Ашытқылардың белок жинақтаушы қасиеттерін зерттеу
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
НЕГІЗГІ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1. Әдебиетке шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.1 Ашытқы клеткаларының қасиеттері және ерекшеліктері ... ... ... ... ..
1.2 Жемдік белок алуда ашытқыларды пайдалану ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.3 Ашытқыларды өсіруге арналған субстраттар ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2 Зерттеу материалдары мен әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.1 Зерттеу материалдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ..
НЕГІЗГІ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1. Әдебиетке шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.1 Ашытқы клеткаларының қасиеттері және ерекшеліктері ... ... ... ... ..
1.2 Жемдік белок алуда ашытқыларды пайдалану ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.3 Ашытқыларды өсіруге арналған субстраттар ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2 Зерттеу материалдары мен әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.1 Зерттеу материалдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Тақырыптың өзектілігі. Ашытқы клеткалары негізінде микробтық белок алу қазіргі таңда маңызды биотехнологиялық мәселелердің бірі. Ауыл шаруашылығы жануарларын және үй құстарын қоректендіруде азықтың жетіспеуіне байланысты белок көзі ретінде микробты биомассаға ерекше назар аударылуда. Ашытқылар тағамдық және мал азығының қоспаларын байыту мақсатында белок көзі ретінде пайдаланылады. Жемдік ашытқыларды өсіру үшін субстрат ретінде көмірсутектер, ағаш өңдейтін өнеркәсіп және өсімдік қалдықтарының әр түрлі гидролизаттары пайдаланылып, ашытқылар негізінде жемдік белок алу өзекті мәселелердің бірі болып табылады. Ғылыми жаңалығы. Мал шаруашылығын ақуыз азықтарымен қамтамасыз етуде мал азықтық ашытқы ақуызы аса құнды болып саналады. Онда басқа азықтарда кездеспейтін мал организміне аса қажетті 10 аминқышқыл, сонымен қатар мұндай азықта В1, В2, В3, В7 витаминдері және басқа да организмге қажетті заттар бар. Алынған нәтижелерді сараптай келе Pichia fermentans дақылы мақсары, сабан субстраттарында, Candida inconspicua дақылы мақта қауызы, сабан, кебек субстраттарында, Kluyveromyces marxianus дақылы мақта қауызы, мақсары субстраттарында жоғары белсенділік көрсетті. Жалпы дақылдардың барлық субстраттарда өсуге қабілеті бар және биомассаның жоғарғы шығымын бере алады. Практикалық маңыздылығы. Ашытқылар синтездейтін микробтық белок сіңірілу және аминқышқылдар мөлшері бойынша жануар текті белоктардан басым түседі, сонымен қатар басқа жемдердегі белоктардың құндылығын арттырады. Жемдік ашытқылардың белоктары жануар организмінде 95% - ға дейін қорытылады. Ғылыми мәселенің қазіргі таңдағы бағалануы. Сол себепті, ашытқы клеткаларының белок жинақтаушы қасиетін зерттеуге бағытталған жұмыстар мен әдістер үлкен маңызға ие болып отыр. Әсіресе, ашытқылардың әртүрлі табиғи субстраттардағы белок жинақтаушы қасиеттеріне талдау әдістері. Себебі, біртекті, тіпті бірдей штамды, әртүрлі шикізатты орталарда және әртүрлі жағдайда өсіргенде ашытқыларда белоктың синтезделу белсенділігі әртүрлі белсенділік көрсетеді. Зерттеу жұмысының мақсаты. Ашытқы дақылдарын әртүрлі табиғи субстраттарда өсіре отырып, ашытқылардың белок жинақтау белсенділігін зерттеу.
1 Заядан Б.Қ., Өнерхан Г. Тағам биотехнологиясы: оқулық. - Алматы: Қазақ Университеті, 2013. – 13 б.
2 Тулякова Т.В., Пасхин А.В., Седов В.Ю. Дрожжевые экстракты – безопасные источники витаминов, минеральных веществ и аминокислот // Пищевая промышленность. - № 6. -2004.
3 Бабьева И.П., Чернов И.Ю. Биология дрожжей. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2004.
4 Бобореко Э.А. Получение и выделение дрожжей. М.: Лесная промышленность.-1993.
5 Қ.Х. Әлмағамбетов, Ә.Ө. Байдүйсенова, Қ.М. Мұхаметжанов Микроорганизмдер биотехнологиясы. – Астана, 2008. – 240 б.
6 Бабъева Н.П., Голубев В.Н. Методы выделения и идентификации дрожжей. Справочное пособие. - М.: Глицевая промышленность.- 1992.
7 Biology and activity of yeasts. Eds. F.A.Skinner, S.M.Passmore, R.R.Davenport. London et al., 1980, 310 p
8 Phaff H.J., Miller M.W., Mrak E.M. The life of yeasts. 2-d edition. Cambridge: Harvard Univ. Press, 1978.
9 Берри Д. Биология дрожжей. М.: Мир, 1985
10 Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. –М.: Высшая школа, 1979.-455с.
11 3абродский А.Г. Предупреждение гибели дрожжей. - М: Наука .-1989.
12 Рымарева Л.В. Дрожжи кормовые из зерновой барды полноценный белково-витаминный корм для сельскохозяйственных животных и птицы / Л.В. Рымарева, Т.И. Лозанская, Н.М. Худякова. // Ценовик. - 2008. - С. 14– 20.
13 Храпова А.В., Сопрунова О.Б. Скрининг новых дрожжей для получения кормового белка // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т.13, №5(3). - С. 210-213.
14 Хохрин С.Н. Корма и кормление животных. Санкт-Петербург: "Лань", 2002. - 512с.
15 Брызгалов, Л.П. Производство кормовых дрожжей / Л.П. Брызгалов, А.А. Андреев. - М. : Лесная промышленность, 1965. – 278 с.
16 Мосичев М.С. Общая технология микробиологических производств / М.С. Мосичев, А.А. Складнев, В.Б. Котов. –М.: Легкая и пищевая пром-сть. 1982. 83-103 с.
17 Грачева И.М., Гаврилов Н.Н., Иванова Л.А. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и жиров. Учебное пособие,-М.: Пищевая промышленность, 1980.
18 Бровенко Г.Н., Гусельникова Т.В. Химический состав гидролизатов древесины – субстрат для микробиологического синтеза белка. Сообщение 1. Фурфурол и оксиметилфурфурол. Обзор// Гидролиз. и лесохим. пром-сть, 1993. № 1.
19 Панфилов, В.И. Биотехнологическая конверсия углеводсодержащего растительного сырья для получения продуктов пищевого и кормового назначения : дис. ... д-ра техн. наук : 03.00.23 / В. И. Панфилов ; РГБ ОД. – М., 2004 - 371 c
20 Воробьева Л.И. Промышленная микробиология –М:Лесная промышленость
21 Мосичев М.С. Общая технология микробиологических производств / М.С. Мосичев, А.А. Складнев, В.Б. Котов. –М.: Легкая и пищевая пром-сть. 1982. 83-103 с.
22 Бабичева И.А. Исрользование белково-витаминной добавки для повышения эффективности роста и развития животных. Научные статьи/сельское и лесное хохяйство. №3 / 2014
23 Иванов А.Ф. Кормопроизводство / А.Ф. Иванов, В.Н. Чурзин, В.И. Филин. - М.: Колос, 1996. - 400с. ;
24 Макарцев Н.Г. Кормление сельскохозяйственных животных: Учебник / Н.Г. Макарцев. - М.: Агропромиздат, 1990. - 248 с.
25 ;
26 Гладкова Л.И. Использование новых видов растений в кормпроизводстве. Обзорная информация. –М., 1990. -192 с.
27 Заринова Л.П. Ресурсы кормового белка / Л.П. Заринова.-Казань: Татиздат, 1985.
28 ;
29 Кузнецов А.Е. Прикладная экобиотехнология : учебное пособие. Т.1 / А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова, С.В. Лушников. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2012.-638с.
30 ;
31 Кирик Н.Н. Болезни корневой системы растений / Н.Н. Кирик, М.И. Пиковский // Настоящий хозяин. – 2012. - № 10. – С. 6 – 12.
32 Егеубаев Ә.Ә., Ахметов Қ.А Мал азығының қоректілігін бағалау және мал азықтандыру (оқу құралы).-Алматы, ҚазҰАУ, 2010.-71б.
33 Безуглова О.С. Удобрения, биодобавки и стимуляторы роста для вашего урожая. Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. 254 с.
34 Петрухин И.В. Корма и кормовые добавки: Справочник / И.В. Петрухин. - М.: Росагропромиздат, 1989. - 526с.
35 Подобед, Л.И. На каких дрожжах растет птица / Л.И. Подобед // Животноводство России. – 2007. - № 4. – С. 21 –
36 Кирик Н.Н. Болезни корневой системы растений / Н.Н. Кирик, М.И. Пиковский // Настоящий хозяин. – 2012. - № 10. – С. 6 – 12.
37 Голик М.Г. Хранение и обработка початков и зерна кукурузы М.: "Колос", 1968. - 335 с.
38 Сборник научных трудов. — Донецк: Донецкий ботанический сад НАН Украины, 2009. — 228 с.
39 Евстигнеев Э.И. химические превращения компонентов древесины. Текс лекций. СПб.: СПбГЛТА, 2003. -5с.
40 Денисов Н.И. Производство и использование комбикормов / Н.И. Денисов, М.Т. Таранов. - М.: Колос, 1970. - 160 с.
41 Хохрин С.Н. Кормление крупного рогатого скота, овец, коз и лошадей: Справочное пособие / С.Н. Хохрин. - Спб.: ПрофиКС, 2003. - 452с.
42 Аыофрыафр
43 Девяткин А.И. Рациональное использование кормов в промышленном животноводстве / А.И. Девяткин, Н.Н. Ливенцев. - Россельхозиздат, 1996. - 87 с.
44 С.Н.Александров. Технология производства кормов. — М.—Донецк: Сталкер, АСТ, 2003. — С. 51-52. — 235 с.
45 Оноприйко А.В., ХрамцовА.Г., Оноприйко В.А. Производство молочных продуктов, «Март», Ростов-на-Дону.- 2004-411б.
46 Патент № 2218040 Способ получения напитка брожения «Свежесть». - 2002// Шуваева Г.П., Полянский К.К., Корнеева О.С., Дымова А.Ю.
47 Ә.Байжұманұлы, К.Бекболатұлы . Мал шаруашылығы сөздігі. Алматы-2011.
48 Зотиков В.И., Голопятов М.Т. Перспективная ресурсосберегающая технология производства гороха: Метод. рек. –М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009.-60с.
49 Құлжабаева Г.Ә. Өсімдіктер әлемі оқу-әдістемелік кешені, Көкөністер: Дидактикалық материал.-Алматы, 2011.-16б
2 Тулякова Т.В., Пасхин А.В., Седов В.Ю. Дрожжевые экстракты – безопасные источники витаминов, минеральных веществ и аминокислот // Пищевая промышленность. - № 6. -2004.
3 Бабьева И.П., Чернов И.Ю. Биология дрожжей. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2004.
4 Бобореко Э.А. Получение и выделение дрожжей. М.: Лесная промышленность.-1993.
5 Қ.Х. Әлмағамбетов, Ә.Ө. Байдүйсенова, Қ.М. Мұхаметжанов Микроорганизмдер биотехнологиясы. – Астана, 2008. – 240 б.
