Ашытқы өндірісте қолданылатын және өндіріске зиян келтіретін микроағзалар

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 17 бет
Таңдаулыға:

2 Ашытқы өндірісте қолданылатын және өндіріске зиян келтіретін микроағзалар

Техникалық микробиологияның мақсаты - биохимиялық процестерде əртүрлі микроорганизмдерді өнеркəсіпте қолдана отырып, көптеген бағалы өнімдерді алуға жəне əдістерді қолдануға көмектесу.
Микроорганизмдердің реакцияларының əрекеттері қазіргі химиялық зертхананың мүмкіншілігін анағұрлым арттыруда. Олардың реакциялары қышқылдану, қалпына келтіру, көптеген бағалы өнімді синтездеуге жəне физиологиялық белсенді заттарды: антибиотиктерді, ферменттерді, дəрумендерді жəне т.б. алынуын жүзеге асырады. Химиялық технологияға қарағанда, көптеген химиялық процестердің микробтық клеткада жүзеге асырылуы біраз тиімді жəне үнемді. Медицинада, ауылшаруашылығында тағам өнеркəсібінде, əртүрлі химиялық салада реагенттер ретінде микробтар кеңінен қолдануда.
Микроорганизмдер ақуыз жəне май продуценті ретінде үлкен мағынаға ие.
Соңғы жылдары микробиологиялық өнеркəсіп қарқынды даму үстінде. ТМД елдерінде микробиологиялық белок синтезі - дəрумендерді, ферменттерді, аминқышқылдарын микроорганизмдер негізінде алынатын препараттарды шығаратын кəсіпорындар көптеп ашылуда.

Таза дақылдар
Адам баласы жер бетінде микроорганизмдердің бар екендігін көптеген ғасырлар бойына білмей келген болатын, тек олардың ісəрекеттерін сезіп, микроорганизмдер тудыратын құбылыстарды тіршілік барысында қолдана білген. Мысалы, адам ертеден-ақ ашыту арқылы сусындарды, сіркесуын, шарапты жəне нанды ашытуды білген. Осылайша ашу процестері бұрынғы заманнан адам баласына белгілі болып келген. Алайда, бұл процестердің химиялық мəнін жəне ашу микроорганизмдердің көмегімен жүретінін адамзат білмесе де, өздерінің тəжірибелерінде ашытудың əртүрін қолданған.
Танымал франциялық оқымысты ғалым Луи Пастер ең алғаш химиялық өзгерістер, биологиялық ашу микроорганизмдердің көмегімен болатынын айтқан. Ол шарап, сыра жəне басқа да өнімдердің ауруларын терең зерттеген. Пастердің айтуы бойынша, мəдени микроорганизмдерді адамдар бұрынғы кезден қолданған, яғни суслоны спиртке, спиртті сіркесуға айналдырып, басқада өнімдер алуға болатынын білген. Бөгде немесе зиянды микробтар деп адамдардың еркінен тыс суслоға түскендерді айтады жəне олар ашыту процестерін өзгертіп, сапасыз өнім береді.
Пастер Шарапты зерттеу, Сыраны зерттеу жұмыстарында бірінші рет бізге рационалды теорияны түсіндіріп, керекті микроорганизмдерді өсіруді жəне зиянкестермен қалай күресу жайлы мəлімет берген.
Техникалық əдебиеттерде жабайы микроорганизмдер деген терминді жиі қолданып, оларды мəдени микроорганизмдермен қарсы қойып, өндірістің биохимиялық реакцияларын жүзеге асыруда пайдалы етеді. Жабайы микробтар көп жағдайда тағамдануы оңай жəне қолайсыз жағдайларға төзімді, сол себепті олар мəдени микроорганизмге қарағанда, тұрақты болып келеді. Биотехнологиялық өндірістерде таза дақылды қолданғанда ғана жоғары сапалы өнім алуға болады.
