Mikroorganizmlarni davriy o‘stirish.
Ekiladigan materiallar olishda, ko‘pincha davriy o‘stirish usulidan foydalaniladi. Buning moxiyati shundan iboratki, mikroorganizmlarning o‘sish davrida tashqaridan qo‘shimcha ozuqa moddalari qo‘shib borilmaydi, shuningdek olib tashlanmaydi xam. Bunday sharoitda mikroorganizmlar ma’lum rivojlanish siklini bosib o‘tgan holda o‘sadi va ko‘payadi. Rivojlanish sikli fazalar va davrlar almashinuvi bilan belgilanadi. Fazalarning birin ketin almashinish jarayonlari chizmalarda ifodalanishi mumkin. Agar, ekilgan vaqtda idishdagi xujayralar soni aniqlansa, ma’lum bir vaqtda ma’lum miqdordagi xujayralar soni paydo bo‘ladi. Xujayra sonini (yoki ularning umumiy og‘irligini) abssisaga, o‘tgan vaqtni esa ordinataga qo‘yib chizma chizilsa, mikroorganizmlarning qanday ko‘payganligi to‘g‘risidagi axborot olinadi (5-rasm).
Ushbu qiyshiq chiziqni mikroorganizmlarni o‘sish qiyshiq chizig‘i deyiladi va u bir necha faza va davrlarga bo‘linadi.
I.Dastlabki yoki birinchi faza lag faza yoki moslashuv fazasi deb ataladi. Bu faza muxitga achitqi tashlangandan, mikroorganizmlarni ko‘payish davri boshlangangacha davom etadi. Bu davr ichida mikroorganizm yangi muxitga, ya’ni sharoitga moslashadi (adaptasiya). Ushbu fazaning tuzilishi mikroorganizmning fiziologik o‘sish xosligiga, ekuv va ozuqa muxitining tarkibi va sifatiga, xamda o‘stirish sharoitiga bog‘liq bo‘ladi. Bu sharoitlar qanchalik farq qilsa (mikrob oldin o‘sib turgan sharoitdan), xamda qanchalik ekuv materiallarini miqdori ko‘p bo‘lsa, bu fazaning o‘sish davri shunchalik qisqa bo‘ladi.
5-rasm.Mikroorganizmlarni davriy o‘sishining chizmasi:
x - biomassa miqdori ( 1ml dagi mikrob xujayrasi miqdori); t- vaqt, soat; I - lag-faza; II - tez rivojlanish fazasi; III - eksponensial faza; IV - sekin rivojlanish fazasi; V - stasionar faza; VI - nobud bo‘lish fazasi.
Xujayra tashqarisida unchalik o‘zgarish kuzatilmasa xam, xujayra ichidagi biokimyoviy jarayonlarda o‘zgarish bo‘lib o‘tadi. Xujayrada ribosomalar soni va oqsil miqdori ko‘payadi, fermentlar tizimi faollashadi. Dastlabki davrda mikrob populyasiyalari ko‘paymagan holda xujayra xajmi kengayadi.
II- faza o‘sishning tezlanish yoki o‘tish davri deb ataladi. Bu fazada xujayraning bo‘linishi boshlanadi, xujayrada nuklein kislotalari, oqsil miqdori (DNK, RNK) oshadi va xujayra xajmi kengayadi.
Xujayra sathining uni xajmiga nisbati ma’lum darajaga etganda, xujayra bo‘linishi boshlanadi, oqibatda mikroorganizmlar soni va uni o‘sishi ortib boradi. Bu faza unchalik uzoq davom etmaydi.
III- faza - xujayra sonining o‘ta faol ko‘payish fazasi. Bu faza eksponensial yoki lagorifmik faza xam deb ataladi. Bu faza mikroorganizm butunlay moslashib olgandan keyin, uning rivojlanishi va ko‘payishi ozuqa muhitidagi moddalarni kamayishiga xamda hosil bo‘lgan bo‘ladigan moddalar miqdorini oshib borishiga e’tiborsiz vaqtda sodir bo‘ladi. Mikroorganizmlarning o‘sish jarayonlarini o‘rganilganda o‘sishni absolyut va solishtirma tezligini farqiga etish kerak.
O‘sish absolyut tezligi: nq [g/(l x s)]
dx
nq --------------- ,
dt
X - biomassa miqdori yoki xujayralar soni, g/l;
t - vaqt, soat.
Solishtirma o‘sish tezligi, bir biomassani o‘sish tezligi bilan xarakterlanadi va quyidagi formala bilan ifodalanadi:
dx 1
mq ------------- ------------- ,
dt x
bunda: m - biomassaning vaqt birligida o‘sishi, birga biomassaga nisbatan soat-1.
Mikroorganizmlarning solishtirma o‘sish tezligi, organizmni o‘zi va uni o‘stirish sharoitlari uchun eng muxim tavsiflaridan xisoblanadi.
Solishtirma o‘sish tezligi va mikroorganizmlarni o‘sishini cheklab turuvchi substrat miqdori orasida ma’lum bog‘liqlik bo‘lib, fransuz olimi Mono quyidagi tenglama tarzida ko‘rsatgan edi:
S
mqmmaks --------------- ,
SqKS
bunda, mmaks- eng baland solishtirma o‘sish tezligi; S - substrat miqdori; KS - to‘yinish konstantasi, solishtirma o‘sish tezligi eng baland nuqtasining yarmiga teng bo‘lgandagi substrat miqdoriga teng.
