БТ өндірісінің негізгі ерекшеліктері: 1.биотехнологиялық өндірістің қосындысы.өндіріс құралдарының екі белсенді және өзара байланысты өкілі – биообъект және “ферментер”; 2.био объектінің қызмет ету қарқыны жоғары болған сайын, соғұрлым жоғары талаптар үдерістерді аппаратуралық ресімдеуге қойылады; 3.биотехнологиялық өндіріс аппараттары биотехнологияны жүзеге асыру мақсаттары : 1.биоо объектілер және биотехнологиялық өндіріс аппараттары оңтайландыруға ұшырайды.ДЗ өндірісінің негізгі кезеңі-биомассаны (шикізат, ДЗ); 2.ДЗ өндірісінің бір немесе бірнеше кезеңдері (химиялық немесе биологиялық синтез құрамында) – биотрансформация, рацематтар мен т. б. бөлу; 3.ДЗ өндірісінің толық процесі-препаратты жасаудың барлық сатыларында биообъектінің жұмыс істеуі. ЛП өндіру кезінде биотехнологияларды жүзеге асыру шарттары 1.Био-объектінің ББЗ немесе ДЗ алумен байланысты синтезге немесе спецификалық трансформацияға генетикалық негізделген қабілеттілігі; 2.Биотехнологиялық жүйедегі био-объектінің ішкі және сыртқы факторлардан қорғалуы; 3.Биотехнологиялық жүйелерде жұмыс істейтін био-объектілерді қажетті бағыт пен биотрансформация қарқынын кепілдендіретін көлемде және дәйектілікпен пластикалық және энергетикалық материалдармен қамтамасыз ету. Биотехнологиялық өндірістің схемасы Биообъект-бұл қажетті өнімді биосинтездейтін продуцент немесе оған тән реакцияны катализатор, фермент. Биотехнологиялық өндіріс өнімдерінің жіктелуі БТ әдістерімен алынатын өнімдердің типтері – – интактілі жасушалар –бір жасушалы организмдер биомассаны-жасушаларды алу үшін қолданылады (оның ішінде биотрансформацияға арналған Биотрансформация-бастапқы органикалық қосылыстардың (ізашарлардың) тірі организмдер немесе олардан бөлінген ферменттер жасушаларының көмегімен мақсатты өнімге айналу реакциялары. (ам-к-т, а/б, стероидтар және т.б. өндірісі) тірі жасушалардың метаболизмінің төмен молекулярлы өнімдері: –бастапқы метаболиттер жасушалардың өсуі үшін қажет. (ам-К-ты биополимерлерінің құрылымдық бірліктері, нуклеотидтер, моносахаридтер, витаминдер, коферменттер, органикалық к-тары) –жасушалардың өмір сүруі үшін талап етілмейтін және олардың өсу фазасы аяқталғаннан кейін түзілетін НМС қайталама метаболиттері (а/б, пигменттер, уыттар). Ағзаның өсу процесінде биомассаның өзгеру динамикасы және бастапқы (А) және қайталама (Б) метаболиттердің пайда болуы: 1 биомасса; 2 Өнім
4стадия БТ өндіріс 1.Берілген қасиеттері бар субстратты шикізатты (қоректік ортаны) дайындау (рН, температура, концентрация) 2.Биобъектілерді дайындау: егіс дақылдарын немесе ферментті ( оның ішінде иммобилизацияланған). 3.Биосинтез, биотрансформация (ферментация) – қоректік орта компоненттерінің биомассаға биологиялық түрлену есебінен мақсатты өнімнің түзілуі, содан кейін, егер бұл қажет болса, мақсатты метаболитке айналады. 4.Мақсатты өнімді таңдау және тазалау. 5.Өнімнің тауарлық түрін алу 6.