XIX ғ. аяғында бірінші рет ашыту өндірістерінде таза дақыл қолдануды Эмиль Христиан Ганзен енгізді. Оған дейін ашытқылар бактериялар жəне басқа да споралармен зақымданбаған болса, таза деп саналды, бірақ Ганзен таза дақыл деп бір клеткадан жасалған жəне бір ғана ашытқының түрінен құралған болуы керек деген қорытындыға келді. Осы кезден бастап сырақайнату, спирт өндірісінде, шарап жəне басқада ашыту өндірістерінде таза дақылдар қолдана бастады.
Қазіргі кезде сырақайнату өндірісінде өте таза дақылдарды қолданады. Таза дақылдарды тəжірбиеде қолданғанда сыраға жағымды дəм мен иіс береді жəне нан пісіруде, шарап жасауда таза дақылдар қолданғанда ашу процесі шапшаң жүріп, мол өнім алуға жағдай туғызады.
Таза дақылды бөлу əдістері. Микробтарды оқшаулап, таза дақылды бөліп алуда əртүрлі əдістер қолданылады.
Пастердің əдісімен дақылды стерильді ерітіндімен жайлап сұйылтады, бір тамшыда бір клетка болғанша, бір клеткадағы ұрпақты алып, осындай тамшының дақылын аз ғана мөлшерде қоректік ортаға себеді.
Кохтың əдісі бойынша микробты ерітілген қоректік ортада сұйылтады. Сериялық ерітінділерді кезектестіре жасап 4-5 рет сұйылтқаннан кейін, əдетте пробиркадан бір клетка алынады, оны бөлек табақшада өсіреді. Ганзеннің əдісі бойынша, ұқсас таза дақылдарды осылай алады. Тамшыда бір немесе бірнеше клетка болатындай есеппен дақылды себеді. Қоректік ортаның тамшысын заттектес шыныға жұқа етіп жағып, сөйтіп бір тамшыдан өскен дақылды қоректік ортасы бар Петри табақшасына көшіреді.
Тамшыны залалсыздандырылған таяқшасымен қоректік ортаның бетіне бөліп таратады. Осы əдіспен шпательмен артынша екінші, үшінші табақшаларға жүргізеді. Қоректік ортаның бетіне жеке колониялар өседі, одан таза дақылды оқшаулап, бөліп алу оңай.
Өндірісте микроорганизмдердің таза дақылдарын сұйылтудың сызбасы. Өндірістік жағдайда таза дақылдарды сериялы сұйылтудың мəні белгілі бір түрге жататын микроорганизмдердің санын біртіндеп көбейтуден тұрады. Əдетте бұл нəтижеге бірнеше сатыда ғана қол жеткізеді.
Таза дақылдарды зертханалық сатыда сұйылту, микроорганизмдердің жинағын стерильді қоректік ортаға себумен жүзеге асырылады.
Таза дақылдарды сұйылтудың цехты сатысы стерильді субстратқа өтуден жəне көлемінің ұлғаюымен қатар жүретін бірнеше қайта себу реттілігінен тұрады. Əр өндіріске таза дақылдарды сұйылтудың өзіндік сызбалары жасалады.
Көптеген өндіріс орындарында таза дақылдарды сұйылтуға арналған аппараттар бар. Мысалы, ашытқы биомассасын алу үшін Грейнер аппаратың қолданады. Бұл аппарат ашытуға қажетті 2 стерилизатордан (үлкен жəне кіші) жəне 2 цилиндрден тұрады. Кіші стерилизатор стерильді суслоны жасауға арналған. Олар суслоны қыздыратын əрі суытатын орамтүтіктермен жəне ауаны тазартатын фильтрлермен, бақылау-өлшеу аппаратурасымен жабдықталған.
Грейнер аппараты (1-сурет) стерилизатордан, ашыту цилиндрінен (қажеттілікке қарай 1-ден 4-ке дейін) жəне мыс табақшаларынан жасалған, ішіден таза қалайымен қапталған алдын ала ашыту аппаратынан тұрады. Одан басқа түссіз оргшыныдан жасалған ашытқыларды өндіруге арналған ыдыс бар.

1-сурет. Ашытқылардың таза дақылдарын сұйылтуға арналған Грейнер аппараты: 1 - стерилизатор; 2 - ашытуға арналған цилиндр;
3 - алдын ала ашытуға арналған аппарат; 4 - ашытқыларды өсіруге арналған ыдыс.