6 Бабъева Н.П., Голубев В.Н. Методы выделения и идентификации дрожжей. Справочное пособие. - М.: Глицевая промышленность.- 1992.
7 Biology and activity of yeasts. Eds. F.A.Skinner, S.M.Passmore, R.R.Davenport. London et al., 1980, 310 p
8 Phaff H.J., Miller M.W., Mrak E.M. The life of yeasts. 2-d edition. Cambridge: Harvard Univ. Press, 1978.
9 Берри Д. Биология дрожжей. М.: Мир, 1985
10 Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. –М.: Высшая школа, 1979.-455с.
11 3абродский А.Г. Предупреждение гибели дрожжей. - М: Наука .-1989.
12 Рымарева Л.В. Дрожжи кормовые из зерновой барды полноценный белково-витаминный корм для сельскохозяйственных животных и птицы / Л.В. Рымарева, Т.И. Лозанская, Н.М. Худякова. // Ценовик. - 2008. - С. 14– 20.
13 Храпова А.В., Сопрунова О.Б. Скрининг новых дрожжей для получения кормового белка // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т.13, №5(3). - С. 210-213.
14 Хохрин С.Н. Корма и кормление животных. Санкт-Петербург: "Лань", 2002. - 512с.
15 Брызгалов, Л.П. Производство кормовых дрожжей / Л.П. Брызгалов, А.А. Андреев. - М. : Лесная промышленность, 1965. – 278 с.
16 Мосичев М.С. Общая технология микробиологических производств / М.С. Мосичев, А.А. Складнев, В.Б. Котов. –М.: Легкая и пищевая пром-сть. 1982. 83-103 с.
17 Грачева И.М., Гаврилов Н.Н., Иванова Л.А. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и жиров. Учебное пособие,-М.: Пищевая промышленность, 1980.
18 Бровенко Г.Н., Гусельникова Т.В. Химический состав гидролизатов древесины – субстрат для микробиологического синтеза белка. Сообщение 1. Фурфурол и оксиметилфурфурол. Обзор// Гидролиз. и лесохим. пром-сть, 1993. № 1.
19 Панфилов, В.И. Биотехнологическая конверсия углеводсодержащего растительного сырья для получения продуктов пищевого и кормового назначения : дис. ... д-ра техн. наук : 03.00.23 / В. И. Панфилов ; РГБ ОД. – М., 2004 - 371 c
20 Воробьева Л.И. Промышленная микробиология –М:Лесная промышленость
21 Мосичев М.С. Общая технология микробиологических производств / М.С. Мосичев, А.А. Складнев, В.Б. Котов. –М.: Легкая и пищевая пром-сть. 1982. 83-103 с.
22 Бабичева И.А. Исрользование белково-витаминной добавки для повышения эффективности роста и развития животных. Научные статьи/сельское и лесное хохяйство. №3 / 2014
23 Иванов А.Ф. Кормопроизводство / А.Ф. Иванов, В.Н. Чурзин, В.И. Филин. - М.: Колос, 1996. - 400с. ;
24 Макарцев Н.Г. Кормление сельскохозяйственных животных: Учебник / Н.Г. Макарцев. - М.: Агропромиздат, 1990. - 248 с.
25 ;
26 Гладкова Л.И. Использование новых видов растений в кормпроизводстве. Обзорная информация. –М., 1990. -192 с.
27 Заринова Л.П. Ресурсы кормового белка / Л.П. Заринова.-Казань: Татиздат, 1985.
28 ;
29 Кузнецов А.Е. Прикладная экобиотехнология : учебное пособие. Т.1 / А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова, С.В. Лушников. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2012.-638с.
30 ;
31 Кирик Н.Н. Болезни корневой системы растений / Н.Н. Кирик, М.И. Пиковский // Настоящий хозяин. – 2012. - № 10. – С. 6 – 12.
32 Егеубаев Ә.Ә., Ахметов Қ.А Мал азығының қоректілігін бағалау және мал азықтандыру (оқу құралы).-Алматы, ҚазҰАУ, 2010.-71б.
33 Безуглова О.С. Удобрения, биодобавки и стимуляторы роста для вашего урожая. Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. 254 с.
34 Петрухин И.В. Корма и кормовые добавки: Справочник / И.В. Петрухин. - М.: Росагропромиздат, 1989. - 526с.
35 Подобед, Л.И. На каких дрожжах растет птица / Л.И. Подобед // Животноводство России. – 2007. - № 4. – С. 21 –
36 Кирик Н.Н. Болезни корневой системы растений / Н.Н. Кирик, М.И. Пиковский // Настоящий хозяин. – 2012. - № 10. – С. 6 – 12.
37 Голик М.Г. Хранение и обработка початков и зерна кукурузы М.: "Колос", 1968. - 335 с.
38 Сборник научных трудов. — Донецк: Донецкий ботанический сад НАН Украины, 2009. — 228 с.
39 Евстигнеев Э.И. химические превращения компонентов древесины. Текс лекций. СПб.: СПбГЛТА, 2003. -5с.
40 Денисов Н.И. Производство и использование комбикормов / Н.И. Денисов, М.Т. Таранов. - М.: Колос, 1970. - 160 с.
41 Хохрин С.Н. Кормление крупного рогатого скота, овец, коз и лошадей: Справочное пособие / С.Н. Хохрин. - Спб.: ПрофиКС, 2003. - 452с.
42 Аыофрыафр
43 Девяткин А.И. Рациональное использование кормов в промышленном животноводстве / А.И. Девяткин, Н.Н. Ливенцев. - Россельхозиздат, 1996. - 87 с.
44 С.Н.Александров. Технология производства кормов. — М.—Донецк: Сталкер, АСТ, 2003. — С. 51-52. — 235 с.
45 Оноприйко А.В., ХрамцовА.Г., Оноприйко В.А. Производство молочных продуктов, «Март», Ростов-на-Дону.- 2004-411б.
46 Патент № 2218040 Способ получения напитка брожения «Свежесть». - 2002// Шуваева Г.П., Полянский К.К., Корнеева О.С., Дымова А.Ю.
47 Ә.Байжұманұлы, К.Бекболатұлы . Мал шаруашылығы сөздігі. Алматы-2011.
48 Зотиков В.И., Голопятов М.Т. Перспективная ресурсосберегающая технология производства гороха: Метод. рек. –М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009.-60с.
49 Құлжабаева Г.Ә. Өсімдіктер әлемі оқу-әдістемелік кешені, Көкөністер: Дидактикалық материал.-Алматы, 2011.-16б
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
әл – Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Ғани Г.М.
АШЫТҚЫЛАРДЫҢ БЕЛОК ЖИНАҚТАУШЫ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
5В070100 - Биотехнология мамандығы
Алматы 2015
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
әл – Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Биотехнология кафедрасы
Қорғауға жіберілді
_____________Биотехнология кафедрасының меңгерушісі Кистаубаева А. С.
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
Тақырыбы: АШЫТҚЫЛАРДЫҢ БЕЛОК ЖИНАҚТАУШЫ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ
5В070100 - Биотехнология мамандығы
Орындаған
Ғани Г.М.
Ғылыми жетекшісі
б.ғ.к., доцент
Уалиева П.С.
Норма бақылаушы
Алматы, 2015
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ..
НЕГІЗГІ
БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...
1. Әдебиетке
шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ...
1.1 Ашытқы клеткаларының қасиеттері және ерекшеліктері ... ... ... ... ..
1.2 Жемдік белок алуда ашытқыларды
пайдалану ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...
1.3 Ашытқыларды өсіруге арналған
субстраттар ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2 Зерттеу материалдары мен
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1 Зерттеу
материалдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ...
Зерттеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ...
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ...
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... .
КІРІСПЕ
Тақырыптың өзектілігі. Ашытқы клеткалары негізінде микробтық белок
алу қазіргі таңда маңызды биотехнологиялық мәселелердің бірі. Ауыл
шаруашылығы жануарларын және үй құстарын қоректендіруде азықтың
жетіспеуіне байланысты белок көзі ретінде микробты биомассаға ерекше назар
аударылуда. Ашытқылар тағамдық және мал азығының қоспаларын байыту
мақсатында белок көзі ретінде пайдаланылады. Жемдік ашытқыларды өсіру үшін
субстрат ретінде көмірсутектер, ағаш өңдейтін өнеркәсіп және өсімдік
қалдықтарының әр түрлі гидролизаттары пайдаланылып, ашытқылар негізінде
жемдік белок алу өзекті мәселелердің бірі болып табылады.
Ғылыми жаңалығы. Мал шаруашылығын ақуыз
азықтарымен қамтамасыз етуде мал азықтық ашытқы ақуызы аса құнды болып
саналады. Онда басқа азықтарда кездеспейтін мал организміне аса қажетті 10
аминқышқыл, сонымен қатар мұндай азықта В1, В2, В3, В7 витаминдері және
басқа да организмге қажетті заттар бар. Алынған нәтижелерді сараптай келе
Pichia fermentans дақылы мақсары, сабан субстраттарында, Candida
inconspicua дақылы мақта қауызы, сабан, кебек субстраттарында,
Kluyveromyces marxianus дақылы мақта қауызы, мақсары субстраттарында жоғары
белсенділік көрсетті. Жалпы дақылдардың барлық субстраттарда өсуге қабілеті
бар және биомассаның жоғарғы шығымын бере алады. Практикалық маңыздылығы.
Ашытқылар синтездейтін микробтық белок сіңірілу және аминқышқылдар мөлшері
бойынша жануар текті белоктардан басым түседі, сонымен қатар басқа
жемдердегі белоктардың құндылығын арттырады. Жемдік ашытқылардың белоктары
жануар организмінде 95% - ға дейін қорытылады.
Ғылыми мәселенің қазіргі таңдағы бағалануы. Сол себепті, ашытқы
клеткаларының белок жинақтаушы қасиетін зерттеуге бағытталған жұмыстар мен
әдістер үлкен маңызға ие болып отыр. Әсіресе, ашытқылардың әртүрлі табиғи
субстраттардағы белок жинақтаушы қасиеттеріне талдау әдістері. Себебі,
біртекті, тіпті бірдей штамды, әртүрлі шикізатты орталарда және әртүрлі
жағдайда өсіргенде ашытқыларда белоктың синтезделу белсенділігі әртүрлі
белсенділік көрсетеді. Зерттеу
жұмысының мақсаты. Ашытқы дақылдарын әртүрлі табиғи субстраттарда өсіре
отырып, ашытқылардың белок жинақтау белсенділігін зерттеу.
Зерттеу жұмысының міндеттері:
1. Мақта қауызы, сабан, құрама жем, мақсары, кебек субстраттарында ашытқы
дақылдарын өсіру арқылы олардың белок жинақтау белсенділігін анықтау;
2. Ашытқылардың биомасса жинақтау белсенділігін Том Горяевтің санақ
камерасы арқылы санау;
3. Ашытқылардың биомасса жинақтау белсенділігін Брэдфорд әдісі арқылы
бағалау.
Зерттеу объектісі ретінде айраннан бөлініп алынған ашытқы дақылы
пайдаланылды: Yarrowia
lipolytica - A1;
мейізден бөлініп алынған ашытқы дақылы:
Cryptococcus uzbekistanensis - И1;
үй ірімшігінен бөлініп алынған ашытқы дақылы:
Pichia fermentans - ТД1;
Candida inconspicua - ТД6;
Kluyveromyces marxianus - ТД7.