Қалдықтарды қайта өңдеу және кәдеге жарату (биомассалар, культуральды сұйықтықтар және т. б.) биотехнологиялық процестердің негізгі түрлері биоаналогиялық метаболиттер өндірісі – метаболикалық белсенділіктің химиялық өнімдері, бастапқы – аминқышқылдары, қайталама полисахаридтер – алкалоидтер, стероидтер, антибиотиктер Көпубстратты конверсиялар (Ағынды суларды өңдеу, лигноцеллюлоза қалдықтарын кәдеге жарату) Бірубстратты конверсиялар (глюкозаны фруктозаға айналдыру, D-сорбит L-ге айналдыру)- бит алу кезіндегі сорбозу С) жасушалық компоненттердің биохимиялық өндірісі (ферменттер,нуклеин қышқылдары) Биологиялық биомассаның өндірісі (бір жасушалық ақуыз) қосымша операциялар: 1.1. Себу материалдарын (инокулятты) дайындау: пробиркаларды, тербелмелі колбаларды (1-3 тәулік), инокуляторды (2-3% 2-3 тәулік), егу аппаратын (2-3 тәулік) себу. Өсудің кинетикалық қисықтары 1.индукциялық кезең (лаг-фаза) 2.индукциялық кезең (лаг-фаза)экспоненциалды өсу фазасы (биомассаның және биосинтез өнімдерінің жиналуы) 3.сызықтық өсу фазасы (мәдениеттің біркелкі өсуі) 4.баяу өсу фазасы 5.тұрақты фаза (өміршең дарақтардың тұрақтылығы 6.N t қоректік ортаны дайындау орта рецептурасын таңдау және іске асыру, пластикалық және энергетикалық компоненттердің бастапқы саны мен сапасында сақталуына кепілдік беретін стерилдеу. Биообъектілердің ерекшелігі көп компонентті энергетикалық және пластикалық субстраттарға қажеттілік болып табылады, құрамында о, С, N, Р, Н – энергетикалық алмасу және жасушалық құрылымдарды синтездеу үшін қажетті элементтер бар. Түрлі биообъектілердегі биогенді элементтердің құрамы, % Микро-организмдер көміртекті-газды-фосфорлы оттегі сутегісі бактерия50,412,34,030,56,8 ашытқы47,810,44,531,16,5 саңырауқұлақтар47,95,23,540,46,7 химиялық элементтер бойынша биомассаның элементтік құрамы әрбір биоо объект үшін сипаттауды жасауға мүмкіндік береді. сол элементтердің DN/ dT 123 c – DN/dT лимиттеуші компонентінің шоғырлануы – микроорганизмдердің өсу жылдамдығы. 1-лимиттеу аймағы, 2 – оңтайлы өсу аймағы, 3-тежеу аймағы. Қоректік ортаны стерилизациялау контаминанттық флораны толығымен алып тастау және субстраттардың биологиялық толықтылығын жиі автоклавтау, сирек химиялық және физикалық әсерлерді сақтау қажет. Таңдалған стерильдеу режимінің тиімділігін стерильдеу ұзақтығына көбейтілген микроорганизмдердің өлу жылдамдығының константасы бойынша бағалайды (арнайы кестелерден алынады) ферментерді дайындау жабдықтарды жедел бумен стерильдеу. Шағын диаметрлі тұйық штуцердің, бақылау-өлшеу аппаратурасының датчиктерінің штуцерінің “әлсіз” нүктелеріне ерекше назар аудара отырып герметизациялау. Ферментация-биотехнологиялық процестің негізгі кезеңі Ферментация-бұл микробтарды дайындалған және қажетті температураға дейін қыздырылған ортаға енгізу операциясының барлық жиынтығы, мақсатты өнімнің биосинтезі немесе жасушалардың өсуі аяқталғанға дейін. Барлық процесс арнайы ферментерде өтеді. Барлық биотехнологиялық процестерді екі үлкен топқа бөлуге болады – мерзімді және үздіксіз. Өндірістің кезеңдік тәсілі