Ашыту арқылы өнім алу
Адамдар қазіргі кезде ауыл шаруашылықтарында əртүрлі ашудың түрлерін туғызатын микроорганизмдерді кеңінен қолдануда.
Спирттік ашу процесінің тұрмыста үлкен маңызы бар. Өйткені оның нəтижесінде тамақ өндірісінде адамға керекті əртүрлі арақшараптар, ішімдіктер даярланады. Жүзім шырынынан - шарап, коньяк жасалады, қамыс қантынан - ром, арақ, крахмалға бай дəннен (арпа, жүгері, бидай) - сыра, квас, виски, арақ; күріш пен тарыдан - саке деген шарап боза, көже жəне т.б. даярланады.
Сыртқы орта факторлары ашытқылардың дамуына жəне ашу процесіне əсер етеді. Көпшілік ашытқылардағы қанттың қолайлы концентрациясы 1015% дейін болу керек. Қант концентрацияның жоғарылауы ашудың жүруін қиындатады, ал 30-35% болғанда мүлдем тоқтап қалады.
Қанттың концентрациясы төмендеген сайын (10% шамасында) ашу энергиясы да төмендейді. Осындай араласқан қантты орталар нан жəне қоректік ашытқылар өндірісінде қолданады.
Спирттік ашу процесі жүру үшін қант концентрациясының орта қышқылдығы (рН), температура жəне жиналған спирт мөлшері сияқты көптеген жағдайлар керек. Ашу процесі ортаның қышқылдығы (рН) 4,0 немесе 4,5 болғанда қалыпты жүреді. Ашу процесінің жылдамдығы белгілі бір деңгейде жүреді, əрі температураға да байланысты, яғни 30[о]С-да жақсы жүреді, ал 50[о]Ста төмендейді. Температура төмендегенде ашу процесі баяу жүреді, алайда 0[о]С-тың өзінде ол толығымен тоқтап қалмайды. Əртүрлі өндірістерде бұл процесті 4-28[о]С аралығында жүргізеді.
Беттік ашу деп 20-28[о]C аралығында жүретін процесті айтады. Ол жылдам əрі қауырт жүреді. Бөлінетін көмірқышқыл газы ортаның беткі қабатында көп көпіршікті жəне сұйықтықтың бетіне шығып тұратын ашытқы қалпағын түзеді. Беттік ашуды тудыратын ашытқыларды сəйкесінше беттік ашытқы деп атайды.
Ашу процесі барысында ортада жиналған спирт аса көп болса, ашытқы саңырауқұлақтарына қолайсыз əсер етеді. Орта көлеммен 15-25% мөлшеріндей спирт жиналғанда ашу процесі тоқтатылады.
Ашудың ең қолайлы температурасы 28-32[о]С. Температура 50[о]Стан асқанда ашу тоқтатылады.
Спирттік ашу процесі анаэробты жағдайда жақсы жүреді. Сонымен қатар ауаны жеткілікті мөлшерде жібергенде ашытқы саңырауқұлақтарының саны тез өсетіні белгілі. Сондықтан нан ашытқы саңырауқұлақтарын өсіргенде ыдысқа дамылсыз ауа енгізіп отырады. Спирттік ашу аэрацияға байланысты беттік жəне түптік ашу деп бөлінеді. Беттік ашу процесінде ортадан көп мөлшерде газ бөлінеді жəне +14-24°С жақсы жүреді. Ол көбінесе, шарап жасауда жəне нан өндірісінде қолданылады. Ашу процесі толық аяқталғаннан кейін ашытқы саңырауқұлақтары сұйықтықта тұнады.
Түптік ашу төменірек температурада (5-10[о]C) жүреді жəне оның қарқыны да баяу, ашытқы саңырауқұлақтар сұйықтықта молырақ тұнып, көмірқышқыл газы сыртқа бөлініп отырады. Түптік ашу процесі сыра қайнатуда кең қолданылады.
