Lecture-16 Production technology: Strain selection, sterilization, growth and fermentation
Production technology: Strain selection, sterilization, growth and fermentation (उत्पादन तकनीक: प्रभेद चयन, निर्जमीकरण, वृद्धि और किण्वन):- Biofertilizers are natural fertilizers that contain living microorganisms which, when applied to the soil, improve its fertility by fixing atmospheric nitrogen, solubilizing phosphorus, or stimulating plant growth through the synthesis of growth-promoting substances. The production of biofertilizers involves several steps and technologies.
(जैव उर्वरक प्राकृतिक उर्वरक होते हैं, जिनमें जीवित सूक्ष्मजीव होते हैं। ये सूक्ष्मजीव जब मिट्टी में डाले जाते हैं, तो वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर करने, फॉस्फेट को घुलनशील बनाने या पौधों के विकास को बढ़ावा देने वाले पदार्थों का उत्पादन करके मिट्टी की उर्वरता में सुधार करते हैं। जैव उर्वरक के उत्पादन की प्रक्रिया में कई चरण शामिल होते हैं।)
Strain Selection (स्ट्रेन चयन):- The efficiency of a biofertilizer depends heavily on the quality of the microbial strain used. The process involves:
(जैव उर्वरक की प्रभावशीलता मुख्य रूप से उपयोग किए गए सूक्ष्मजीव स्ट्रेन की गुणवत्ता पर निर्भर करती है। इसमें शामिल है:)
Identification of Strains (स्ट्रेन की पहचान):- Select microbial strains with proven abilities to fix nitrogen (e.g., Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum), solubilize phosphate (Bacillus, Pseudomonas), or enhance plant growth (Trichoderma).
[उन सूक्ष्मजीव स्ट्रेन का चयन करना, जो नाइट्रोजन स्थिरीकरण (जैसे Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum), फॉस्फेट घुलनशील (जैसे Bacillus, Pseudomonas), या पौधों की वृद्धि को बढ़ाने में सक्षम हों।]
Source of Strains (स्ट्रेन का स्रोत):- Strains are obtained from culture collections (e.g., agricultural universities, research institutes) or isolated from the rhizosphere of target crops.
[कृषि विश्वविद्यालयों, अनुसंधान संस्थानों या लक्ष्य फसलों के राइजोस्पेयर से स्ट्रेन प्राप्त करना।]
Selection Criteria (चयन मानदंड):-
> High nitrogen-fixing or phosphorus-solubilizing ability.
(उच्च नाइट्रोजन-स्थिरीकरण या फॉस्फेट घुलनशील क्षमता।)
> Resistance to environmental stress (temperature, pH, salinity).
[पर्यावरणीय तनाव (तापमान, pH, लवणता) के प्रति प्रतिरोध।]
> Compatibility with target crops.
(लक्षित फसलों के साथ अनुकूलता।)
Quality Assurance (गुणवत्ता नियंत्रण):- Strains are tested for purity, virulence, and genetic stability through biochemical, molecular, or microbial techniques.
(स्ट्रेन की शुद्धता, स्थिरता और प्रभावशीलता को जैव रासायनिक, आणविक या सूक्ष्मजीव तकनीकों के माध्यम से परखा जाता है।)
Sterilization (निर्जमीकरण):- Sterilization ensures a contaminant-free environment for microbial growth.
(निर्जमीकरण से उत्पादन प्रक्रिया में संदूषण को रोका जाता है।)
i. Substrate Sterilization (सबस्ट्रेट निर्जमीकरण):- Organic substrates (e.g., peat, lignite, compost) used as carriers for biofertilizers must be sterilized to eliminate competing microorganisms. Common methods include:
[जैव उर्वरक में उपयोग होने वाले कार्बनिक पदार्थों (जैसे पीट, लिग्नाइट, खाद) को प्रतिस्पर्धी सूक्ष्मजीवों से मुक्त करने के लिए निर्जमीकरण की जाती है। सामान्य तरीके:]
Autoclaving (ऑटोक्लेविंग):- Sterilization under high pressure (121°C for 15-30 minutes).
[उच्च दबाव में निर्जमीकरण (121°C पर 15-30 मिनट)।]
Chemical Sterilization (रासायनिक निर्जमीकरण):- Using disinfectants like formaldehyde for large-scale carrier material.
(बड़े पैमाने पर सबस्ट्रेट को फॉर्मल्डिहाइड जैसे रसायनों से निष्फल करना।)
ii. Equipment Sterilization (उपकरण निर्जमीकरण):- Fermenters, pipelines, and other production equipment are sterilized using:
(फर्मेंटर, पाइपलाइन और अन्य उत्पादन उपकरण को निम्न द्वारा निर्जमित करते हैं:)
> Steam sterilization.
