Тамақ биотехнологиясы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Казақстан инженерлік -технологиялық университеті

«Технология, жабдықтар және стандарттау» кафедрасы

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: Тамақ өнеркәсібіндегі биохимиялық және микробиологиялық процестер

Орындаған:ПиАп-21-1к топ студенті

Аты-жөні:Абдуллаева А

Қабылдады: т. ғ. к., қауым. профессор

Колмыкпаев Б. К.

АЛМАТЫ 2021

Жоспары:

1. Кіріспе

2. Тағам микробиологиясы өндірістік микробиологияның бір бөлімі.

3. Биологиялық активті заттар және препараттарды микробиологиялық жолмен өндіру, тағам биотехнологиясының негізгі саласы болып табылады.

Кіріспе.

Биотехнология - бұл микроорганизмнің тіршілік ету қабілетін, жасуша мен ұлпаның культурасын және оның бөлшектерін өндірісте қолданудың мақсатының жетістігі және биохимия, микробиология және инженерлік ғылымды қолдануды интегрирлеу. Микробиология аумағы микробтар (саңырауқұлақтар, бактериялар, вирустар, қарапайымдар) немесе басқа организмнің жасушасы(өсімдік, жануар), арнайы қолданылатын биологиялық активтік заттар(иммобилизденген ферменттер, катализдеуші синтез немесе ыдырату) болып табылады.

Биотехнологияның типтік әдісі - маңызды жағдайларда өсімдіктің жасушасын, жануардың ұлпасын өсіру, биоаумақты үздіксіз, периодты режимде ірі масшабта түптік культивирлеу саналады.

Биотехнологиялық өнеркәсіптің алдында антибиотиктер, витаминдер, ферменттер, ақуызды препараттар, жасуша культуралары мен ұлпалары өндірістің дамуы бойынша үлкен мақсат болып тұр, ол өндірістің жоғарылануының эффективтілігіне, өнімнің сапасының жақсаруына, номенклатурасының кеңеюіне, Қазақстанда жоқ жаңа өндірісті меңгеруіне, ғылыми-техникалық прогресстің жетістігін осы салада қолдану негізінде жасау. Биотехнологиялық өндірістерді ұйымдастыруда сол кездің өзінде дамыған химиялық технологиясының тәжірбиесіне арқа сүйеген .

Демек, биотехнологиялық процесстердің химиялық процестерге қарағанда маңызды ерекшеліктері бар, мұның себебі биотехнологиялық процесте биологиялық материяның - күрделі ұйымын қолданады. Әрбір биологиялық аумақ (жасуша, фермент және т. б. ) - бұл автономды өзін ретеуші жүйы. Биологиялық прооцессетердің табиғаты күрделі және толығымен анықталмаған. Микробтық популяция үшін мысалы, гетерогендік сипаты, бір қатар мәні бойынша - жасы, физиологиялық активтілігі, ортаның қолайсыз факторларының әсерінің тұрақтылығы . Олар сонымен қатар кездейсоқ мутацияға да ұшырайды, олардың тазалығы 10 ^-4 - 10 ^-8 құрайды. Сонымен қатар гетерогенділік фазаның беткі бөлігінде болуымен және ортаның жағдайының біркелкі еместігімен байқалады. Қазіргі кезде микроорганизмдердың көмегңмен іске асатын мыңдаған жеке биотехнологиялық реакциялар сипатталған.

1 Сурет - Биотехнологияның пәнаралық табиғаты

Биосинтез жоғары интенсивтілігімен (τ биомассаның екі еселенуі 0, 3-2 сағ. ), әр түрлі микроорганизмдердің өзара алмасуымен, ферменттердің іс-әрекеттерінің арнайы бағыттарымен, реакция кәдімгі температурамен және қысыммен жүретін, тапшы емес шикізатты қолдануымен сипатталады.

Биотехнологиялық процесстердің технико-экономикалық эффективтілігінің нәтижесінде химиялық технология әдістеріне қарағанда жоғары болады, ал кейде биотехнологиялық әдіс - бағалы өнімдерді алудың жалғыз әдісі болып саналады.

Биотехнологиялық процесті қолданатын өндіріс салаларын екі топқа бөлуге :

- Ашыту өндірісі, тамақ өндірісі, ауылшаруашылық шикізатын өңдеумен айналысады. Мұнда технологиялық процестің қандай да бір сатысында микроорганизмді қолдану шектелген. Осы саладағы микрооргаизмдер үшін арнайы технологиялық жабдықтардың азырақ көлемі бар. Берілген топтағы өндіріс жеке тамақ өндірісі құрамына кіреді.