Сүт қышқылды ашу процесі. Ашудың бұл түрінің соңғы өнімі - сүт қышқылы. Сүт қышқылды ашу бұрынғы замандардан-ақ белгілі болған. Сүттің ұюы, айран, ұйытқы дайындау, орамжапырақты тұздау - бұл сүт қантының немесе өсімдік көмірсуларының сүт қышқылды ашуының нəтижесі. Бұл ашуды сүт қышқылды микроорганизмдер жүргізеді.
Сүт қышқылды ашу процесі спирттік ашуға өте ұқсас. Глюкоза пирожүзім қышқылына дейін ыдырайды. Бірақ кейін спирттік ашудағы сияқты оның декарбоксилденуі (айырылуы) жүрмейді, себебі сүт қышқылды бактерияларда мұндай ферменттер кездеспейді. Оларда дегидрогеназалар активті болады. Осыған байланысты пирожүзім қышқылы (спирттік ашудағы сірке альдигиді емес) тотықсызданған формасынан сутекті қабылдап, сүт қышқылына айналады. Сүт қышқылды ашу процесінде бактериялар анаэробты жағдайда тіршілік етуге қажет энергияны алады.
Гомоферментативті сүт қышқылды ашуды Lactococcus жəне
Pediococcus туыстарының кейбір түрлері Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus бактериялары жəне стрептококктар туғызады. Олар 5 (пентозалар) жəне 6 (гексозалар) көмірсутекті қанттарды, кейбір қышқылдарды ашыта алады.
Сүт қышқылды бактерияларда ауадағы оттегіне қолданатын ферменттік аппараты жоқ.
Гетероферментативті сүт қышқылды ашу процесі, гомоферментативтілермен салыстырғанда, күрделірек: көмірсудың ашуынан, ашу процесінің шарттарына байланысты бірқатар заттар жинақталады. Кейбір бактериялар сүт қышқылынан басқа этил спирті мен көмір қышқылын, екіншілері сірке қышқылын, басқалары түрлі спирттерді, глицерин, манитті түзеді.
Гетероферментативті ашу процесін көптеген таяқша, Lactobacillus туысына жататын түрлері туғызады. Қанттары глюкозомонофосфат жолымен ыдырайды:
Гетероферментативті сүт қышқылды ашу процесінің нəтижесінде сүт қышқылының бір молекуласы, бір молекула АҮФ, бір молекула этанол жəне бір молекула СО2 түзіледі. Гомоферментативті жəне гетероферментативті сүт қышқылды ашумен қатар бифидо бактериялар жүргізетін сүтқышқылды ашу кездеседі. Қоздырғышы Bifi do- 2-сурет. Bifi dobacterium bacterium bifi dum болып табылады. туысының бактериясы Сүт қышқылды ашу сүт өнімдерін алуда, көкөністерді консервілеуде, жем-шөпті сүрлеуде кең қолданылады. Сүт қышқылы фармацевтикада, кондитерлік өндірісте, тері бұйымдарын жасауда, бояу, жуғыш ұнтақтарды шығаруда пайдаланылады.
Аралас сүт қышқылды жəне спиртті ашыту өнімдерін алу
Көп өнімдерді ашытқылар мен бактериялардың бірігуі арқылы алады. Қазіргі кезде сүттен толып жатқан тағамдар даярлайды. Соның бірі сүттен жасалған айран. Айранды шығару кезінде сүттің майлылығын қажетті мөлшерге жеткізу керек. Оған кілегей, қаймағынан айырылған сүт қосады. Бұдан кейін май түйіршіктері ұсақталып (гомогенизация), пастерленеді. 90-96°С-тан 30-45°С дейін салқындатылып, арнайы ашытқылар қосылып, ашытылады.
Айранды даярлау үшін сүтке ашытқы саңырауқұлақтарын, сүт қышқылды бактерияларын қосып, ұйытады.
Айранға қажетті микроорганизмдер: Lactococcus lactis,
Lactobacillus bulgaricus, Saccharomyces.
Айран даярлағанда екі процесс: сүт қышқылды жəне спиртті ашу процестері қатар жүреді. Мұнда 1% спирт, 10% сүт қышқылы түзіледі.
Қырыққабатты ашыту жəне көкөністерді тұздау консервілердің микробиологиялық əдістеріне жатады. Олар көкөністердегі қанттардың, сүт қышқылына айналуына негізделген. Сүт қышқылды ашу кезінде ферментация арқылы тұздалған жəне ашыған көкөністерде тұрақтылық пайда болады.