Теориялық және әдістемелік негізі. Ашытқылардың биомасса жинақтау
белсенділігін Том Горяевтің санақ камерасы арқылы санау және Брэдфорд
әдісі арқылы бағалау. Практикалық базасы.
Дипломдық жұмыс әл – Фараби атындағы ҚазҰУ биология және биотехнология
факультеті биотехнология кафедрасының қолданбалы микробиология
зертханасында орындалды.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 Әдебиетке шолу
1.1 Ашытқы клеткаларының қасиеттері және ерекшеліктері Ашытқы
саңырауқұлағы – бір клеткалы қозғалмайтын және бактериялардан шамамен
алғанда он еседей ірі Ascomycetes класына жататын, табиғатта кең тараған
микроорганизмдер. Ашытқы саңырауқұлағы клеткасының мөлшері 8-10 микронға
тең. Клетка пішіні дөңгелек, сопақша және таяқша тәрізді әртүрлі болады.
Басқа саңырауқұлақтардан айырмашылығы – ұзақ уақыт оттексіз тіршілік ете
алады. Оларда қозғалу органеллалары болмайды. Клетка сыртында қабықша,
ішінде цитоплазма, бір ядро және вакуолі бар [1]. Ашытқы клеткасы шамамен
75% судан тұрады. Клетканың құрғақ мөлшерінде орташа есеппен азот 45-60%,
қант 15-45%, майлар 2,5-13%, минералды заттар 7-10% мөлшерде болады.
Сонымен қатар, ашытқы клеткалары метаболизм үшін маңызды ферменттер мен
витаминдік құрамға ие. Ашытқылар клеткасында ферменттер тыныс алу және
әртүрлі ашу процестерінде катализатор қызметін атқарады. Май және май
тектес заттар негізінен бактерия клеткаларының қабығында және цитоплазманың
бетінде кездеседі. Май тектес заттар клетканың құрғақ затында 3-7%
шамасында болады. Азықтық ашытқы саңырауқұлақтар денесіндегі май тектес
заттардың мөлшері 60%-дай болады. Ашытқы
саңырауқұлақтарында белок және витаминдер (В, Д, Е), көмірсулар көп
болатындықтан, қазір тамақ және мал азықтық мақсатқа кеңінен қолданылады
[2]. Ашытқы саңырауқұлағының
систематикасы олардың көбею тәсілдері мен физиологиялық қасиеттеріне
негізделген. Олар екі тұқымдасқа бөлінеді: сахаромицеттер және
сахаромицет еместер. Сахаромицеттер. Бұларға нан, шарап, сыра сияқты
мәдени ашытқы саңырауқұлақтары жатады. Олар бүршіктену және спора түзу
арқылы көбейеді. Сондықтан бұларды нағыз ашытқы саңырауқұлақтар деп атайды.
Өндірісте, әсіресе олардың Saccharоmyces cerevisiae және Saccharоmyces
elipsoideus деген түрлерінің маңызы зор.
Saccharоmyces cerevisiae клеткасы - шар немесе жұмыртқа тәрізді болатын,
спирт ашуын қуатты жүргізетін қоздырғыш. Олар шарап спиртін алу үшін, сыра
қайнатуда және нан ашытуда қолданылады. Бұлардың белгілі бір температурада
және жағдайларда тіршілік ететін топтары - рассалары бар. Шарап ашытқысы
Saccharоmyces elipsoideus түрі спирттік ашу туғызады, нәтижесінде глюкоза
шараптық спиртке айналады және көмір қышқыл газы бөлініп шығады. Сондықтан
да оны шарап ашыту үшін пайдаланады. Saccharоmyces elipsoideus-тің клеткасы
эллипс тәрізді. Олардың кейбір рассалары шараптағы хош иісті түзуге тікелей
қатысады. Saccharоmyces cerevisiae, Sacch. Carlbergensis клеткалары
құрамында 50%-ға жуық белок, алмастырылатын және алмастырылмайтын
аминқышқылдары, түрлі витаминдер бар; лизин, треонин, валин және лейцин
мөлшері өсімдіктерден асады, бірақ метионин, цистеин аз мөлшерде кездеседі.
Сахаромицет емес ашытқы саңырауқұлағы - негізінен жалған ашытқы
саңырауқұлақ. Cryptococcaceae тұқымдасына біріктіріледі. Бұлар спора
түзбейді, бүршіктену арқылы ғана көбейе алады. Бұлардың көпшілігі әр түрлі
өндірістегі өнімдерді зақымдайды. Дегенмен олардың ішінде шаруашылық үшін
маңызды туыстары бар. Олар: Torulopsis және Mycoderma туысының өкілдері.
Torulopsis туысына жататын ашытқы саңырауқұлағы шар тәрізді келеді және
ашыту процесі барысында аз ғана мөлшерде спирт түзеді. Torulopsis кефир деп
аталатын өкілін қымыз және кефир сияқты сүт тағамдарын даярлауда
пайдаланады, ал Torulopsis utilius-тің тағамдық және мал азықтық ашытқы
саңырауқұлақтарды өндіруде үлкен маңызы бар [3]. Torulopsis биомассасын
сүт сарысуында өсіре отырып, сұйық белокты өнім “Промикс” алады, мұның
құрамында белок бастапқы сүт сарысуына қарағанда 2-3 есе артық. Ашытқы
белогымен байытылған “Провилакт” өнімі құрғақ майсыздандырылған сүтті
алмастырушы ретінде қолданылады [1]. Жемге ашытқы массасы жануардың
рационының құрғақ затынан 5-10% мөлшерінде қосылады.
Mycoderma туысына жататын ашытқы саңырауқұлағының
клеткасы ұзынша. Олар спирт түзе алмайды. Бірақ ортадағы бар спиртті және
органикалық қышқылдарды су мен көмірқышқыл газына дейін тотықтыра алады.
Құрамында спирті бар ішімдіктердің бетіне қонса, Mycoderma қатпарланған
қабықша түзеді де, оның иісімен дәмін бұза бастайды. Сонымен қатар
Mycoderma сүт тағамдарын, тұздалған көкөністерді бүлдіріп, сірке және нан
ашытқы саңырауқұлағын жасайтын өндіріске өте көп зиянын тигізеді.
Candida utilis, C.arborea-ны
биотехнологияда белокты биомасса алуға қолданады [3].
Ашытқы клеткасына барлық жасушалар секілді төрт
өсу фазасы тән: І – лагфаза, ІІ – логарифмдік өсу фазасы, ІІІ –
стационарлық фаза, ІҮ - өлу фазасы. Алайда ашытқылардың өндірісінде тек үш
өсу фазасын қарастырады, ал соңғы фаза ашытқы өндірісінде болмағаны жөн.
Лагфаза – ашытқы жасушасы қоректік ортаға енгеннен кейін
сонда беймделетін период. Олардың ферментті жүйелері биомасса синтезінде
құралады. Аминқышқылдардың, полифосфаттардың, рибонуклеин қышқылдарының
(РНҚ) активті синтезі жүреді. Жасушалар бүршіктенуге дайындалып, жасуша
пішінінің өзгеруіне байланысты массалары өзгереді. Ашытқылар бұл уақытта
көбеймейді. Бұл периодтың ұзақтығы жасушаның ферментті жүйесіне, егіс
материалының санына, қоректік субстраттың саны мен құрамына, температураға,
рН, культуралды ортаның аэрациясына және т.б. факторларға байланысты. Бұл
периодта жасушалар сыртқы ортаға сезімтал болып келеді.
Логарифмдік өсу фазасы - жасушалардың жылдам
көбеюімен сипатталады. Оларды қоректік және өсу заттарымен қамтамасыз
еткенде, сонымен қоса лимиттердің болмауы культуралды ортада бүршіктенетін
жасушалардың көп болуына әкеледі. Ашытқы биомассалары жас жасушалар пайда
болғанша үлкейіп, аналық жасушаға өсіп, жаңа генерация түзіп бүршіктенеді.
Бұл фазада ашытқы жасушасының максималды өсуі байқалады. Периодтың мерзімі
ортадағы қоректік заттың мөлшеріне және жасуша метаболизмінде түзілетін
өнімнің мөлшеріне байланысты. Периодты бірнеше рет қайталау нәтижесінде
процесте қоректік көздердің азаюы, ингибирлеуші өнімдердің пайда болуы
немесе ортаның физикалық қасиеттерінің өзгеруінен өсу жылдамдығы төмендей
береді. Ортаға қоректік заттарды үнемі толтырып отыру және зиянды заттарды
шығарумен логарифмді өсу фазасын шексіз жүргізуге болады. Ашытқы
клеткаларының қолайсыз жағдайларға төзу қабілеті бұл периодта жоғарылайды
[4]. А.Куктың анықтамасы бойынша бір ашытқы жасушасы орта
есеппен 25 жаңа жасушаны, кейде 40 жасушаны түзеді [11].
Стационарлы фазада жаңа ашытқы жасушаларының түзілуі тоқталады, себебі өсу
апаратына қоректік заттар жіберілмейді. Жасушалар өмір сүруін қамтамасыз
ету үшін қалған қоректік заттарды қолданады. Жасушалар пішіні жағынан
өседі, массасы да үлкейеді. Бұл фазада биомассаның өсуі ашытқы
массасынан 5-10 % -ды құрайды. Жасушалардың ферментті жүйелері өмір сүруге
қажетті алмасу процестеріне ауысады. Қоршаған ортада жасушалардың
төзімділігі жоғарылайды. Бұл фаза ашытқы өндірісінде ашытқы жасушаларының
пісіп – жетілуіне сәйкес келеді. Өлу фазасы -
микроорганизмдердің өсуі мен көбеюінің тоқталуымен сипатталады. Жасуша
массалары кішірейеді, себебі барлық қоректік заттар алдыңғы фазада
қолданылған. Жасушалар өмір сүруі үшін өздерінің қор заттарын пайдаланады.
Жасуша автолизі байқалады. Ашытқы өндірісінде бұл фаза қарастырылмайды,
себебі ашытқыларды культуралды ортадан бөліп алады. Ол тек (авария)
қолайсыз жағдайда болуы мүмкін, мысалы сепаратор бұзылуы кезінде, сол кезде
жетілген ашытқылар ұзақ уақыт құрылғыда тұрып қалады.
Ашыту құрылғысынан биомассаны бөліп алуды
жоғарылату үшін технологиялық процесте лагфазаны минимумға түсіріп,
логарифмдік фазаны ұзартып жүргізу қажет [4].
Аскомицеттер мицелий түзбейтін, клетка пішіні сопақша келген,
диаметрі 3-15 мкм-ге жететін ашытқылар. Аскомицеттер бинарлы бөлінеді
немесе аскоспоралар түзу арқылы жынысты жолмен (споралар арнайы клетка
ішінде – дорбада немесе аскыда дамиды) бүршіктеніп көбейеді.
