|
Fermentlar muxandisligi. Fermentlarni immobilizatsiyalash. Immobilizatsiya turlari
Biotexnologiya Fermentlar muxandisligi. Fermentlarni immobilizatsiyalash.
Immobilizatsiya turlari
o’quv-uslubiy majmua
Reja:
Poliamid tashuvchilar. .
Tabiiy polisaxaridlar va polimetilen turidagi sintetik tashuvchilar
Fermentlarni immobillashdagi afzaliklari .
Immobillangan fermentlarning katalitik hususiyatlari.
Immobillangan fermentlarning ishlatilish sohalari.
Enzimologiya sohasidagi fundamentalizlanishlar. Fermentlarni immobillashda material( hom ashyo)ga qo`yilgan asosiy talablar .
TAYANCH SO’ZLAR: ferment, immobilizatsiya, xromatografiya
aminokislota , kiyoviy bog’, tashuvchi, polisaharid, funktsional guruh, immobillash
Xozirgi davrda fermentlar biologik katalizatorlar sifatida keng kulamda ishlatiladi. Fermentlar manbasi xayvonlar, usimliklar, va mikroorganizmlar xisoblanadi.
Xozirgi vaktda ikki mingdan ortik fermentlar soni aniklangan kup mikroorganizmlar fermentlar xosil kiladi, asosan mikroorganizmlarni ustirish vaktida kup mikdorda fermentlar ajratib olinadi. Bu fermentlar asosan oksil, kraxmal, sellyuloza, yog va boshka suvda erimaydigan moddalarni parchalovchi gidrolizga ta’luklidir. Kraxmal (nem. kraftmehl) - oʻsimlikning asosiy uglevod zahirasi. Umumiy formulasi (S6N|()O5)g . Rangsiz amorf modda. Fotosintez jarayonida oʻsimliklarning barglarida hosil boʻladi. K.ni toʻla gidrolizlab, glyukoza olinadi.
Usimlik va xayvon tukimalaridan kura ustirilgan mikroorganizmlar kafasida fermentlar preparatlarini ajratib olish oddiy va oson xisoblanadi. Ba’zi fermentlar fakat mikroorganizmlar uzida topilgan. Bunday fermentlarga: tannoza, ratsemaza, keratinaza, keratinlar kiradi. Keratinlar soch, pay, shoxlar tarkibiga kiradi. Insoniyat uzining faoliyati davrida mikroorganizmlarning fermentativ aktivligini kup davrlardan beri ishlatilib kelinmokda. Mogor zamburugini ustirib undan kraxmal maxsulotlarini shakarlanishi va spirt olishda necha ming yil oldin Xitoyda, Koreyada va YAponiyada kullab kelinmokda.Xitoy, Xitoy Xalq Respublikasi (xitoycha 中華人民共和國 - 中华人民共和国 - Zhōnghuá Rénmín Gònghéguó), XXR - Markaziy va Sharqiy Osiyoda joylashgan davlat. Dunyoda aholisi eng kup va maydoni jihatidan eng yirik davlatlardan biri. Yaponiya (yaponcha 日本 Nippon, Nihon) - Sharqiy Osiyoda, Tinch okeandagi orollarda joylashgan davlat. Yaponiya hududida 6,8 mingga yaqin orol boʻlib, shim.sharqdan jan.gʻarbga qariyb 9.13ming km ga choʻzilgan; eng yirik orollari: Hokkaydo, Honshu, Sekoku va Kyushu. Fermentlarni sanoatda ishlab chikarish sobik SSSR, YAponiya, AKSH, Angliya, Fransiya, Gollandiya, Daniya, SHvetsariya, CHexoslovakiya, Vengriya, Polsha va boshka mamlakatlarda yulga kuyilgan.Ángliya (ingl. England) - Buyuk Britaniya va Shimoliy Irlandiya Qoʻshma Qirolligining eng katta qismi. Angliya Buyuk Britaniya katta orolining janubi-gʻarbini egallagan. Mojariston (Magyarorszag), Mojariston Respublikasi (Magyar Koztar-sasag) - Yevropaning markaziy qismida, Dunay daryosining oʻrta oqimida joylashgan davlat. Mayd. 93 ming km2. Yevropa Ittifoqi va BMTning aʼzosidir. Pólsha (Pólsha Respúblikasi, bunda mamlakatning rasmiy nomida zamonaviy polyakcha republika (respublika) soʻzi emas, balki eski - Rzeczpospolita (polyakchadan: Mushtarak narsa) soʻzi ishlatiladi) - Yevropadagi davlat, shimoldan Boltiq dengizi bilan yuviladi. Daniya (Danmark), Daniya qirolligi (Konqeriqet Danmark) - Yevropaning shim.-gʻarbidagi davlat, Yutlandiya ya. o.ning katta qismini va unga yaqin orollar guruhi (Zelandiya, Fyun, Lollann, Falster va b.)ni oʻz ichiga oladi. Fransiya (France), Fransiya Respublikasi (République Française) - Gʻarbiy Yevropadagi davlat. Gʻarbda va shim. da Atlantika okeani hamda LaMansh boʻgʻozi, jan.da Oʻrta dengiz bilan oʻralgan. Maydoni 547,03 ming km². Oxirgi vaktlarda fermentlarni mikroorganizmlardan olishda asosiy mogor zamburugi bulsa, xozirda fermentlar va ba’zi bakteriyalar keng kulamda kullanilmokda.
