillin qo`shiladi [133].
Fermentatsiya jarayonini normal tashkil etish uchun muhitda ma’lum konstentrastiyada vodorod ionlari bo`lishi kerak. Ushbu konstentrastiya tegishli titrantlarni yuborish yo`li bilan ushlab turiladi. Undan tashqari, mikroorganizmlarni kislorodga bo`lgan ehtiyojini qondirish va jarayonni optimal temperaturada olib borish ham maqsadga muvofiqdir.
Asosiy mahsulotni ikkilamchi metabolizm natijasida biosintez qilishning dinamik jarayoniga entobakterinni biosintezlanish jarayoni misol bo`la oladi. Odatda, jarayon davomiyligi 30...35 soat bo`lib, fermentatsiya jarayonining quyidagi shartlari bajarilganda amalga oshadi: qurilmadagi temperatura – 28...30<sup>o</sup>S; aralashtirgich yordamida uzluksiz aralashtirish; havoning sarflanishi – 25...45 m<sup>3</sup>/soat; fermentatordagi bosim – 0,04...0,05 MPa.
Fermentatorda mikroorganizmni etishtirish jarayonida ko`p miqdorda ko`pik hosil bo`ladi. Aralashtirgichning uzluksiz ishlashini va mikroorganizmlarning normal rivojlanishini ta’minlash uchun, ko`pik hosil bo`lishini bartaraf etuvchi, sterillangan ko`pik o`chirgich uzatiladi.
6.8b-rasmda entobakterinni Bac. Thuringiensis var.gal biosintez qilishdagi muhitning fizik, fizik-kimyoviy, biokimyoviy va mikrobiologik parametrlarini o`zgarish dinamikasi keltirilgan.
Mikroorganizmni ko`paytirish jarayonida uning hujayrasida mikroorganizmlarni davriy ortishiga oid bo`lgan barcha fiziologik rivojlanish fazalari amalga oshadi.
6.8b-rasmdan ko`rinib turibdiki, lag-fazada muhitning hamma paramatrlari, umuman olganda, o`zgarmaydi. Eksponenstial o`sish fazasiga o`tish davrida mikroorganizm tutgan suyuqlikning