Бүршіктеніп көбейгенде дамыған клетканың бетінде бір немесе бірнеше бүршік
пайда болады және оларға цитоплазма мен ядроның бір бөлігі кіреді. Аналық
және жас клетка арасы созылып тартылуы (жұқарған орны) азайып, белгілі бір
уақыт келгенде жас клетка бөлініп түсіп қалады. Аналық клетканың бетінде
перифериясы дөңгеленіп көтеріліп тұрған тыртық қалады. Бүршіктеніп көбею
жолы Saccharomyces туысы өкілдеріне тән. Бөліну арқылы көбейгенде
клетка ортасында екі қабырғалы қалқа пайда болып, кейіннен екіге ыдырап
бөлінеді (Schizosaccharomyces туыстығы).
Жынысты жолмен көбеюінде – екі ашытқы клеткалары
бірігіп (копуляция), арасындағы қабаты еріп кетеді. Ұрықтанған ядро 2
немесе 3 рет бөлінеді және 4 немесе 8 аскоспора пайда болады. Аскоспора
қабығы қалың болғандықтан, ортаның қолайсыз факторларына төзімді. Біраз
өсіп болған соң споралар жыныссыз көбейе бастайды [5]. Аскоспоралар
дөңгелек, ине және т.б. тәріздес болады. Saccharomyces ашытқыларында
тетраэдрлік асколар болады [4]. Эндоспоралар ескі ашытқы жасуша
культураларында пайда болады. Ашытқылардың мұндай мицелийлері жеке
жасушаларға – артро спораларға бөлінеді. Негізінен көбею дегеніміз -
ашытқылар жасуша санының артуы [6].
Көптеген ашытқылар хемоорганогетеротрофтыларға жатады. Олардың
қоректенуі мен энергия алуы органикалық қорек көздерінің арқасында жүреді.
Оттексіз жағдайда ашытқылар қорек көзі ретінде көмірсуларды пайдаланады.
Ал, оттегі жеткілікті жағдайда ашытқы клеткалары көмірсутектерді, майларды,
спирттерді және т.б. құрамы күрделі қосылыстарды пайдалануға қабілетті
болып келеді [3]. Тыныс алуы. Ашытқылар аэробты
жағдайда қоректік ортада глюкоза төмен мөлшерде болғанда АТФ-ты тыныс алу
процесінің есебінен алады. Көміртекті қосылыстардың көмірқышқыл газы мен
суға дейін тотығуы ашытқыларда 3 түрлі механизм бойынша жүреді. Олар:
үшкарбон қышқылы айналымы, глиоксилатты және пентозофосфаттық жол арқылы
жүзеге асады. Әрбір айналымның жүзеге асуы барысында клеткада
пиридиннуклеотидтердің түзілуі жүреді. Пиридиннуклеотидтер биосинтез
процесінің қайта қалпына келуіне немесе фосфор тотығуы барысында АТФ алуға
жұмсалады. Фосфордың тотығуы жағдайында НАД·Н электрон тасымалдау
тізбегінде электрон доноры қызметін атқарады. Ашытқыларда митохондрияның
оқшауланған ішкі мембранасында флавопротеидтер, убихинондар және
цитохромдар тәрізді белок тасымалдаушы электрондар болады. Көміртекті
байланыстардың спектрі ашытқылардағы ашу процесіне қарағанда, аэробты тыныс
алу процесінде кеңірек келеді [7]. Көмірсулар. Ішекте
тіршілік ететін тыныс алу процесіне қабілетсіз Arxiozyma telluris
ашытқысынан бөлек ашытқылардың барлық түрі аэробты жағдайда қорек көзі
ретінде глюкозада өседі. Сонымен бірге тыныс алуда субстрат ретінде
гексозаны да ашытқылар қолдана алады. Көптеген ашытқылар аэробты өсу
жағдайында әртүрлі қантты өнімдерді түзуге қабілетті. Мысалы қантты
спирттерді (сорбит, рибит, эритрит, маннит, инозит) және гликозидтерді
(арбутин, салицин) түзе алады. Май қышқылдары және н-
алкандар. Кейбір ашытқылардың түрлері ұзын тізбекті май қышқылдары мен н-
алкандарда аэробты жағдайда өсу қабілеттілігі бойынша басқа ашытқылардан
ажыратылады. Бұндай ашытқыларға Candida туысының өкілдері жатады [8]. Н-
алкандардың ассимиляциясы ашытқылардағы катаболизмнің бірінші стадиясы –
көмірсулы тізбектің соңғы атомының молекулалық оттегімен тотығуы секілді
тек аэробты жағдайда жүруі мүмкін. Түзілген спирт өзіне сәйке с май
қышқылдарына дейін тотығады және β-тотығу арқылы одан әрі қарай
екікөміртекті қалдық ацетил–КоА дейін тотығады. Үшкарбон қышқылы айналымы
немесе глиоксилат айналымында ең соңғы тотығу процестері жүреді.
Ашытқылардың н-алкандарда өсетіндері арнайы цитологиялық ерекшеліктерге ие.
Бұндай қасиетке ие ашытқы клеткаларын өте жұқа етіп кесіп қарағанда
гомогенді липопротеидті мембрана органелласының сыртын пероксисомалардың
қоршап жатқаны көрінеді. Пероксисоманың қызметі β-тотығу процесінің
ацетил–КоА дейін жүруіне жағдай туғызу болып табылады [8].
Біркөміртекті байланыстар. Шамамен ашытқылардың
20-ға жуық түрі көміртегі мен энергияның жалғыз көзі ретінде аэробты
жағдайда метанолда өсуге қабілетті келеді. Ашытқылардың метанолда жақсы
өсетін түрлеріне Candida boidinii, Candida methylica, Pichia polymorpha,
Pichia pastoris жатады. Бұл ашытқы түрлерінің барлығы – факультативті
метилотрфтылар, сонымен бірге олар көмірсуларда да жақсы өседі.
Ашытқылардың метанолдағы катаболизмі метанолдың оттегі қатысында тотығуы
және формальдегид түзілінен басталады. Бұл реакцияны құрамында ФАД
коферменті бар метанолоксидаза ферменті катализдейді. Флавинді
оксигеназаның қатысында Н2О2 түзіледі. Сондықтан метилотрофты ашытқылар улы
сутегінің асқын тотығын (Н2О2) су (Н2О) мен оттегіге (О2) дейін ыдырататын
каталазаларға бай келеді. Ортадағы формальдегид сосын құмырсқа қышқылы мен
көмірқышқыл газына дейін жалғасып тотығады. Бұл жерде тотығатын субстрат
молекулалық глутатионмен байланысқан түрде болады. 1 моль метанолдың
тотығуынан 1 моль НАД·Н түзіледі. Түзілген НАД·Н биосинтез процесіне немесе
электрон тасымалдау тізбегінде АТФ-тің генерациясы үшін электрон беретін
процестерге жұмсалады. Метанолда өсу барысында ашытқылар барлық клетка
компоненттерінің синтезіне көміртегінің жалғыз көзі ретінде тек қана
біркөміртекті фрагменттерді пайдалануы керек. Біркөміртекті байланыстардың
ассимиляциясы және С-С байланыстардың түзілуі метилотрофты ашытқыларда
ксилулозо-монофосфатты цикл арқылы жүзеге асады. Бұл циклдың кілтті
реакциясы метилотрофты ашытқыларда ғана кездесетін ксилулозо-5-фосфат пен
формальдегидтің бірге әрекет етуі және фосфоглицеринді альдегид пен
диоксиацетонның түзілуімен тікелей байланысты жүреді. Ксилулозо-5-фосфаттың
мөлшері тотығу және фруктозо-6-фосфаттың декарбоксилденуі есебінен көбейіп
отырады [9]. Ароматты байланыстар. Бірқатар Trichosporon
pullulans, Debaryomyces hansenii секілді ашытқылар фенол, резорцин, салицил
қышқылы және т.б. ароматы байланыстары бар қосылыстарда өсуге қабілетті
болып келеді. Ашытқылардың көбісі пуринді және пиримидинді негіздегі
гетероциклды байланыстарды көміртегінің көзі ретінде пйдалануға қабілетсіз
болып келеді. Алайда, жақында көміртегі мен азоттың көзі ретінде әртүрлі
пуринді байланыстары бар қосылыстарда тіршілік ете алатын Arxula
adeninivorans деген жаңа түр табылды. Ашытқылардың ароматы байланыстардағы
катаболизмі β-кетоадипин жолымен жүреді [8]. Температура.
Ашытқылардың көптеген түрлері төменгі 0-50С, ал жоғарғы -30-400С
температурада өсе алады. Барлық ашытқылар 20-250С бөлме температурасында
өсуге қабілетті келеді. Бірқатар ашытқылар, мысалы Kluyveromyces
thermotolerans, Arxiozyma telluris, Candida tropicalis, 450С-тан жоғары
температурада өсе алады. Ал, олардың ең төменгі өсу температурасы 0-50С
аралығында, сондықтан оларды жоғары температураға төзімділігіне байланысты
термотолеранттылар деп атауға болады.
Жылықанды жануарлардың мүшелерінде тіршілік ететін ашатқылардың
бірнеше түрі бар. Мұндай түрге, мысалы, қояндардың ішек жолында тіршілік
ететін Cyniclomyces guttulatus түрі жатады. Бұл ашытқы барлық өмірлік
айналымдарын жануар ағзасының температурасымен байланыста атқарады.
Сондықтан олардың өсу температурасының диапазоны өте қысқа, 30-400С
аралығында болады (психрофобтылар). Өте сирек
жағдайда 00С температурада жақсы өсетін ашытқылар кездеседі. Егер мұндай
ашытқылардың өсуінде ең жоғарға температура 20-250С-тан төмен болмаса, онда
олар суыққа төзімді немесе психротолеранттылар деп аталады.
Психротолерантты ашытқылардың түріне әдетте базидиомицетті ашытқы өкілдері
жатады. Егер ашытқылардың өсуінде ең жоғарға температура 200С-тан төмен
болса, онда психрофильді ашытқылар деп бөлу ұсынылады. Психрофильдерден
штамдардың арасында Leucosporidium scottii, Mrakia frigida түрлері
кездеседі. Бұл ашытқыларды тундра топырағынан немесе антарктиданың суынан
бөліп алады. Психрофильдерге сонымен бірге базидиомицетті ашытқыларға
жататын Cryptococcus, Bullera, Sporobolomyces және т.б. штамдары жатады.
Аскомицетті ашытқылардан психрофильді түрлері белгісіз [9].
Ашытқылар – білгілі бір мөлшерде суық сүйгіш эукариотты микроорганизмдердің
тобына жатады. Ашытқылардың бұл қасиеті кейде ашытқыларды әртүрлі
субстраттардан бөліп алуға мүмкіндік береді [9]. Ортаның қышқылдығы.
Ашытқы саңырауқұлақтарының өсуінде қолайлы pH мөлшері орташа қышқылдылық
(pH 4-6) жағдайында болады. Кейбір ашытқылардың түрлері қышқылды ортада
өсуге қабілетті келеді. Мысалы, бірқатар Saccharоmyces cerevisiae штамдары
pH 2,5-3 болғанда жақсы өседі. Ашытқылардың ішінде жануарлардың ішегінде
тіршілік ететін Cyniclomyces guttulatus штамы қышқылға тұрақты келеді, ол
pH 2 жағдайында өмір сүре алады. Практикалық
тұрғыдан ашытқылардың барлық түрі pH 4-4,5 диапазонында өсе алады. Көптеген
жайғдайларда мұндай ортада тек қана ашытқылар мен мицелийлі саңырауқұлақтар
ғана өседі [9]. Өсу ингибиторлары. Ашытқыларды өсіру үшін
актиномицеттер мен саңырауқұлақтардың әртүрлі механизмі барысында түзілетін
көптеген өнімдерді пайдаланады. Олардың ішінде циклогексимид,
хлорамфеникол, флуконазол, амфотерицин В деген өнімдер ашытқылардың өсуі
барысында кеңінен қолданылады.
