Биотехнологиялық өндіріс пен оның өнімдеріне сипаттама

Микроорганизмдер – көптеген өзіндік өзгешелігімен сипатталатын, клеткаларында зат алмасу қарқынды түрде жүретін объект. Микробтың бір клеткасының өзі бір минутта 10-нан 100 мыңға дейін белок молекулаларын түзе алады. Бұндай өнімділікті қазіргі замандағы органикалық синтездің ешқайсысы көрсете алмайды. Көптеген микроорганизмдердің екі еселену уақыты 0,3-2 сағатқа созылады. Бұл ең өнімді көп беретін өсімдіктерден 500 еседей шапшаң, ал ең жақсы мал тұқымында ол 1000-5000 есе шапшаң өтеді.

Ерекше көңіл аударарлық жағдай – кейде клетканың барлық биохимиялық белсенділігі өсу мен көбеюге бағытталмай адам үшін пайдалы бір затты түзуге ауысады және де бұндай мүмкіндікті қарқындатуға да жағдай туады. Бұған даму циклы кезінде биомассаның әрбір килограмына шаққанда 0,5кг пенициллин түзетін белгілі бір минуттар және де өздерінің тіршілігіндегі талабынан 100-200 есе артатын мөлшерде «В» дәруменін түзетін микроорганизмдер мысал бола алады.

Микробиологиялық синтездің тиімділігі, ол үшін субстрат ретінде арзан, тапшы емес екінші дәрежедегі шикі заттарды, сірке, сүт сарысуы, мұнай және т.б. өңдеудегі қалдықтар қолданылғанда анықталуы мүмкін.

Микроорганизмдер қолданылатын өндірісті екі топқа ажыратады: тағамдық және ашыту өндірістері. Ауыл шаруашылығының шикізаттарын өңдеумен айналысатын технологиялық циклдың белгілі бір сатысында микроорганизмдерді пайдалану шектелген жағдайда, микроорганизмдердің көп мөлшерде биомассасын өсіру арқылы жинау және олардың метаболиттерінен белгілі бір өнімді бөліп алу талап етілмейді. Осыған байланысты бұл саланың өнеркәсібіне арнаулы микробиологиялық өндіріс үшін технологиялық жабдықтардың сыбағалы үлесі азғана болса, бұны микробиологиялық өнеркәсіп қатарына жатқызбайды.

Негізгі технологиялық сатысы микроорганизмдерді өсіру болатын өндірістерді микробиологиялық өнеркәсіптер қатарына жатқызады. Технологиялық белгісіне қарай оларды екі топқа бөледі:

а) Өнімдері - органикалық қышқылдар, спирттер, микробтар биомассасы болатын өнеркәсіптер. Олардың негізгі белгісі – түптік, яғни суспензиялы өсіру, құрамында қант және спирт бар қоректік орта, мұнайдың көмірсутектері, концентрлі болатын, өсіру кезінде кейде аэрацияны қажет етпейтін анаэробтарды және т.б. қолданады. Мұның барлығы процестерді бөгде микроорганизмдерден қорғау, ауаны тазартуға, сөйтіп көп мөлшердегі сұйықтарды және құрал-жабдықтарды залалсыздандыру мен қымтап жабуға аса қатаң талап қоймауға мүмкіндік береді.

Көп тонналы өндірістердің басқа бір маңызды сипатттамасы - өнімді бөліп алу сатысының оңайлығы. Өйткені өнімді сұйық күйінде алады және өзінің температураға тұрақтылығының арқасында ол жылылай кебеді.

б) Бактериялы препараттар және күрделі құрылымды, жоғары физиологиялық активтілігі бар (дәрумендер, ферменттер) заттарды алумен байланысты өте нәзік микробиологиялық синтезі аз көлемді өндірістер.

Бұнда түптік өсіруді қолданады және бұл жұмыс қоректік заттарды, қоспаларды, аэрациялаушы ауаны, жұмыс орындарын қымтау мен залалсыздантыруға қатаң талап қойылады. Соңғы өнімді бөліп алып, тазалау біраз күрделі операцияларды қамтиды.

Микробиологиялық синтез өнімдерін үш түрге ажыратады:

1. Құрамында тіршілікке қабілеті бар белсенді компоненттері ретінде микроорганизмдері бар (өсімдік қорғау, бактериялы тыңайтқыштар, ашытқылар т.б.) биологиялық препараттар;

2. Құрамында белсенділігі жоқ және олардың өңделмеген өнімдері (мал азықтық ашытқы саңырауқұлақтары, саңырауқұлақтар мицелийлері және т.б.) бар биологиялық препараттар;

3. Микроорганизмдерің метаболизмінен тазартылған өнімдерінің (дәрумендер, амин қышқылдары, ферменттер, антибиотиктер және т.б.) негізінде жасалған биологиялық препараттар.

Химиялық табиғаты мен микробтар клеткалары үшін мәніне байланысты бұл өнімдерді үш топқа бөледі:

- Молекулярлық салмағы 10 000-нан бірнеше миллион дальтонға дейін баратын (ферменттер, полисахаридтер т.б.) ірі молекулалар;

- Алғашқы метаболиттер, яғни микроорганизмдері өсіруге арналған қосылыстар (амин қышқылдары, дәрумендер, пурин және пириминдік нуклеотидтер және т.б.);

- Екінші реттегі метаболиттер, яғни микроорганизмдер өсуі үшін қажетсіз қосылыстар (антибиотиктер, токсиндер, алкалоидтар)

Алғашқы және екінші реттегі метаболиттердің молекулярлық массасы 1500 дальтоннан аспайды.

ТМД елдерінде ағаш үгіндісі және мұнай сутектері негізінде мал азығы мақсатында микробтық белокты өндіру үшін ірі өндіріс құрылды. Бұнда жылына бір миллион тоннадай ашытқы саңырауқұлақтары өндіріледі. Осындай мөлшердегі азықта 60 пайыздай протеин болады. Онымен 20 миллион тоннадан астам құрама азықтарды белокпен байытып, құс және шошқа шаруашылықтарында қосымша бір миллион тонна ет өндіруге болады.

Осымен қатар, бірқатар дәрумендер, лизин, амин қышқылдарын және вирус пен бактерияларға қарсы тұра алатын микробиологиялық препараттар, бактериялық тыңайтқыштар, ферментті препараттарды да өндіру жолға қойылды.