Fermentlar muhandisligi –yangi ilmiy – texnik yo`nalish bo`lib, enzimologiya, biokimyo, kimyoviy texnologiya hamda iqtisodiy – injeneriya fanlari qatoriga kiradi.Kimyo, ximiya - moddalarning tuzilishi va oʻzgarishini oʻrganadigan fan. Kimyo boshqa fanlar qatori inson faoliyatining mahsuli sifatida vujudga kelib, tabiiy ehtiyojlarni qondirish, zaruriy mahsulotlar ishlab chiqarish, biridan ikkinchisini xrsil qilish va, nihoyat, turli hodisalar sirlarini bilish maqsadida roʻyobga chiqdi.
Fermentlar muhandisligining asosiy vazifasi – biologik sistema tarkibidan yoki hujayra ichidan ajratilgan, suniy ravishda o`sish imkoniyatidan mahrum qilingan fermentlarning katalitik tasiri va unda qo`llaniladigan biotexnologik jarayonlar yaratishdan iborat.
Fermentlar muhandisligi o`z oldiga:
A) Yangi modda yaratish;
B) Malum bir moddani yaxshiroq sifatli qilib olish;
V) Texnik – iqtisodiy ko`rsatkichlarni malum jarayonlarga nisbatan yaxshilash maqsadlarni amalga oshirishda ilmiy-tadqiqot ishlarini olib borishni maqsad qilib olgan.
Hozirgi zamon fermenlar muxandisligining asosida ferment yoki ferment sistemalarini immobilizatsiya qilish ishlari yotadi. Ammo bu masalani hal qilishdan oldin fermentlar tabiati haqida to`qtalib o`tamiz.
Ferment tarixi
“Ferment” atamasi XVII asrda gollandiyalik kimyogar Gelmont tomonidan ovqat hazm qilish mexanizmini muhokama qilishda taklif qilgan.
XVIII oxiri — XIX boshlarida oshqozon shirasida ovqat qayta hazm bo’lishi, so’lak ta’sirida kraxmal shakarga (glyukozaga) aylanishi ma’lum bo’ldi. Faqat qanday qilib amalga oshishi noma’lum bo’lgan.
XIX asrda Lui Paster achitqi ta’sirida uglevodlarning etil spirtiga aylanishini o’rganib, bu jarayonni achitqi hujayrasi kataliz qiladi degan xulosaga kelgan.
Bundan 100 yil oldin L. Paster va M. Bertlo, Yu. Libix spirtning bijg’ish jarayonida “ferment” va “enzim” atamalari har xil ma’noni anglatadi deb o’ylagan.
1876 yili V. Kyune “ferment” (lot. fermentum - achitqi) – “tirik ferment”, “enzim” (grekcha - achitqi) – “jonsiz ferment” deb atashni taklif qilgan.
L. Paster vafotidan keyin ikki yil o’tib 1897 – yili E. Byuxner tajriba yo’li bilan achitqi hujayrasisiz spirtning bijg’ishi achitqi hujayrasi kabi amalga oshishini “Achitqi hujayrasisiz spirtning bijg’ishi” ishida ko’rsatib berdi, 1907 yili shu ishi uchun “Nobel” mukofotiga sazovor bo’ldi.
Tirik organizmlarda sodir bo’ladigan barcha kimyoviy reaksiyalar mahsus katalizatorlar yordamida boradi. Oqsil tabiatga ega bo’lgan, kimyoviy reaksiyalarning tezligini oshiruvchi biologik katalizatorlar fermentlar deb ataladi. Fermentlar tirik organizmdagi 4000 ga yaqin biologik reaksiyalarni katalizlaydi. Organizmdagi moddalar almashinuvida fermentlar juda muhim rol o’ynaydi.Fermentlar tarkibiga ko’ra 2 xil bo’ladi: 1. Oddiy oqsillardan, ya’ni faqat aminokislotalardan tashkil topgan fermentlar bir komponentli fermentlar deyiladi. Masalan, ribonukleaza, tripsin, papain va boshqalar. 2. Agar fermentlar murakkab oqsillardan tashkil topgan bo’lsa, ya’ni ularning tarkibida aminokislotalardan tashqari boshqa birikmalar ham uchrasa, ular ikki komponentli fermentlar deb ataladi. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarida ishtirok etuvchi fermentlar ikki komponentli fermentlardir.