- Өндірістің негізгі сатысы бұл микроорганизмдерді культивирлеу. Технологиялық белгілері бойынша оларды екі топқа бөлуге болады:

- Микроорганизмдердің көп мөлшерде биомассасын алумен байланысты көптонналы өндіріс. Осы өндірістің негізгі технологиялық құрал - жабдық түрін анықтайтын сипаттамасы - түптік культивирлеу. Бұл жерде бөгде микрофлораның түсу мүмкіншілігі өте аз болғандықтан, жоғары дәрежелі асептиканы қажет етпейді. Бұл былайша түсіндіріледі.

Бұл мына жағдаймен түсіндіріледі: жабайы микроорганизмдер үшін оптимальді жағдай t = 25 - 35 С, рН= 6, 5 - 7, 5, бұл топтардың көптеген өндірісінде культивирлеу процесінің кейбір микроорганизмдердің өсуі қиын орталарында да рН = 3 - 5, t = 40 - 50С. Кей жағдайларда оттегін қажет етпейтін микроорганизмдер пайдаланылады. Сонымен қатар бұл өндірістегі ферментерлердің құрылысы және құрал - жабдықтарды, сұйықтық пен ауаны залалсыздау сияқты күрделі проблемаларды шешудің қажеті жоқ. Әдетте дайын өнімді бөліп алу сатысы да қарапайым.

Жұқа биохимиялық синтездің аз тонналы өндірісі бактериялы препараттар, физиологиялық активті заттар, клетка мен ұлпа культураларын алумен байланысты. Мұнда сонымен қатар негізінен түптік культивирлеуді қолданады, бірақ бөгде мирофлораны қорғау талаптары қатаң, себебі продуценттерді культивирлеу жабайы микрофлоралар үшін оптимальға жақын жағдайларда жүреді, және соңғысы пайдалы продуценттің өсуін тежеп немесе сыртқы метаболиттің шығуын күрт төмендетуі мүмкін. Дайын өнімнің бөлініп алынуы сол секілді қиын. Осы топтағы түрлі өндіріс технологияларының біріктірілуі негізгі құрал - жабдықтарда бір өнімнің шығуын келесі өніммен алмастырылуына мүмкіндік береді. Кіші топшаның (подгруппа) жалпы сипаты: екі жағдайда да өсу мен зат алмасудың биологиялық заңдылықтарын, масса, жылуалмасу, гидродинамикалық және механикалық процестердің өтуімен байланысты микроорганизмдердің өлуін есепке алу қажет.

Биотехнологияның қолданылатын аумағы

энергия көзі (күн сәулесі -энергия биомассасы)
тамақ, шырындар (шарап, спирт, сүт қышқылды өнімдер, консервілеу және т. б. )
химиялық жолмен өңдеу және өнімді тазарту;
химиялық тұрмыстық өнімдер (желім, бояу, талшық, пигмент және т. б. ) ;
химиялық өндірістерге арналған көміртегін құрайтын шикізат;
биосинтез процесі және деградация;
қоршаған ортаның жағдайын бақылау;
денсаулық сақтау (интерфарон өндірісі, моноклоналды, антител, датчиктер және т. б. ) ;
аналитикалық химияға арналған аспаптар.
минеральды шикізатты өңдеу және шығарып алу және т. б.

Тамақ биотехнологиясы

Микроорганизмнің тіршілік ету қабілетін қолданып сыра, шарап, сүт қышқылды өнімдерді, ашытқыны алуда бұрынғы дәстүрлі әдіс қолданылған. Ғылымның дамуына байланысты екі бағытта жаңарды:

-өсімдіктердің және жануарлардың клеткасының, микроорганизмнің өндірісінің биореактордағы шығымы ауыл шаруашылығы өндірісіне қарағанда жоғары.

-ген инженерия әдісін қолданудың арқасында биотехнологиялық процестің өнімділігі жоғары;

1 кесте- Биоконверсия шикізатының эффективтілігі

Организм

Бастапқы өнім

Өнімділігі, г

Организм: Сиыр

Бастапқы өнім: 1 кг. азықтық

Өнімділігі, г: 68г. сиыр еті

Организм: Шошқа

Бастапқы өнім: 1 кг. азықтық

Өнімділігі, г: 200г. шошқа

Организм: Тауық

Бастапқы өнім: 1кг. азықтық

Өнімділігі, г: 240 г. тауық еті

Организм:

Fusarium graminearum

Бастапқы өнім:

1кг. көмірсу+неорганикалық

Азот + О ₂

Өнімділігі, г:

1080жасушалық массалар

Биологиялық активті заттың биотехнологиялық синтезі өмір сүруге қабілетті микроорганизмнің өнімі, өсімдіктердің және жануарлардың жасушасының ұлпасының культурасы соңғы кездері жоғарғы мәнге ие және жоғарғы жылдамдықпен қарқынды дамуда.