Ашыған қырыққабаттың боялуы кейбір бактериялардың тіршілігіне байланысты. Мысалы: Saccharomyces exiguus (Saccharomyces minor) (қоңыр түске боялу), Aureobasidium pullulans саңырауқұлақтары (қараю), Penicillium, Aspergillus (жасылдану), Rhodotorula қызыл ашытқылары (каратиноитты пигменттер түзедіқызарады). Ашытудың өте төмен температурасында, тұздалғанашыған өнімдерде ащы дəм пайда болады, бұл психрофильді бактериялардың тіршілігіне байланысты. Ашыған қырыққабаттың жұмсарып кетуі пектиндерді ыдырататын, ферменттерді түзетін бактериялар мен саңырауқұлақтарға байланысты. Тұздалатын ыдыстың беткі қабатында ауа болғанда ашыған қырыққабат шырыштанып кетуі мүмкін. Ол ауадағы оттегіге мұқтаж мицелийлі ашытқылар - Hansenula anomala жəне Candida valida əсерінен болады. Олар сүт қышқылын ыдыратады жəне шіріткіш бактерияларды дамытуда алғышарт ретінде қатысады.
Сүт қышқылды тағамдарының ішінде пайдаланылатындардың бірі - қымыз. Қымыз - бие сүтінің Torulopsis kumiss жəне Bacterium orientale-нiң қатысуымен, спирттік ашуы арқылы алынған өнім.
Қымыз - организмге оңай сіңетін сусын. Ондағы сүт қышқылы асқазан бездеріне əсер етіп, ас қорытуды жақсартады, аздаған мөлшердегі спирт пен көмірқышқыл газы организмдегі зат алмасу процестерін күшейтеді.
Қымыздың ең жақсы үлгілерінен орыс ғалымдары А.Ф.Войткевич жəне Е. Рунов 1934 жылы бірқатар сүтқышқылды таяқшаларды бөліп алған. Морфологиялық жəне биохимиялық құрамы жағынан олар болгар таяқшасына жатады. Қымыз дайындауда ашытқы құрамына Lactobacillus bulgaricus қосады.
Сонымен қатар қымызда Lactobacillus casei бактериясы да кездеседі. Олар башқұрт жəне Қырғыз қымыздарынан табылған. Ерекшелігі - қолайлы температурасы жоғарылау жəне қышқылдылығы төменірек.
Моңғол қымыздарында Lactobacillus casei мен стрептобактериялар да кездеседі. Олар - Streptobacterium тобына жатады.
Ресей зерттеушісі М.Г.Курамшин 1949 жылы сүт қышқылы бактерияларының коккалы формаларын зерттеген. Қазақстан қымызындағы 160 сүтқышқылды бактериялардың 35-і сүтқышқылды стрептококктар жəне диплококктар. Зерттеулерде стрептококктар ет-пептонды ортада өсіп, тегіс, жылтыр колониялар түзеді. Олардың дамуы 20[о]С -та жүреді. Сүйір формалы диплококк клеткалары Streptococcus lactis жəне Streptococcus termophilis-ті тапты. 1964 жылы Гриценко Т.Т. термофильді бактерияларды бөліп алған, бірақ олар таяқша формаларға қарағанда аз көлемде кездеседі. Яғни, қымызда Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei, Streptococcus lactis сирек кездеседі, ал Lactobacillus termophilis, S.cremoris көп кездеседі.
Отандық ғалымдар М.Х. Шығаева жəне М.Ш. Оспанова қазақстандық қымызды зерттеген кезде таяқша тəрізді жəне кокка пішінді сүт қышқылды бактериялар кездестірген. Морфологиялық жəне физиологиялық қасиеттері бойынша оларды 3 топқа бөлген:
І топ - сүт қышқыл таяқша тəрізділер, олардың ұзындықтары 3x10 - 0.7x0.8 мкм, Грамм оң, қозғалмайды, спора түзбейді, факультативті анаэробты, гидролизденген сүті бар агар бетінде жəне тағы басқа тығыз ортада нашар, сұйық қоректік ортада жақсы өседі (гидролизденген жəне майсызданған сүтте). Бөлінген дақылдардың минималды өсу температурасы 15-18[о] C аралығында, оптималды 37-45[о] C, максималды 50[о]C. Бактериялардың дамуы үшін қолайлы рН 5,8-6,5, сүттегі қышқылдық 350[о]T болу керек. Сүттің ұю ұзақтығы 4-6 сағат.