Ferment produtsentlarning seleksiyasi
Har qanday sanoat mahsulotini olishning biologik jarayoni uchun ikkita holat:
1. muayyan mahsulotga xaridor bo‘lishi shart.
2. jarayonni ishlab-chiqarishga tadbiq etish iqtisodiy foyda keltiradigan bo‘lishi kerak.
Sanoat sharoitida fermentlar asosan mikroorganizmlardan olinadi:
mikrob kulturalari seleksiyasiga (birlamchi seleksiya, mutatsiya, gen muhandisligi) bo‘lgan zamonaviy usullar va o‘sish sharoitini optimizatsiya qilish har qanday mikrob fermenti biosintezini amalga oshirishga imkon yaratadi.
sanoat sharoitida ishlatiladigan shtamm-produtsent, produtsent o‘zini fiziologik ehtiyojidan ko‘proq miqdorda sintez qilish imkoniyatiga ega bo‘lsin.
3. mikroorganizmlarni o‘stirish jarayoniga fasl faktorini ta’siri umuman bo‘lmasligi shart.
4. har xil taksonomik guruhga mansub bo‘lgan mikroorganizm-produtsentlar uchun fermentlarni keng spektori biosintezi xarakterli, ya’ni produtsentlar kerakli fermentlarni sintez qilishi kerak.
Produtsentlarni o‘stirish usullari
Mikrobiologik yo‘l bilan fermentlarni ishlab chiqarishni, iqtisodiy samaradorligini aniqlovchi omillardan biri-mikroorganizmlarni o‘stirish usulidir. O‘stirishni bir necha usullari mavjud: sirtqi (yuzaki), suyuq ozuqa muhitida (davriy), osib (juda ham kam ishlatiladi) va ozuqa muhitida to‘xtovsiz o‘stirish usullari.
Mikroorganizmlarni qattiq faza sirtida, yuzaki o‘stirish juda katta ahamiyatga ega. YAponiyada va Uzoq SHarqni boshqa mamlakatlarida ivitilgan bug‘doy yoki guruchga tuzlar solib, uy haroratida va steril sharoitda maxsus idishlarda zamburug‘ o‘stiriladi. SHu usulda amilaza, proteaza, pektinaza, sellyulaza va boshqa fermentlar olinadi. O‘tgan asrning 20-yillarida-antibiotiklar ishlab chiqarish boshlangan davrda–mikroorganizmlarni suyuq ozuqa muhitida, chuqurlikda o‘stirish usuli yaratilgan.Ishlab chiqarish, moddiy ishlab chiqarish - jamiyatning yashashi va taraqqiy etishi uchun zarur boʻlgan moddiy boyliklar (turli iqti-sodiy mahsulotlar)ni yaratish jarayo-ni; ishlab chiqarish omillarini isteʼ-mol va investitsiyalar uchun moʻljallangan tovarlar va xizmatlarga aylantirish. I.ch. Bu usuldan foydalanib, fermentlar biosintezini amalga oshirish, dastlabki tajribalarda o‘zini istiqbolli ekanligini ko‘rsatdi.
Sanoat fermentatsiyasini asosiy maqsadi energiyadan (o‘stirish harorati, ozuqa muhitini sterilizatsiya qilganda va uni aralashtirganda sarflanadigan energiya vax.k.) unumli va samaraliroq foydalanishdan iborat. SHuning uchun ham ozuqa muhitining komponentlarini energetik va ozuqaviy bahosi eng muhim omillardan hisoblanib, o‘stirish sharoitini tanlash ham katta ahamiyatga ega (harorat, rN, O2 ni parsial bosimi, jarayonni davomiyligi va x.k.). Sanoat sharoitida mahsulotni tan narxini belgilashda fermentatsiyadan tashqari, ozuqa muhiti komponentlarini bahosi, energiya sarflari, xizmatchilarni mehnat harajatlari, apparatlarni ishlatishdagi harajatlar va boshqa muayyan jarayon bilan aloqador bo‘lgan xarajatlar e’tiborga olinadi.
Nazorat savollari
Fermentlar muxandisligining maqsad va vazifalari
Fermentlarni biologic obyektdan ajratish usullari
Fermentlarni tozalash usullari
Fermentlar immobilizatsiyasi
Immobillashda qo’llaniladigan tashuvchilar va ularga qo’yilgan talablar
|