«Биотехнология» термині өндірістің саласын білдіргенімен, оның ғылыммен тікелей байланысы бар: оны жаңа тірі организмдерді құрастыру жолдарын зерттейтін ғылым ретінде де және материя қозғалысының биологиялық формасын іске асыратын өндіріс саласы ретінде де түсінуге болады. Биотехнология ғылым ретінде генетикалық инженериямен біртұтас бірігіп кеткен. Мұнда ген инженериясының алдына қойған мақсаты алдын- ала жоспарланған үлгіге сәйкес жаңа немесе жақсарған қасиеті бар тірі организмдерді құрастыру.

2. Тағам микробиологиясы өндірістік микробиологияның бір бөлімі.

Микробиологиялық өндірісте қолданылатын микроорганизмдер әртүрлі таксономикалық топқа жататын (бактериялар, саңырауқұлақтар, актиномициттер және т. б. ) және морфологиясы жағынан бір-бірінен ажыратылады, жасушаның размерімен, оттегіне қатынасын өсу факторына қолданумен, субстрат әртүрлі компоненттерін ассимилирлеуге қабілеттілігі бойынша бөлінеді.

Химиялық өндірістің биосинтезі үшін микроорганизмдердің кейбір топтары төменде келтірілген.

Продуцент Өнім

Ашытқы

Clostridium acetobutylicum Ацетон, бутанол

Cl. Thermohydrosulfuricum Этанол, сірке, сүт қышқылы

Cl. Auranticum Изопропанол

Cl. Thermoacticum Сірке қышқылы,

Cl. Propionicum Пропион, акрил қышқылы

Xanthomonas campestris Полисахаридтер

Zymjmjnas mobilis Этанол, сорбит,

глюконовая кислота, леван

Saccharomyces cerevisiae Этанол, глицерин

Kluyveromyces flagilis Этанол

Kl. Laktis Этанол

Schizosaccharomycts pombe Этанол

Candida lipolytica Лимон, изолимон,

Пирожүзім қышқылы

Бактерия

Aerobakter aerogenes 2, 3 - бутандиол

Bacillus polumuxa 2, 3 - бутандиол

Lactobacillus deldrueckii Молочная кислота

Acetobakter curvum Уксусная кислота

Микромицеттер (зең саңырауқұлақтар )

Aspergillus niger Лимон, щавел қышқылы

As. Terreus Итакон қышқылы

As. Oryzae Фермент препараты (амилаза)

As. Awamori Фермент препараты (пектиназа)

Yarrovia lipolytika Фермент препараты (липаза)

Воробьевтің қойған талабы бойынша өндірістік штамм келесі талабқа сәйкес болады:

- арзан, оңай табылатын субстратта өсіріледі;

- биомассаның өсу жылдамдығына жағдай жасау, ( μ) дайын өнімнің (Р. Р)

- қоректік субстратты (Yx/s, Yp/s) экономика жағынан үнемді тұтынуда

жоғары өнімділікті беру;

- қосымша өнімнің миниаль пайда болуда биосинтетикалық активтілігін

көрсету;

- культивирлеу жағдайында және қоректік субстратқа талап және

өнімділікке қатынасының тұрақтануы, генетикалық біркелкі болуы;

- бөгде микрофлораға және фагқа берік болуы;

-қоршаған ортаға және адам баласына зиянсыз болуы (патогенді қасиетін болдырмау) ;

-продуценттер термофильді және ацидофильді болуы, демек бұл жағдайда

-ферментативті субстратты бөгде микрофлорадан сақтаудың оңай болуы;

- биосинтездің дайын өнімі экономикалық жағынан және халық шарушашылығында бағалы және ашыған субстраттан оңай бөлінетін болуы;

Культивирлеуде анаэробты микроорганизмдерге қызығушылық көбеюде, аэрирлеуші қондырғыны талап етпейді.

Жоғарғы синтез демек, белгілі бір өнімді белгілі мөлшерде синтездеуде микрорганизмнің қабілеті, табиғатта жиі кездеседі.

