Микробиологиялық өндірістің негізгі салалары. Жоғары белсенді микроорганизмдер штаммдарын алу

Микробиологиялық процестер халық шаруашылығының əр түрлі салаларында кең пайдаланылады. Биологиялық жəне инженерлік ғылымдардың жетістіктері бірқатар тағамдық жəне жемдік өнімдердің, дəрі-дəрмектердің, органикалық заттардың микробиологиялық өндірістерінің өндіріс қарқынын жоғарылатуға мүмкіндік тудырады. Биотехнологияның жетістіктері микробиологиялық өндірісті, атап айтқанда жемдік ақуыз, аминоқышқылдар, ферменттер, дəрумендер, антибиотиктер, өсімдіктердің биологиялық қорғану тəсілдері жəне бактериялы тыңайтқыштар өндірістерін үдемелі екпінмен дамытуға мүмкіндік береді.

 Қазір микроорганизмнің табиғи штамдарын таңдап алғаннан кейін бактериалды азот тыңайтқышын биопестицидтер есебінде микробты биомасса өндірісі үшін қолданылады.Тамақ өнімдері өндірісінде және халық шаруашылығының басқа салаларында қолданылады. Бірақ, өндірістік микроорганизмдердің негізгі контингентті  болып жасанды селектирленген штамдар саналады. Демек, өндірісте штамның үш түрі қоданылады: табиғи штамдар, жасанды немесе табиғи жақсысын таңдаған, индуцирленген мутация нәтижесінде гендік және клеткалық инженерия әдісінің нәтижесінде алынған штамм культурасы.

 Микроорганизм продуцентін кеңінен қолданып әртүрлі өнімнің, бағалы биожасанды қасиетті игертін өмір сүруге қабілеттілігін алдымен өнімділігі жоғарғы штамм алу. Мұның шешімін микробиологпен тығыз байланысқан генетикпен, сондай-ақ гендік инженерия әдісін меңгерген мамандар шешеді. Қойылған қасиетімен микроорганизмдер өндірісі үшін ген инженериясының арқасында құруға мүмкіндік бар. Демек бұл микроорганизмді қолдану аумағын кеңейтеді.

Өндірістің маңызды өнімі өмір сүруге қабілетті микроорганизмді, оның табиғаты бойынша микроб жасушасы үшін негізгі үш топқа бөледі:

1. Ірі молекулалар (ферменттер, молекулярлық массасы 10 мыңнан   бірнеше миллионға дейін жеттетін полисахаридтер);

2. Біріншілік метаболиттер (өсуге арналған қажет микроорганизмдер, қосылыстар, аминқышқылдары, пурин және пиримидиндер, нуклеотидтер, витаминдер);

3. Екіншілік метаболиттер (өсуге арналған қажет емес микроорганизмдер, қосылыстар, антибиотиктер, токсиндер, алкалоидтар, өсімдіктің өсу  факторы);

Биологиялық активтілігін бұл заттар әр түрлі көрсетеді: адам және жануарлардың қажеттілігін қанағаттандырады, микроорганизмдермен байланысқа түседі, әр түрлі органикалық субстраттардың ыдырауына қатысады. Сонымен қатар кейбір амин қышқылдары химиялық синтез негізінде әрмен  қарай  өзгеріске ұшыруға  шикізат ретінде қолданылады.

Микробты синтез өнімдері өндірістік кәсіпорынның рентабельды аумағы болу үшін қоректік ортада микробтық клетка түрінде бөлінуі керек және микроорганизмдердің культивирленуіне қажет шикізат және энергетикалық шығыны ақталатын мөлшерде қоректік ортада  жиналуы керек, сонымен қатар әрмен қарай қолдануға арналған қажетті өнімді бөліп алады. Көптеген жағдайларда сол немесе басқа өнімді микробиологиялық әдіспен алуды таңдау барысында басқа әдіспен алу шектелген, ең біріншісі – химиялық синтездеу жолымен алу. Көптеген антибиотиктер, ферменттер, биологиялық активтік заттар, пуриндік нуклеотидтер, токсиндер, өсімдіктердің өсу факторларын қазіргі уақытта көп сатылы химиялық синтез немесе 1-2 сатылы ферментативті синтез және күрделі және табылуы қиын шикізаттарға негізделген күрделі процестерге қарағанда, микроорганизмдерді алуда оңай табылатын және арзан штикізаттан алған жөн.