Циклогексимидті (актидион) ортаға полирибосомада цитоплазматикадағы қызмет
атқаратын белоктың синтезін жүргізу үшін қосады. Бұл антибиотикке әртүрлі
ашытқылардың сезімталдығы түрліше болып келеді.
Хлорамфеникол митохондриядағы белоктардың синтезін
тездетеді, бірақ цитоплазмадағы белок синтезіне қатысы жоқ. Глюкозаның
жоғары концентрациясы хлорамфеникол қосылған ортада Saccharоmyces
cerevisiae дақылының өсуін ашу есебінен жүргізеді. Бірақ глюкозаның
концентрациясының төмендеуі ашытқының өсуін тоқтатады [10]. Ашытқылардың
тіршілігінде биотин витаминінің маңызы зор. Сахаромицеттер биотинді өздері
синтездей алмайтындықтан, ол қоректік ортаның құрамына енгізілуі қажет.
Витаминнің 0,5-1,8 мкг мөлшері 1 г ашытқыда болады. Ашытқыда тағы бір
өсуді реттеуші мезоинозид бар [11].
1.2 Жемдік белок алуда ашытқыларды пайдалану Мал
шаруашылығының қазіргі кезде дамуына байланысты оларды толыққанды жемдік
ақуызбен қамтамасыз ету маңызды мәселелердің бірі болып отыр. Ауыл
шаруашылығы жануарларын және үй құстарын қоректендіру үшін жемнің
жетіспеуіне байланысты белок көзі ретінде микробты биомассаға аса назар
аударылуда [12]. Жануарлар қорегіндегі белоктың жетіспеушілігін жою құралы
ретінде арзан шикізатты пайдаланатын микробты биомасса өндірісін
қарастырады. Көптеген микроорганизмдер ішінен ашытқылар биомассасы
практикалық тұрғыдан бағалы және құнды болып саналады, өйткені олар
тағамдық және микробиологиялық өнеркәсіпте кеңінен қолданылады [13].
XIX ғасырдың басында құрамында орташа есеппен 52% ақуызы бар
сыра ашытқылары азық ретінде қолданыла бастады. Азықтық қоспаларды өндіруде
ең алғаш Германияда Candida туысының ашытқылары өндірісте қолданысқа
енгізілді. Ашытқылардың тағамның құрамына қосылуы сол елдің халқын Бірінші
және Екінше дүниежүзілік соғыстарда белоктық ашығудан сақтап қалды [14].
Сүрлемге ашытқылар қосуды
XX ғасырдың 30-жылдарында А. А. Гардер ұсынды. Қазіргі эерттеулер қиын және
сүрленбейтін азықтарға ашытқы микроорганизмдерін қосудың қажет екенін
көрсетті. Ал оңай сүрленетін өсімдіктерден бұл ашытқыларсыз да сапалы
сүрлем алуға болатыны белгілі [15]. Азықтық ашытқыдан өндірілетін белоктар
жемдік қоспа ретінде мал шаруашылығында XX ғ. екінші жартысынан бастап
қолданыла бастады. Өндірілген белокты жемнің құрамына қосқанда, жемнің
құндылығы алмаспайтын аминқышқылдар мен витаминдердердің дәрежесіне
байланысты жақсарады. [15].
Жемдік ашытқыларды өндіру Ресейде 1930 жылдардың басында қолға алынды. Ауыл
шаруашылығынан қалған сабан, жүгері собықтары сияқты қалдықтарды күкірт
қышқылымен гидролизге ұшыратып, гидролизаттарды бейтараптандырады және
оларды Saccharomyces cerevisiaе ашытқыларын өсіру үшін пайдаланды. Алайда
ауыл шаруашылық шикізаттарын зауыттарға тасымалдау қымбат болғандықтан бұл
әдіс тек жергілікті маңызға ғана ие болды [3].
1973 ж КСРО - да дүние жүзіндегі ең алғаш
азықтық ақуыз зауыты (жылына 70 000 т.) іске қосылды. Шикізат ретінде
мұнайдан бөлініп алынған алкандар және көмірсуларда тез өсуге қабілетті
ашытқылардың бірнеше түрі қолданылды: Candida maltosa, Candida
guilliermondii, Candida lipolytica. Кейіннен мұнай өңдеуден қалған
қалдықтар ашытқы ақуызын өндіру үшін негізгі шикізат болып, өндіріс 1980
жылдары қарқынды дамып, өнімі 1 млн. тоннаны құрады. КСРО басқа елдерге
қарағанда ақуызды 2 есе көп өндірді. Бірақ әрі қарай мұнай көмірсуларында
өсетін ашытқы ақуызының өндіріс масштабы күрт төмендеді. Бұған 1990
жылдардағы экономикалық дағдарыс және де өндіріске байланысты көптеген
спецификалық проблемалар себеп болды. Осы мәселелердің бірі ол –
канцерогенді қасиетке ие дайын азықтық өнімді мұнай қалдықтарынан тазарту
қажеттілігі болды. Ресейде ақуыз қоспаларының негізгі көзіне жататын сояны
өсіруге жарамды аудандар өте аз болғандықтан, n-парафиндерде ашытқылардың
көп тонналық өндірісі орнады. Жылына 70-тен 240 мың тоннаға дейін ақуыз
өндіретін бірнеше зауыт жұмыс істеп, шикізат ретінде тазартылған сұйық
парафиндер қолданылды.
1980 жылы Ұлыбританияда глюкоза мен бейорганикалық азоттың қатысында
өсірілген Fusarium graminearum саңырауқұлағының ақуызын тағам ретінде
қолдануға салтанатты түрде рұқсат берілді. Ақуыз
продуценттерін культивирлеуге арналған көмірсу көзінің біріне-метил спирті
жатады. Оны ағаш, сабан, өңдіріс қалдықтары сияқты субстраттардан микробтық
синтез әдісімен алуға болады. Субстрат ретінде метанолды қолдану оның
химиялық құрылымына байланысты қиындық тудырады: метанол молекуласында
көміртегінің бір атомы бар, ал көпшілік органикалық қосылыстардың синтезі
екі көміртегілік молекулалар арқылы жүзеге асырылады. Көміртегінің және
энергияның жалғыз көзі ретінде метанолда ашытқылардың 25-ке жуық түрі өсе
алады, соның ішінде Pichia polymorpha, Pichia anomala, Yarrowia lipolytica.
Бұл субстратта ең жақсы өсетін продуценттерге бактериялар кіреді, себебі
олар минералды тұздар қосылған метанолда өсе алады [16].
"Ақуыз жетіспеушілігі" мәселесін шешуде микробологиялық
синтез тәсілімен азықтық ашытқылардың өнеркәсіптік өндірісі перспективалы
болып табылады. Өнеркәсіпте алынатын азықтық ашытқылар ақуыздың
(алмастырылмайтын амин қышқылдарының құрамы бойынша), дәрумендер кешенінің,
липидтер мен басқа да биологиялық белсенді заттардың сапасы бойынша өсімдік
және мал ақуыздарынан кем түспейді, ал жеке көрсеткіштер бойынша олардан
асып түседі [17]. Жемдік ашытқылар –
құндылығы жоғары белокты - витаминді өнім. Ашытқылар синтездейтін микробтық
белок сіңірілу және аминқышқылдар мөлшері бойынша жануар текті белоктардан
басым түседі, басқа жемдердегі белоктардың бағалығын арттырады. Жануарлар
организмінде жемдік ашытқылардың белоктары 95 % - ға дейін қорытылады.
Белоктың құрамына кіретін күкірт пен күкірт қосындылары аминқышқылдар
түзілу процесіне қатысады. Ашытқылардың ферменттік жүйесі аминқышқылдардың
сіңірілу және белок синтезі процестерімен тығыз байланысты. Сонымен қатар
ашытқылар құрамындағы фосфор мен кальций қаңқаның дұрыс қалыптасуында
маңызды рөл атқарады. Ашытқылардың құрамына кіретін В тобы витаминдері
майлар метаболизмінің реттеуішілері болып табылады. Жемдік ашытқыларды
пайдаланудың қарсы көрсеткіштер жоқ және жемдік ашытқыларды шектен тыс
қолдану қосымша құбылыстарды тудырмайды [18]. Биологилық продуценттерді
таңдау. Белоктың продуценті ретінде таңдалып алынған микроорганизмге
қойылатын маңызды талаптар:
o Шикізаттан жоғары мөлшерде өнім немесе өнімдерді шығаруы
керек ;
o Жоғары жылдамдықта өсуі керек;
o Тұрақтылығы мен жағдай талғамайтын болуы қажет ;
o Көміртекті энергетикалық субстратта продуценттің жоғары
дәрежеде өсуге қабілеттілігінің болуы керек;
o Дақыл өзінің метаболизмінің өніміне тұрақты болуы керек.
Бұл әсіресе культуралық сұйықтықтың рециркуляция процесі
үшін өте мағызды.
o Дақыл өсіру барысындағы әртүрлі жағдайларға тұрақты болуы
керек;
o Жоғары мөлшерде белок түзу, алмаспайтын аминқышқылдар,
витаминдердің микроб клеткасындағы белгілі бір мөлшері,
басқа да метаболиттерді өсу ортасында түзу секілді дақылдың
дайын өнімді түзуге икемділігінің болуы керек;
o Жақсы фильтрлену, сепарирлену, флотациялану және өсіру
температурасы және т.б. технологиялық талаптарға сай болуы
керек;
o Жануарларға зиянының болмауы керек;
o Адамдарға потогенді болмауы керек. Кейбір адамдардың
микроорганизмдердің белгілі бір түрлеріне аллергиясы болуы
мүмкін, бұл қолданылатын продуценттің потогенді емес
екендігіне жауап бермейді. Егер өндірісте
бактериялар, ашытқылар немесе зең аңырауқұлақтарын таңдауға
мүмкіндік болса, онда барлық факторлардың жиынтығын ескеру
қажет. Бактериялар жылдам өсіп, белок жинақтауы мүмкін (80%-
ға дейін), бірақ ашытқылармен салыстырғанда нашар
фильтрленеді және нашар сепарирленеді. Мицелийлі зең
сағырауқұлақтарының ашытқылар мен бактериялардан
айырмашылығы олардың құрамында аминқышқылдардың аз ғана
мөлшерінің болуында жатыр. Аминқышқылдарының жоғары
мөлшерде болуы, азықтық өнімнің сапасын түсіреді. Мицелийлі
зең саңырауқұлақтары сонымен бірге көмірсулардың көптеген
түрлерін пайдалануға қабілетті және тағам өнеркәсібі мен
ауыл шаруашылығының қатты қалдықтарын (пішен, сабан және
басқа да өсімдік шикізаттары) субстрат ретінде пайдаланып
жақсы өсе алады. Мицелийдің талшықты құрылымы фильтрацияның
арзан әдістерін қолдануға мүмкіндік береді. Алайда, зең
саңырауқұлақтары баяу өседі (3-7 тәул.) және мицелий
түзіп ортаны улы өнімдермен ластайды.