Бөлініп алынған штамдар M. Rogoso, M.E. Sharpe (1959) классификациясы бойынша Lactobacillus bulgaricus түріне жатқызылған.
ІІ топ - қысқа таяқшалар, олардың өлшемі 0,5-0,7 мкм. Грамм оң, қозғалмайды, спора түзбейді. Бір немесе екі клеткалы орналасқан, онымен қоса қысқа тізбек түзеді. Тереңдік колониялары қайықша тəрізді. Дақылдар сұйық қоректік ортада жақсы өседі. Дақылдаудың оптималды температурасы - 37[0]C, минималды - 10[0]C, максималды + 45[0]C. Қолайлы рН 6,6-6,9. Сүтті 30[0]C температурада 10-20 ұйытады. Шектеулі қышқылдылығы - 250[0]T. Морфологиялық жəне биохимиялық қасиеттеріне қарай бұл дақылдарды Lactobacillus casei түріне жатқызады.
ІІІ топ - сүт қышқылды стрептококтар. Олар қымыздың əр түрлі үлгілерінен бөлініп алынған. Олар шартəрізділер, қозғалмайды, Грамм оң спора түзбейді. Негізінен олар диплококкалар, кейде бір клеткалы коккалар кездеседі. Клеткалардың орташа ұзындығы 0.81,1 мкм. Гидролизденген сүті бар агар бетінде екі тəуліктен кейін S-пішінді колония түзеді, таяқша тəрізді, жылтыр, ақ, шеті тегіс колония түзеді. Колонияларының өлшемі 1-2мм. Қант жəне боры бар ортада өскен колониялардың шетінде, түссіз зоналары пайда болады. Гидролизденген сүті бар агарда барлық штамдар жақсы өседі. Барлық штамдар белсенді түрде қышқыл түзеді. Зарарсызданған сүтте шекті қышқылдық 110[о]Т 45[о]С температурада өспегендіктен олар Streptococcus lactis түріне жатады. Дақылдар 2% жəне 4% NaCl бар қоректік ортада жақсы өседі. Бөлініп алынған дақылдар pH-7,2 ортада жақсы дамиды, клеткалар 30 минут бойы 30[0]C температурада, ал 60[0]C температурада өсуы тежеледі. Минимум өсу температурасы -10-15[0]C, қолайлысы +25-30[о]C, максималды +38-40[о]C. Бөлініп алынған сүт қышқылды стрептококтардың штамдары Streptococcus lactis түріне жатады.
Сонымен, Қазақстандық қымыз үлгілері сүт қышқылды бактерияларының құрамы бойынша моңғол қымызына ұқсас, олардың құрамында Streptococcus lactis, Lactobacillus casei түрлері анықталған.
Май қышқылды ашуды май қышқылын алуда қолданады жəне оны эфир түрінде кондитерлік, парфюмерлік өндірістерде кеңінен қолданады. Май қышқылын алуда қант немесе крахмалтүзгіш материалдар: картошка, қызылша өндірісі шикізаттарын пайдаланады.
Пропионды қышқылды ашу сырларды жасауда маңызды процестерге қатысады. Пропион қышқылды бактериялардың ерекшелігі сол түзетіндіктен сырлардағы домалақ тесік көздердің болуын болдырса, ал пропионды жəне сірке қышқылдары өнімге өзіне тəн өткір дəм мен иіс береді.
Ацетон-бутанолды ашу ацетон мен бутанды алудың технологиясында үлкен мағынаға ие болып, кеңінен қолданылады. Таза дақылдарды бактериялар 38[0]C температурада 36-40 сағат ашытады. Ашудың нəтижесінде үш өнімнің түзілуін тудырады, яғни бутилді спирт, этилді ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.