Solishtirma o‘sish tezligi, shuningdek, modda almashinuvi jarayonida xujayradan ajralib chiqadigan maxsulot miqdoriga xam bog‘liq.
O‘sishni sekinlashtiruvchi moddalar ta’sirini hisobga olgan holda ifodalanuvchi tenglama, Mono - Ierusalimskiy nomlari bilan atalib, u quyidagi tarzga ega:
S Kp
mqm maks-------------- -----------
SqKs pqKp
bunda, p - xujayraning o‘sishini sekinlashtiruvchi modda miqdori; Kp - sekinlashish konstantasi, o‘sishni solishtirma tezligini ikki marta kamaytirish uchun zarur bo‘lgan modda miqdoriga teng.
Mikroorganizmlarni eksponensial fazada o‘sishi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
Xq X0em maks t
bu erda, X0 - boshlanish davrdagi biomassa miqdori yoki xujayra soni;
e-- natural logarifm asosi.
Ushbu tenglamani logarifmga solsak, quyidagi ko‘rinish Hosil bo‘lgan bo‘ladi:
ln x q ln x0 q mmaks t
demak, biomassa miqdori yoki xujayra sonining logarifmi bir xil tezlikda ko‘payib boradi. SHuning uchun xam, ushbu fazani logarifmik faza xam deb ataladi.
Mikroorganizmlarni jadallik bilan o‘sish davrida, ozuqa tarkibidagi moddalarni sarf bo‘lishi va yangi hosil bo‘lgan bo‘ladigan modda yoki moddlarni miqdori xam jadallik bilan o‘zgarib boradi. Oqibatda, joy talashish paydo bo‘lib, xujayralar bir birlariga xalaqit beradigan bo‘lib qoladilar, ozuqa moddalarni xujayraga kirishi va metabolitlarni xujayradan chiqishi susayadi. O‘sish tezligi pasayadi, xujayraning bo‘linish soni qisqaradi, oqibatda o‘sishning keyingi fazasiga o‘tiladi.
IV - faza - o‘sishning sekinlashuv fazasi yoki o‘sish tezligining susayishi. Bu fazada eksponensial fazadan farqli o‘laroq, xujayralar xar xil bo‘lib qoladilar. Bunga asosiy sabab turli xil noxush faktorlar ta’siri (ozuqa moddalar miqdorining kamayishi, metabolitlar miqdorining ko‘payishi va x.k.) ortib boradi. Bularning barchasi nafaqat o‘sish tezligining pasayishiga, balki xujayralarning barbod bo‘lishiga, xatto lizisga (erib ketish) olib keladi.
V - faza - stasionar faza. Bu fazada mikroorganizmlarning biomassa hosil bo‘lgan qilish qobiliyati deyarli to‘xtaydi, va:
dX
--------- q 0
dt
SHuni xam aytib o‘tish lozimki, ba’zi bir (ko‘p bo‘lmagan) mikroorganizmlarni ko‘payishi sekin davom etganligi sababli, bu fazada xam o‘ta sekinlik bilan biomassaning to‘planishi kuzatilishi mumkin.
Ammo, ko‘payish bilan o‘lish jarayonlari tabora bir birlariga yaqinlashib borganligi sababli yuqoridagi tenglama o‘z o‘rnini topadi. O‘sishning stasionar fazasiga etgan mikroorganizmlar eng ko‘p miqdorda biomassa yoki xujayra t¢plagan bo‘ladi. Bu ko‘rsatkichlar Hosil bo‘lgandorlik deb ataladi.
Amaliyot nuqtai nazaridan, iqtisodiy koeffisent degan ibora katta axamiyat kasb etadi. Bu ko‘rsatkich Hosil bo‘lgan bo‘lgan mikroorganizmlar og‘irligi bilan ishlatilgan substratlar miqdorini solishtirish imkonini beradi: yqx/S
Stasionar fazaga xujayralarning xilma xilligi xarakterlidir. Bu davrda bir necha ko‘payishga imkoniyat bor xujayralar qatori, ko‘payish xususiyatini yo‘qotgan, ammo xozircha tirik, shuningdek o‘lik va lizisga uchragan xujayralar mavjud bo‘ladi.
VI - faza -o‘lish yoki qirilish fazasi xam deb ataladi. Bu faza, o‘layotgan xujayralar soni, ko‘payishga qodir xujayralar sonidan ortgan davrdan boshlanadi. Xujayra yashashi uchun sharoit yo‘q, barcha zaxiradagi moddalar ishlatilib bo‘lingan bo‘ladi.
Mikroorganizmlarni davriy ko‘paytirish usuli, keyingi asosiy fermentasiya qaysi usulda olib borilishidan qat’iy nazar ekuv materiallari tayyorlash uchun keng qo‘llaniladi. Doimiy ko‘paytirishning afzalliklaridan qat’iy nazar, ko‘pgina sanoat jarayonlari xanuzgacha davriy ko‘paytirish usulida olib boriladi. Bunga asosiy sabab mikroorganizmlarni xususiyatlarini o‘ta murakkab va tez o‘zgaruvchanligidir. SHuning uchun xam mikroorganizmlarning ko‘payishi va rivojlanish fazalarini yaxshi tahlil qilish, ular ishtirokidagi texnologik jarayonlarni muvaffaqiyatli olib borishga asos bo‘lib xizmat qiladi.
|