Өндірістік жағдайда көмірсу және целлюлоза құрамды өсімдік қалдықтарын
қолданып дақылдауда ашытқыларды және зең саңырауқұлақтарын пайдаланады.
Ашытқыларды сұйық субстраттарда, ал зең саңырауқұлақтарын өсімдіктердің
қатты шикізаттарында дақылдайды.
Азықтық ақуыз алуда микроорганизмдерді өсіру үшін ферментациялық
сатылар таңдалып алынады. Егер ферментацияның мақсаты – белокты барынша
жоғары жинақтайтын микроорганизмдердің негізінде азықтық өнім алу болса,
онда ферментациялық процестер аэробты жағдайда жүргізіледі. Көп жағдайда
ферментациялық процестің үздіксіз және периодты кезеңдері қолданылады.
Ферментацияда қолданылатын үздіксіз процестер өнімді болып келеді.
Уақытты тұрақты ұстау және құрал-жабдықтарды пайдалануда шығын аз, сонымен
қатар процесті бақылау мен автоматтандыру мүмкіндігі жоғары болып келеді.
Азықтық мақсатта биомасса өндіруде үлкен көлемде ағаш гидролизаттарын,
сульфиттік сілтіні, шымтезекті, спирттерді, көмірсутектерді, органикалық
қышқылдарды өңдеуде ферментацияны асептика ережелерін сақтамай-ақ
жүргізуге болады. Негізгі ферментациялық процесс үздіксіз өсіру әдісі
арқылы жүргізілетін болса, онда ферментацияны бірсатылы реакторда немесе
каскадты реакторда ұйымдастыруға болады. Каскадты реактор бір аппараттан
тұрса да бірнеше бөлімдерге бөлінген. Көпсатылы процесті дақылдардың
шикізат көздерін үздіксіз қолданатын жағдайларында және қиын тотығатын
субстраттарды өңдеу барысында пайдалану тиімді болып табылады.
Ферментацияның периодты процесі барысында параллель және бір-біріне
тәуелсіз бір немесе бірнеше құрылғылар жұмыс істейді. Егер құрылғылар саны
бірнешеу болса, онда жұмыс кезеңдік тәртіп бойынша жүргізіледі. Аспаптың
біраз бөлігі ферментация жағдайында болса, қалған кішкене бөлігі жуу және
стерилизациялау режимінде болады.
Микробиологиялық өнімді алу тереңдік, тереңдік гетерофазалық немесе
беттік өсіру технологияларына тікелей тәуелді.
Тереңдікте өсіру әдісі сулы фазада жүргізіледі. Микроорганизмдерді өсіретін
ортаға тұз ерітінділерін, ерітінді жағдайындағы органикалық шикізаттарды,
егілетін материалды салады. Тереңдікте өсіру әдісі әсіресе өндірістік
биотехнологиялық процестерде кеңінен қолданылады. Бұл әдісті қолданылатын
субстраттар қатты фазада болмауы керек. Сондықтан тереңдікте өсіру
барысында сүт сарысуы, шымтезек, спирт және т.б. шикізаттарды пайдаланады.
Бұл жағдайда сапалы белок алу үшін ашытқы дақылдарын пайдаланады.
Тереңдікте өсіру әдісінде көмірсулы ортада өсірілген азықтық ашытқының
биомассасындағы маңызды деген компоненттердің орташа көрсеткіштері, яғни
ашытқы биомассасының құрамы:
Ақуыз 40-58%;
Көмірсулар 11-23%;
Липидтер 0,5-5%;
Лизин ашытқылардың сульфитті пішен
гидролизаттарында жинақтаған
биомассасында 6-7%;
ашытқыларды қалдықтарда өсіргенде
жинақтаған биомассасында ~4%.
Ылғалдылығы 10%
Күл мөлшері 7-10%.
Гетерофазалы тереңдікте дақылдау – суспензияны және жүгері собығының,
картоптың және т.б. дақылдарды субстрат ретінде ортаға қосып сұйық фазада
жүргізіледі. Бұл жағдайда микроорганизмдердің қоректенуі микроорганизмдер
сұйықтықта болса да ортаның бетінде жүруі мүмкін. Продуцент-микроорганизм
ретінде ашытқылардан Candida туысының өкілдері, зең саңырауқұлақтарынан
Fusarium, Chrysosporium, Aspergillus, Myrothecium туысының өкілдері,
бактерия культурасынан Cellulomonas туысы өкілдері, целлюлоза ыдыратушы
қасиетке ие ашытқылардан Saccaromyces, Candida туысының өкілдері
қолданылады. Ферментация процесінің нәтижесінде бастапқы шикізаттың
қалдықтары мен микробтың биомассасының қосындысынан құралған құрамында 20%-
ға дейін белок бар өнім алынады.
Беттік дақылдау (қатты фазалы ферментация) өсімдік массасының жеңіл
ылғалданған (ылғалдылық 25-75%-ға дейін) массасында жүргізіледі. Субстрат
ретінде сабан, ағаш үгінділері, жүзім езбелері, кебек, майдаланған картоп
және т.б. әртүрлі қалдықтар пайдаланылады. Микроорганизмдердің өсуі қатты
фазада субстрат - су - ауа аралығында жүреді, бірқатар жағдайларда
субстраттың ішкі бөлігінде жүруі мүмкін.
Қатты фазалық ферментациялауда құрамында крахмал бар қалдықтарда
(картоп, банан) белоктың мөлшері 2,5-6,5 %-дан 17-20 %-ға дейін
жоғарылайды.
Ақуыз өндіруде техникалық жағынан ең тиімді дақыл – ашытқылар болып
табылады. Ақуыз продуценттері ретінде көбінесе қолданылатын организмдер –
полиплоидты мутантты ашытқылар. Олардың жасушаларының көлемі дәстүрлі ақуыз
продуценттеріне қарағанда 2 есе үлкен. Қазіргі уақытта ірі масштабтағы
өндіріс үшін қажетті қасиеттерге ие микроорганизмдердің 2 тобы белгілі: бұл
n-алканда өсетін (қалыпты көмірсулар) Candida ашытқылары және метанолда
өсетін Methylophillus methylotrophus бактериялары болып табылады.
Ашытқы клеткасы бір тәулік ішінде өзінен 40 есе асып түсетін қоректік
заттардың мөлшерін өндіре алады. Ашытқылардағы көбеюдің жылдамдығы, үлкен
көлемде алуан түрлі заттарды синтездеу және өсімдік пен жануар жасушалары
жүзеге асыра алмайтын биохимиялық процестерді жүргізу мүмкіндігі өндірісте
жоғары бағаланады. Бұл ерекше қасиеттері ашытқыларды көптеген өнімдердің
өндірісінде қолдануға, сонымен қатар ақуыздың негізгі өндірушілеріне
айналдырды. Қазіргі таңда ақуыз өндірудің 2
бағыты алға қойылды: адам тағамы үшін және мал азығы үшін ақуыз өндіру.
Екінші бағыт толығымен меңгерілді. Арнайы кәсіпорындарда микроорганизмдер
көмегімен азықтық ақуыз және ауылшаруашылық жануарларының азығындағы ақуыз
тапшылығын ликвидациялау (жою) мақсатында басқа да өнімдер алынып жатыр.
Микробтық ақуыз алмастырылмайтын аминқышқылдарына бай екендігі анықталды
(лизин, треонин, триптофан, метионин, изолейцин, фенилаланин, тирозин).
Оның аз мөлшердегі қосындысы азықты құнарлы етеді. Микробтық ақуызды алу
тәсілі — индустриалды, ол ауа райына да, маусымға да тәуелді емес.
Солтүстікте де және экваторлық мемлекеттерде де қолдануға болады. Бұл
орайда, биотехнологияда қолданылатын ашытқылардың өте жоғары өнімділігімен
ерекшеленетіндігі маңызды болып табылады. Микробты биомассаның өндірісі –
ең ірі микробиологиялық өндіріс болып табылады. Микробты биомасса үй
жануарлары, құстар мен балықтар үшін сапалы ақуыздық қоспа бола алады.
Микробты биомассаның өндірісі әсіресе үлкен масштабта сояны
культивирлемейтін мемлекеттер үшін маңызды (соя ұнын азыққа дәстүрлі
ақуыздық қоспа ретінде қолданады) [19].
Мал шаруашылығының материалды-техникалық
базасын дамыту үшін бізге азықтық базаны дамыту қажет. Барлық елдерде
азықтық ақуыз жетіспегендіктен азықтық ашытқыны қолдана бастады. Мал
шаруашылығын ақуыз азықтарымен қамтамасыз ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
әл – Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Ғани Г.М.
АШЫТҚЫЛАРДЫҢ БЕЛОК ЖИНАҚТАУШЫ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
5В070100 - Биотехнология мамандығы
Алматы 2015
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
әл – Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Биотехнология кафедрасы
Қорғауға жіберілді
_____________Биотехнология кафедрасының меңгерушісі Кистаубаева А. С.
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
Тақырыбы: АШЫТҚЫЛАРДЫҢ БЕЛОК ЖИНАҚТАУШЫ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ
5В070100 - Биотехнология мамандығы
Орындаған
Ғани Г.М.
Ғылыми жетекшісі
б.ғ.к., доцент
Уалиева П.С.
Норма бақылаушы
Алматы, 2015
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ..
НЕГІЗГІ
БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...
1. Әдебиетке
шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ...
1.1 Ашытқы клеткаларының қасиеттері және ерекшеліктері ... ... ... ... ..
1.2 Жемдік белок алуда ашытқыларды
пайдалану ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...
1.3 Ашытқыларды өсіруге арналған
субстраттар ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2 Зерттеу материалдары мен
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1 Зерттеу
материалдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ...
Зерттеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ...
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ...
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... .
КІРІСПЕ
Тақырыптың өзектілігі. Ашытқы клеткалары негізінде микробтық белок
алу қазіргі таңда маңызды биотехнологиялық мәселелердің бірі. Ауыл
шаруашылығы жануарларын және үй құстарын қоректендіруде азықтың
жетіспеуіне байланысты белок көзі ретінде микробты биомассаға ерекше назар
аударылуда. Ашытқылар тағамдық және мал азығының қоспаларын байыту
мақсатында белок көзі ретінде пайдаланылады. Жемдік ашытқыларды өсіру үшін
субстрат ретінде көмірсутектер, ағаш өңдейтін өнеркәсіп және өсімдік
қалдықтарының әр түрлі гидролизаттары пайдаланылып, ашытқылар негізінде
жемдік белок алу өзекті мәселелердің бірі болып табылады.
Ғылыми жаңалығы. Мал шаруашылығын ақуыз
азықтарымен қамтамасыз етуде мал азықтық ашытқы ақуызы аса құнды болып
саналады. Онда басқа азықтарда кездеспейтін мал организміне аса қажетті 10
аминқышқыл, сонымен қатар мұндай азықта В1, В2, В3, В7 витаминдері және
басқа да организмге қажетті заттар бар. Алынған нәтижелерді сараптай келе
Pichia fermentans дақылы мақсары, сабан субстраттарында, Candida
inconspicua дақылы мақта қауызы, сабан, кебек субстраттарында,
Kluyveromyces marxianus дақылы мақта қауызы, мақсары субстраттарында жоғары
белсенділік көрсетті. Жалпы дақылдардың барлық субстраттарда өсуге қабілеті
бар және биомассаның жоғарғы шығымын бере алады. Практикалық маңыздылығы.