Бірақта талапқа сәйкес микроорганизмдердің табиғи штамдары, қоректік ортада бөлінуге және жиналуға қабілетсіз, яғни оның бағасы төмен және халық шаруашылығы мен медицинаға қажет өндіріс көлемін қамтамасыз ете алатын қажетті өнім мөлшерін продуцирлей алмайды. Кейбір микроорганизмдер топтарының табиғи штамдары (жетілмеген саңырауқұлақтар, актиномицеттер, бациллалар) қоршаған ортаға антибиотиктердің токсиндердің немесе гидролитикалық ферменттердің азырақ мөлшерін бөлуге қабілетті. Біріншілік метаболиттер микроорганизмдер сияқты мол мөлшерде бөлінбейді. Осы ережеден басқа, глутамин қышқылын табиғи штаммнан бөліп алу (глутамин – продуцирлеуші коринебактериялар деп аталатын) – басқа өнім амин қышқылдарында  таралмайды.

Биотехнологиялық микробиологияның мәні-белоктық заттардың түзілуін қамтамасыз ететін, бактерия, ашытқы, өсімдік және жануарлар клеткаларының культурасын, олардың метаболизмі    (зат алмасуы)    мен биосинтездік   мүмкіндіктерін қолдануынан  тұрады.

Таза дақылды бөлу əдістері. Микробтарды оқшаулап, таза дақылды бөліп алуда əртүрлі əдістер қолданылады. Пастердің əдісімен дақылды стерильді ерітіндімен жайлап сұйылтады, бір тамшыда бір клетка болғанша, бір клеткадағы ұрпақты алып, осындай тамшының дақылын аз ғана мөлшерде қоректік ортаға себеді. Кохтың əдісі бойынша микробты ерітілген қоректік ортада сұйылтады. Сериялық ерітінділерді кезектестіре жасап 4-5 рет сұйылтқаннан кейін, əдетте пробиркадан бір клетка алынады, оны бөлек табақшада өсіреді. Ганзеннің əдісі бойынша, ұқсас таза дақылдарды осылай алады. Тамшыда бір немесе бірнеше клетка болатындай есеппен дақылды себеді. Қоректік ортаның тамшысын заттектес шыныға жұқа етіп жағып, сөйтіп бір тамшыдан өскен дақылды қоректік ортасы бар Петри табақшасына көшіреді. Тамшыны залалсыздандырылған таяқшасымен қоректік ортаның бетіне бөліп таратады. Осы əдіспен шпательмен артынша екінші, үшінші табақшаларға жүргізеді. Қоректік ортаның бетіне жеке колониялар өседі, одан таза дақылды оқшаулап, бөліп алу оңай. Өндірісте микроорганизмдердің таза дақылдарын сұйылтудың сызбасы. Өндірістік жағдайда таза дақылдарды сериялы сұйылтудың мəні белгілі бір түрге жататын микроорганизмдердің санын біртіндеп көбейтуден тұрады. Əдетте бұл нəтижеге бірнеше сатыда ғана қол жеткізеді. Таза дақылдарды зертханалық сатыда сұйылту, микроорганизмдердің жинағын стерильді қоректік ортаға себумен жүзеге асырылады. Таза дақылдарды сұйылтудың цехты сатысы стерильді субстратқа өтуден жəне көлемінің ұлғаюымен қатар жүретін бірнеше қайта себу реттілігінен тұрады. Əр өндіріске таза дақылдарды сұйылтудың өзіндік сызбалары жасалады. Көптеген өндіріс орындарында таза дақылдарды сұйылтуға арналған аппараттар бар.