(भाप निर्जमीकरण।)
> Chemical agents like ethanol or chlorine solutions.
(ऐथेनॉल या क्लोरीन विलयन जैसे रासायनिक एजेंट।)
iii. Air and Water Sterilization (हवा और पानी की निर्जमीकरण):- HEPA filters and UV treatments are used to ensure the air and water entering the production unit are sterile.
(HEPA फिल्टर और UV ट्रीटमेंट के माध्यम से हवा और पानी को शुद्ध किया जाता है।)
Growth (वृद्धि):- The selected microbial strain is cultivated under controlled conditions to produce a high biomass.
(चयनित सूक्ष्मजीव स्ट्रेन को नियंत्रित परिस्थितियों में उगाया जाता है ताकि उच्च जैव द्रव्यमान प्राप्त हो सके।)
Growth Media (वृद्धि माध्यम):- A nutrient-rich medium is prepared to support microbial growth. The composition depends on the microorganism. For example:
(पोषक तत्वों से समृद्ध माध्यम तैयार किया जाता है। इसका निर्माण सूक्ष्मजीव पर निर्भर करता है, जैसे:)
Nitrogen-fixers (नाइट्रोजन-फिक्सिंग सूक्ष्मजीवों के लिए):- Media containing molasses, yeast extract, and mineral salts.
(मोलेसस, यीस्ट एक्सट्रैक्ट, और खनिज लवण।)
Phosphate solubilizers (फॉस्फेट घुलनशील सूक्ष्मजीवों के लिए):- Media with insoluble phosphates and carbon sources.
(अघुलनशील फॉस्फेट और कार्बन स्रोत।)
Inoculation (इनोकुलेशन):- The pure strain is introduced into the sterilized growth medium in aseptic conditions.
(शुद्ध स्ट्रेन को निर्जमित वृद्धि माध्यम में डाला जाता है।)
Incubation Conditions (ऊष्मायन परिस्थितियाँ):-
Temperature (तापमान):- Optimal for the strain (e.g., 28-30°C for most microbes).
[सूक्ष्मजीवों के लिए आदर्श (ज्यादातर 28-30°C)।]
Aeration (वातायन):- Provided by shaking incubators or sparged air in fermenters.
(शेकिंग इनक्यूबेटर या फर्मेंटर में वायु प्रदान करना।)
pH:- Maintained around neutrality (6.8–7.2) or as per strain requirements.
[उदासीन (6.8–7.2) या स्ट्रेन की आवश्यकताओं के अनुसार।]
Fermentation (किण्वन):- Fermentation is the large-scale cultivation of microorganisms to produce a concentrated biofertilizer.
(किण्वन बड़े पैमाने पर सूक्ष्मजीवों की वृद्धि और जैव उर्वरक के उत्पादन की प्रक्रिया है।)
Fermenters (फर्मेंटर):- Used for controlled, large-scale microbial growth. Key features include:
(बड़े पैमाने पर नियंत्रित सूक्ष्मजीव वृद्धि के लिए उपयोग किया जाता है। मुख्य विशेषताएं:)
> Agitation and aeration systems for uniform growth.
(एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए एजिटेशन और एयरेशन सिस्टम।)
> Temperature and pH control.
(तापमान और pH नियंत्रण।)
Fermentation Types (किण्वन के प्रकार):-
Submerged Fermentation (SmF) (तरल किण्वन):- Microorganisms grow in liquid media. Used for bacterial biofertilizers like Rhizobium.
(सूक्ष्मजीव तरल माध्यम में बढ़ते हैं। यह Rhizobium जैसे बैक्टीरियल जैव उर्वरकों के लिए उपयुक्त है।)
Solid-State Fermentation (SSF) (ठोस अवस्था किण्वन):- Growth occurs on moist solid substrates. Used for fungi like Trichoderma.
(सूक्ष्मजीव ठोस माध्यम पर बढ़ते हैं। यह Trichoderma जैसे कवकों के लिए उपयोगी है।)
Process Monitoring (प्रक्रिया निगरानी):-
> Regular sampling for microbial population density.
(सूक्ष्मजीवों की घनत्व का नियमित नमूना।)
> Adjusting parameters like aeration and nutrient supplementation.
(एयरेशन और पोषक तत्व आपूर्ति जैसी स्थितियों को समायोजित करना।)
Harvesting (प्राप्त करना):- After the fermentation period (24–72 hours), the microbial biomass is harvested by centrifugation, filtration, or sedimentation.
[किण्वन अवधि (24-72 घंटे) के बाद, सूक्ष्मजीव द्रव्यमान को सेंट्रीफ्यूगेशन, फिल्ट्रेशन, या अवसादन द्वारा एकत्र किया जाता है।]