Ашытқылар синтездейтін микробтық белок сіңірілу және аминқышқылдар мөлшері
бойынша жануар текті белоктардан басым түседі, сонымен қатар басқа
жемдердегі белоктардың құндылығын арттырады. Жемдік ашытқылардың белоктары
жануар организмінде 95% - ға дейін қорытылады.
Ғылыми мәселенің қазіргі таңдағы бағалануы. Сол себепті, ашытқы
клеткаларының белок жинақтаушы қасиетін зерттеуге бағытталған жұмыстар мен
әдістер үлкен маңызға ие болып отыр. Әсіресе, ашытқылардың әртүрлі табиғи
субстраттардағы белок жинақтаушы қасиеттеріне талдау әдістері. Себебі,
біртекті, тіпті бірдей штамды, әртүрлі шикізатты орталарда және әртүрлі
жағдайда өсіргенде ашытқыларда белоктың синтезделу белсенділігі әртүрлі
белсенділік көрсетеді. Зерттеу
жұмысының мақсаты. Ашытқы дақылдарын әртүрлі табиғи субстраттарда өсіре
отырып, ашытқылардың белок жинақтау белсенділігін зерттеу.
Зерттеу жұмысының міндеттері:
1. Мақта қауызы, сабан, құрама жем, мақсары, кебек субстраттарында ашытқы
дақылдарын өсіру арқылы олардың белок жинақтау белсенділігін анықтау;
2. Ашытқылардың биомасса жинақтау белсенділігін Том Горяевтің санақ
камерасы арқылы санау;
3. Ашытқылардың биомасса жинақтау белсенділігін Брэдфорд әдісі арқылы
бағалау.
Зерттеу объектісі ретінде айраннан бөлініп алынған ашытқы дақылы
пайдаланылды: Yarrowia
lipolytica - A1;
мейізден бөлініп алынған ашытқы дақылы:
Cryptococcus uzbekistanensis - И1;
үй ірімшігінен бөлініп алынған ашытқы дақылы:
Pichia fermentans - ТД1;
Candida inconspicua - ТД6;
Kluyveromyces marxianus - ТД7.
Теориялық және әдістемелік негізі. Ашытқылардың биомасса жинақтау
белсенділігін Том Горяевтің санақ камерасы арқылы санау және Брэдфорд
әдісі арқылы бағалау. Практикалық базасы.
Дипломдық жұмыс әл – Фараби атындағы ҚазҰУ биология және биотехнология
факультеті биотехнология кафедрасының қолданбалы микробиология
зертханасында орындалды.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 Әдебиетке шолу
1.1 Ашытқы клеткаларының қасиеттері және ерекшеліктері Ашытқы
саңырауқұлағы – бір клеткалы қозғалмайтын және бактериялардан шамамен
алғанда он еседей ірі Ascomycetes класына жататын, табиғатта кең тараған
микроорганизмдер. Ашытқы саңырауқұлағы клеткасының мөлшері 8-10 микронға
тең. Клетка пішіні дөңгелек, сопақша және таяқша тәрізді әртүрлі болады.
Басқа саңырауқұлақтардан айырмашылығы – ұзақ уақыт оттексіз тіршілік ете
алады. Оларда қозғалу органеллалары болмайды. Клетка сыртында қабықша,
ішінде цитоплазма, бір ядро және вакуолі бар [1]. Ашытқы клеткасы шамамен
75% судан тұрады. Клетканың құрғақ мөлшерінде орташа есеппен азот 45-60%,
қант 15-45%, майлар 2,5-13%, минералды заттар 7-10% мөлшерде болады.
Сонымен қатар, ашытқы клеткалары метаболизм үшін маңызды ферменттер мен
витаминдік құрамға ие. Ашытқылар клеткасында ферменттер тыныс алу және
әртүрлі ашу процестерінде катализатор қызметін атқарады. Май және май
тектес заттар негізінен бактерия клеткаларының қабығында және цитоплазманың
бетінде кездеседі. Май тектес заттар клетканың құрғақ затында 3-7%
шамасында болады. Азықтық ашытқы саңырауқұлақтар денесіндегі май тектес
заттардың мөлшері 60%-дай болады. Ашытқы
саңырауқұлақтарында белок және витаминдер (В, Д, Е), көмірсулар көп
болатындықтан, қазір тамақ және мал азықтық мақсатқа кеңінен қолданылады
[2]. Ашытқы саңырауқұлағының
систематикасы олардың көбею тәсілдері мен физиологиялық қасиеттеріне
негізделген. Олар екі тұқымдасқа бөлінеді: сахаромицеттер және
сахаромицет еместер. Сахаромицеттер. Бұларға нан, шарап, сыра сияқты
мәдени ашытқы саңырауқұлақтары жатады. Олар бүршіктену және спора түзу
арқылы көбейеді. Сондықтан бұларды нағыз ашытқы саңырауқұлақтар деп атайды.
Өндірісте, әсіресе олардың Saccharоmyces cerevisiae және Saccharоmyces
elipsoideus деген түрлерінің маңызы зор.
Saccharоmyces cerevisiae клеткасы - шар немесе жұмыртқа тәрізді болатын,
спирт ашуын қуатты жүргізетін қоздырғыш. Олар шарап спиртін алу үшін, сыра
қайнатуда және нан ашытуда қолданылады. Бұлардың белгілі бір температурада
және жағдайларда тіршілік ететін топтары - рассалары бар. Шарап ашытқысы
Saccharоmyces elipsoideus түрі спирттік ашу туғызады, нәтижесінде глюкоза
шараптық спиртке айналады және көмір қышқыл газы бөлініп шығады. Сондықтан
да оны шарап ашыту үшін пайдаланады. Saccharоmyces elipsoideus-тің клеткасы
эллипс тәрізді. Олардың кейбір рассалары шараптағы хош иісті түзуге тікелей
қатысады. Saccharоmyces cerevisiae, Sacch. Carlbergensis клеткалары
құрамында 50%-ға жуық белок, алмастырылатын және алмастырылмайтын
аминқышқылдары, түрлі витаминдер бар; лизин, треонин, валин және лейцин
мөлшері өсімдіктерден асады, бірақ метионин, цистеин аз мөлшерде кездеседі.
Сахаромицет емес ашытқы саңырауқұлағы - негізінен жалған ашытқы
саңырауқұлақ. Cryptococcaceae тұқымдасына біріктіріледі. Бұлар спора
түзбейді, бүршіктену арқылы ғана көбейе алады. Бұлардың көпшілігі әр түрлі
өндірістегі өнімдерді зақымдайды. Дегенмен олардың ішінде шаруашылық үшін
маңызды туыстары бар. Олар: Torulopsis және Mycoderma туысының өкілдері.
Torulopsis туысына жататын ашытқы саңырауқұлағы шар тәрізді келеді және
ашыту процесі барысында аз ғана мөлшерде спирт түзеді. Torulopsis кефир деп
аталатын өкілін қымыз және кефир сияқты сүт тағамдарын даярлауда
пайдаланады, ал Torulopsis utilius-тің тағамдық және мал азықтық ашытқы
саңырауқұлақтарды өндіруде үлкен маңызы бар [3]. Torulopsis биомассасын
сүт сарысуында өсіре отырып, сұйық белокты өнім “Промикс” алады, мұның
құрамында белок бастапқы сүт сарысуына қарағанда 2-3 есе артық. Ашытқы
белогымен байытылған “Провилакт” өнімі құрғақ майсыздандырылған сүтті
алмастырушы ретінде қолданылады [1]. Жемге ашытқы массасы жануардың
рационының құрғақ затынан 5-10% мөлшерінде қосылады.
Mycoderma туысына жататын ашытқы саңырауқұлағының
клеткасы ұзынша. Олар спирт түзе алмайды. Бірақ ортадағы бар спиртті және
органикалық қышқылдарды су мен көмірқышқыл газына дейін тотықтыра алады.
Құрамында спирті бар ішімдіктердің бетіне қонса, Mycoderma қатпарланған
қабықша түзеді де, оның иісімен дәмін бұза бастайды. Сонымен қатар
Mycoderma сүт тағамдарын, тұздалған көкөністерді бүлдіріп, сірке және нан
ашытқы саңырауқұлағын жасайтын өндіріске өте көп зиянын тигізеді.
Candida utilis, C.arborea-ны
биотехнологияда белокты биомасса алуға қолданады [3].
Ашытқы клеткасына барлық жасушалар секілді төрт
өсу фазасы тән: І – лагфаза, ІІ – логарифмдік өсу фазасы, ІІІ –
стационарлық фаза, ІҮ - өлу фазасы. Алайда ашытқылардың өндірісінде тек үш
өсу фазасын қарастырады, ал соңғы фаза ашытқы өндірісінде болмағаны жөн.
Лагфаза – ашытқы жасушасы қоректік ортаға енгеннен кейін
сонда беймделетін период. Олардың ферментті жүйелері биомасса синтезінде
құралады. Аминқышқылдардың, полифосфаттардың, рибонуклеин қышқылдарының
(РНҚ) активті синтезі жүреді. Жасушалар бүршіктенуге дайындалып, жасуша
пішінінің өзгеруіне байланысты массалары өзгереді. Ашытқылар бұл уақытта
көбеймейді. Бұл периодтың ұзақтығы жасушаның ферментті жүйесіне, егіс
материалының санына, қоректік субстраттың саны мен құрамына, температураға,
рН, культуралды ортаның аэрациясына және т.б. факторларға байланысты. Бұл
периодта жасушалар сыртқы ортаға сезімтал болып келеді.
Логарифмдік өсу фазасы - жасушалардың жылдам
көбеюімен сипатталады. Оларды қоректік және өсу заттарымен қамтамасыз
еткенде, сонымен қоса лимиттердің болмауы культуралды ортада бүршіктенетін
жасушалардың көп болуына әкеледі. Ашытқы биомассалары жас жасушалар пайда
болғанша үлкейіп, аналық жасушаға өсіп, жаңа генерация түзіп бүршіктенеді.
Бұл фазада ашытқы жасушасының максималды өсуі байқалады. Периодтың мерзімі
ортадағы қоректік заттың мөлшеріне және жасуша метаболизмінде түзілетін
өнімнің мөлшеріне байланысты. Периодты бірнеше рет қайталау нәтижесінде
процесте қоректік көздердің азаюы, ингибирлеуші өнімдердің пайда болуы
немесе ортаның физикалық қасиеттерінің өзгеруінен өсу жылдамдығы төмендей
береді. Ортаға қоректік заттарды үнемі толтырып отыру және зиянды заттарды
шығарумен логарифмді өсу фазасын шексіз жүргізуге болады. Ашытқы
клеткаларының қолайсыз жағдайларға төзу қабілеті бұл периодта жоғарылайды
[4]. А.Куктың анықтамасы бойынша бір ашытқы жасушасы орта
есеппен 25 жаңа жасушаны, кейде 40 жасушаны түзеді [11].