кезінде стерилденген ферментер қажетті микроорганизмдерден тұратын қоректік ортамен толтырылады. Бұл ферменттегі биохимиялық процестер бірнеше сағаттан бірнеше күнге дейін созылады. Үздіксіз тәсіл кезінде шикізаттың (қоректік заттардың) тең көлемін беру және продуцент жасушалары мен мақсатты өнімі бар дақылдық сұйықтықты бұру бір мезгілде жүзеге асырылады. Мұндай ферментациялық жүйелер ашық деп сипатталады. Ферментация әдістері Ферментация тереңдік кезеңдік қатты фазалы үздіксіз жасушалар Суспендирленген жасушалар иммобилизацияланған жасушалар ферменттер иммобилизацияланған ферменттер ерітіндідегі ферменттер
1 көлемі бойынша: –зертханалық 0, л, –пилоттық 100л -10 м3, –өнеркәсіптік м3 және одан көп. ферменттерді таңдау критерийлері – – жылу алмасу – – бірлік клетканың өсу жылдамдығы, – биоо объектінің тыныс алу түрі – – көлік түрі және субстраттың клеткаға айналуы-жеке клетканың көбею уақыты. Биотехнологиялық процесті аппаратуралық ресімдеу-ферментерлер: зертханалық газовихревтік инкубациялық тербеліс Ферментациялық цех Өндірістік Biostat a plus-микроорганизмдер мен жасушалардың дақылдарын өсіру үшін ауыспалы ыдыстары бар автоклавталатын ферментер (жұмыс көлемі 1,2 және 5 л) және үлкен көлемге көшу кезінде толық масштабталатын болып табылады. Өлшеудің және басқарудың интерграцияланған жабдығы, сорғыштар, температуралық бақылау жүйесі, газ беру және мотор ноутбугі бар бірыңғай корпус ферментация процестерін басқару және оларды құжаттау үшін Windows алдын ала орнатылған MFCS / DA үйлесімді бағдарламалық қамтамасыз етуі бар зертханалық (схема) Биосинтезге әсер ететін параметрлер (физикалық, химиялық, биологиялық) 1. Температура 2. Араластырғыштың айналым саны (әрбір м/о үшін (микроорганизмдер) – айналымның әр түрлі саны, әр түрлі 2х, 3х, 5 қабатты араластырғыштар). 3. Аэрацияға берілетін ауаның шығыны. 4. Ферментердегі қысым 5. орта рН 6. Суда ерітілген оттегінің парциалды қысымы (оттегі мөлшері) 7. Ферментерден шыққан кездегі көмірқышқыл газының концентрациясы 8. Биохимиялық көрсеткіштер (қоректік заттарды тұтыну) 9. Морфологиялық көрсеткіштер (цитологиялық) м/о жасушаларының дамуы, яғни м/о 10 биосинтездің дамуын қадағалау керек. Бөгде микрофлораның болуы 11. Өндіріс жағдайындағы ББЗ биосинтезі (биологиялық белсенді заттар) биологиялық белсенділікті ферментациялау процесінде анықтау негізгі операциялар: 2.1. Биосинтез сатысы, онда дәрілік өнімді алу үшін ең жоғары дәрежеде био объектінің мүмкіндіктері пайдаланылатын (жасушаның ішінде жинақталатын немесе дақылдық ортаға құпиялы) концентрациялау сатысы бір мезгілде баласты алып тастауға арналған, бір типті операцияларды қайталау есебінен немесе әртүрлі препараттық тәсілдерді (ультрафильтрация, экстракция, сорбция, кристалдану және т. б.) жинақтау есебінен іске асыратын тазарту сатысы п) дәрілік өнімнің меншікті ерекше белсенділігін арттыру соңғы өнімді (субстанция немесе дайын дәрілік нысан) алу сатысы, кейінгі орау және орау операцияларымен.