Сол өнім (органикалық қышқылдар, спирттер, антибиотиктік заттар) микроорганизммен қоршаған ортаға бөлінетін басқа түрлері үшін токсинді улы болып саналады және кеңістіктегі ауада жүргендерге немесе қоректік заттың қорын қорғаушы зат продуцент атқарады. Микроорганизмдерді алғаш рет осындай қасиетімен халық шаруашылығында адам мақсатына қолданған және өнімділігі жоғары формасын таңдау. 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 та, 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 (фемренттер, молекулярлық массасы 10 мыңнан

бірнеше миллионға дейін жеттетін полисахаридтер) ;

2. Біріншілік метаболиттер (өсуге арналған қажет микроорганизмдер,

қосылыстар, аминқышқылдары, пурин және пиримидинді

нуклеотидтер, витаминдер) ;

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

Біріншілік және екіншілік метаболиттер, микроб тектес ферментпен салыстырғанда молекулярлық массасы 1, 5 мыңнан төмен болады.

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.

Селекционер осы мақсатта - микроорганизмдердің табиғи қабілетін күшейтіп қана қоймай, белгілі затты продуцирлейді (антибиотик, фермент т. б. ) бірақ көп жағдайларда және продуцентті құруда «жаңадан» жабайы типті штамнан(мысалы, аминқышқылы) затты синтездеуге қабілетті. Микроорганизмнің сол затының немесе өнімінің деңгейін жоғарылату - бұл селекционердің тікелей жұмысы, микробиологиялық өндірісті интенсификациялаудың тиімді әдісі болып қосымша қорды қажет етпеуімен қорытындыланады. Мұны шешу, белгілі бір затты продуцирлеуге және синтездеудегі микроорганизмнің табиғи қабілетін дамытуға жетелейтін табиғи штамдағы мутациясының тұқым қуалаушылығының өзгеруімен алу болып табылады. Сондай-ақ затты синтездеудің жаңа әдісінің пайда болуымен.

Биологиялық активтік заттың продуцентін селекциялау әдісі, барлық қарастырылған жоғарғы әдіс, бүгінде ген инженерия әдісінің қарқынды дамуы дәстүрлі болып табылады. Бұл әдістер өткен 50 жылдары көлемді болып микробиологиялық өндірісте антибиотик, амин қышқылы, фермент, витаминге және басқада іс жүзінде маңызды заттарға әсер етеді.

Биотехнологияның мәні-белоктық заттардың түзілуін қамтамасыз ететін, бактерия, ашытқы, өсімдік және жануарлар клеткаларының культурасын, олардың метаболизмі (зат алмасуы) мен биосинтездік мүмкіндіктерін қолдануынан тұрады. Биотехнология-генетика, биохимия, микробиология және химиялық техниканың әдістерін қолдану негізінде микроорганизмдер мен клетка культурасы қасиеттерінің технологиялық процестерінен пайдалы заттарды өндіре алады. Жаңа биотехнология дамуының алғашқы қадамынан бастамақ іргелі зерттеулермен тікелей байланысты болады. Биотехнология өзінің негізгі ерекшеліктері бойынша биологияның қолданбалы тармағы ретінде қалыптасқанын және өнеркәсіптік өндіру саласы екендігін байқауға болады. Енді адам табиғаттан биологиялың өндірудің дайын жолдарын ғана іздемейді, сонымен қатар оларды құрастырады: ол жинаушылық әрекеттен құрастырушылық қана еңбегіне ауысты.

«Биотехнология» термині өндірістің саласын білдіргенімен, оның ғылыммен тікелей байланысы бар: оны жаңа тірі организмдерді құрастыру жолдарын зерттейтін ғылым ретінде де және материя қозғалысының биологиялық формасын іске асыратын өндіріс саласы ретінде де түсінуге болады. Биотехнология ғылым ретінде генетикалық инженериямен біртұтас бірігіп кетеді. Мұнда генетикалық инженерияның мақсаты алдын ала жоспарланған үлгіге сәйкес жаңа немесе жақсарған қасиеттері бар тірі организмдерді құрастыру болып саналады.

Жаңа биотехнологияның дамуы ең алдымен ген инженериясына байланысты екеңдігін біз білеміз, бұдан басқа ол клетка инженериясының жетістіктеріне де тікелей байланысты.

Микробиология (гректін, «микрос» - кішкене, «биос» - тіршілік, «логос»-ілім деген сөзінен шыққан) өте ұсақ тірі организмдер- микробтар женіндегі ғылым. Ол микроорганизмдердің қүрылысын, биологиялық қасиетін, табиғатта жүріп жататын әр түрлі процестердегі олардьщ рөлін, жоғары сатыдағы күрделі организмдермен қарым-қатнасын және бұлардың зиянды әрекетінің әсерін зерттейді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.