Стационарлы фазада жаңа ашытқы жасушаларының түзілуі тоқталады, себебі өсу
апаратына қоректік заттар жіберілмейді. Жасушалар өмір сүруін қамтамасыз
ету үшін қалған қоректік заттарды қолданады. Жасушалар пішіні жағынан
өседі, массасы да үлкейеді. Бұл фазада биомассаның өсуі ашытқы
массасынан 5-10 % -ды құрайды. Жасушалардың ферментті жүйелері өмір сүруге
қажетті алмасу процестеріне ауысады. Қоршаған ортада жасушалардың
төзімділігі жоғарылайды. Бұл фаза ашытқы өндірісінде ашытқы жасушаларының
пісіп – жетілуіне сәйкес келеді. Өлу фазасы -
микроорганизмдердің өсуі мен көбеюінің тоқталуымен сипатталады. Жасуша
массалары кішірейеді, себебі барлық қоректік заттар алдыңғы фазада
қолданылған. Жасушалар өмір сүруі үшін өздерінің қор заттарын пайдаланады.
Жасуша автолизі байқалады. Ашытқы өндірісінде бұл фаза қарастырылмайды,
себебі ашытқыларды культуралды ортадан бөліп алады. Ол тек (авария)
қолайсыз жағдайда болуы мүмкін, мысалы сепаратор бұзылуы кезінде, сол кезде
жетілген ашытқылар ұзақ уақыт құрылғыда тұрып қалады.
Ашыту құрылғысынан биомассаны бөліп алуды
жоғарылату үшін технологиялық процесте лагфазаны минимумға түсіріп,
логарифмдік фазаны ұзартып жүргізу қажет [4].
Аскомицеттер мицелий түзбейтін, клетка пішіні сопақша келген,
диаметрі 3-15 мкм-ге жететін ашытқылар. Аскомицеттер бинарлы бөлінеді
немесе аскоспоралар түзу арқылы жынысты жолмен (споралар арнайы клетка
ішінде – дорбада немесе аскыда дамиды) бүршіктеніп көбейеді.
Бүршіктеніп көбейгенде дамыған клетканың бетінде бір немесе бірнеше бүршік
пайда болады және оларға цитоплазма мен ядроның бір бөлігі кіреді. Аналық
және жас клетка арасы созылып тартылуы (жұқарған орны) азайып, белгілі бір
уақыт келгенде жас клетка бөлініп түсіп қалады. Аналық клетканың бетінде
перифериясы дөңгеленіп көтеріліп тұрған тыртық қалады. Бүршіктеніп көбею
жолы Saccharomyces туысы өкілдеріне тән. Бөліну арқылы көбейгенде
клетка ортасында екі қабырғалы қалқа пайда болып, кейіннен екіге ыдырап
бөлінеді (Schizosaccharomyces туыстығы).
Жынысты жолмен көбеюінде – екі ашытқы клеткалары
бірігіп (копуляция), арасындағы қабаты еріп кетеді. Ұрықтанған ядро 2
немесе 3 рет бөлінеді және 4 немесе 8 аскоспора пайда болады. Аскоспора
қабығы қалың болғандықтан, ортаның қолайсыз факторларына төзімді. Біраз
өсіп болған соң споралар жыныссыз көбейе бастайды [5]. Аскоспоралар
дөңгелек, ине және т.б. тәріздес болады. Saccharomyces ашытқыларында
тетраэдрлік асколар болады [4]. Эндоспоралар ескі ашытқы жасуша
культураларында пайда болады. Ашытқылардың мұндай мицелийлері жеке
жасушаларға – артро спораларға бөлінеді. Негізінен көбею дегеніміз -
ашытқылар жасуша санының артуы [6].
Көптеген ашытқылар хемоорганогетеротрофтыларға жатады. Олардың
қоректенуі мен энергия алуы органикалық қорек көздерінің арқасында жүреді.
Оттексіз жағдайда ашытқылар қорек көзі ретінде көмірсуларды пайдаланады.
Ал, оттегі жеткілікті жағдайда ашытқы клеткалары көмірсутектерді, майларды,
спирттерді және т.б. құрамы күрделі қосылыстарды пайдалануға қабілетті
болып келеді [3]. Тыныс алуы. Ашытқылар аэробты
жағдайда қоректік ортада глюкоза төмен мөлшерде болғанда АТФ-ты тыныс алу
процесінің есебінен алады. Көміртекті қосылыстардың көмірқышқыл газы мен
суға дейін тотығуы ашытқыларда 3 түрлі механизм бойынша жүреді. Олар:
үшкарбон қышқылы айналымы, глиоксилатты және пентозофосфаттық жол арқылы
жүзеге асады. Әрбір айналымның жүзеге асуы барысында клеткада
пиридиннуклеотидтердің түзілуі жүреді. Пиридиннуклеотидтер биосинтез
процесінің қайта қалпына келуіне немесе фосфор тотығуы барысында АТФ алуға
жұмсалады. Фосфордың тотығуы жағдайында НАД·Н электрон тасымалдау
тізбегінде электрон доноры қызметін атқарады. Ашытқыларда митохондрияның
оқшауланған ішкі мембранасында флавопротеидтер, убихинондар және
цитохромдар тәрізді белок тасымалдаушы электрондар болады. Көміртекті
байланыстардың спектрі ашытқылардағы ашу процесіне қарағанда, аэробты тыныс
алу процесінде кеңірек келеді [7]. Көмірсулар. Ішекте
тіршілік ететін тыныс алу процесіне қабілетсіз Arxiozyma telluris
ашытқысынан бөлек ашытқылардың барлық түрі аэробты жағдайда қорек көзі
ретінде глюкозада өседі. Сонымен бірге тыныс алуда субстрат ретінде
гексозаны да ашытқылар қолдана алады. Көптеген ашытқылар аэробты өсу
жағдайында әртүрлі қантты өнімдерді түзуге қабілетті. Мысалы қантты
спирттерді (сорбит, рибит, эритрит, маннит, инозит) және гликозидтерді
(арбутин, салицин) түзе алады. Май қышқылдары және н-
алкандар. Кейбір ашытқылардың түрлері ұзын тізбекті май қышқылдары мен н-
алкандарда аэробты жағдайда өсу қабілеттілігі бойынша басқа ашытқылардан
ажыратылады. Бұндай ашытқыларға Candida туысының өкілдері жатады [8]. Н-
алкандардың ассимиляциясы ашытқылардағы катаболизмнің бірінші стадиясы –
көмірсулы тізбектің соңғы атомының молекулалық оттегімен тотығуы секілді
тек аэробты жағдайда жүруі мүмкін. Түзілген спирт өзіне сәйке с май
қышқылдарына дейін тотығады және β-тотығу арқылы одан әрі қарай
екікөміртекті қалдық ацетил–КоА дейін тотығады. Үшкарбон қышқылы айналымы
немесе глиоксилат айналымында ең соңғы тотығу процестері жүреді.
Ашытқылардың н-алкандарда өсетіндері арнайы цитологиялық ерекшеліктерге ие.
Бұндай қасиетке ие ашытқы клеткаларын өте жұқа етіп кесіп қарағанда
гомогенді липопротеидті мембрана органелласының сыртын пероксисомалардың
қоршап жатқаны көрінеді. Пероксисоманың қызметі β-тотығу процесінің
ацетил–КоА дейін жүруіне жағдай туғызу болып табылады [8].
Біркөміртекті байланыстар. Шамамен ашытқылардың
20-ға жуық түрі көміртегі мен энергияның жалғыз көзі ретінде аэробты
жағдайда метанолда өсуге қабілетті келеді. Ашытқылардың метанолда жақсы
өсетін түрлеріне Candida boidinii, Candida methylica, Pichia polymorpha,
Pichia pastoris жатады. Бұл ашытқы түрлерінің барлығы – факультативті
метилотрфтылар, сонымен бірге олар көмірсуларда да жақсы өседі.
Ашытқылардың метанолдағы катаболизмі метанолдың оттегі қатысында тотығуы
және формальдегид түзілінен басталады. Бұл реакцияны құрамында ФАД
коферменті бар метанолоксидаза ферменті катализдейді. Флавинді
оксигеназаның қатысында Н2О2 түзіледі. Сондықтан метилотрофты ашытқылар улы
сутегінің асқын тотығын (Н2О2) су (Н2О) мен оттегіге (О2) дейін ыдырататын
каталазаларға бай келеді. Ортадағы формальдегид сосын құмырсқа қышқылы мен
көмірқышқыл газына дейін жалғасып тотығады. Бұл жерде тотығатын субстрат
молекулалық глутатионмен байланысқан түрде болады. 1 моль метанолдың
тотығуынан 1 моль НАД·Н түзіледі. Түзілген НАД·Н биосинтез процесіне немесе
электрон тасымалдау тізбегінде АТФ-тің генерациясы үшін электрон беретін
процестерге жұмсалады. Метанолда өсу барысында ашытқылар барлық клетка
компоненттерінің синтезіне көміртегінің жалғыз көзі ретінде тек қана
біркөміртекті фрагменттерді пайдалануы керек. Біркөміртекті байланыстардың
ассимиляциясы және С-С байланыстардың түзілуі метилотрофты ашытқыларда
ксилулозо-монофосфатты цикл арқылы жүзеге асады. Бұл циклдың кілтті
реакциясы метилотрофты ашытқыларда ғана кездесетін ксилулозо-5-фосфат пен
формальдегидтің бірге әрекет етуі және фосфоглицеринді альдегид пен
диоксиацетонның түзілуімен тікелей байланысты жүреді. Ксилулозо-5-фосфаттың
мөлшері тотығу және фруктозо-6-фосфаттың декарбоксилденуі есебінен көбейіп
отырады [9]. Ароматты байланыстар. Бірқатар Trichosporon
pullulans, Debaryomyces hansenii секілді ашытқылар фенол, резорцин, салицил
қышқылы және т.б. ароматы байланыстары бар қосылыстарда өсуге қабілетті
болып келеді. Ашытқылардың көбісі пуринді және пиримидинді негіздегі
гетероциклды байланыстарды көміртегінің көзі ретінде пйдалануға қабілетсіз
болып келеді. Алайда, жақында көміртегі мен азоттың көзі ретінде әртүрлі
пуринді байланыстары бар қосылыстарда тіршілік ете алатын Arxula
adeninivorans деген жаңа түр табылды. Ашытқылардың ароматы байланыстардағы
катаболизмі β-кетоадипин жолымен жүреді [8]. Температура.
Ашытқылардың көптеген түрлері төменгі 0-50С, ал жоғарғы -30-400С
температурада өсе алады. Барлық ашытқылар 20-250С бөлме температурасында
өсуге қабілетті келеді. Бірқатар ашытқылар, мысалы Kluyveromyces
thermotolerans, Arxiozyma telluris, Candida tropicalis, 450С-тан жоғары
температурада өсе алады. Ал, олардың ең төменгі өсу температурасы 0-50С
аралығында, сондықтан оларды жоғары температураға төзімділігіне байланысты
термотолеранттылар деп атауға болады.
Жылықанды жануарлардың мүшелерінде тіршілік ететін ашатқылардың
бірнеше түрі бар. Мұндай түрге, мысалы, қояндардың ішек жолында тіршілік
ететін Cyniclomyces guttulatus түрі жатады. Бұл ашытқы барлық өмірлік
айналымдарын жануар ағзасының температурасымен байланыста атқарады.
Сондықтан олардың өсу температурасының диапазоны өте қысқа, 30-400С
аралығында болады (психрофобтылар). Өте сирек
жағдайда 00С температурада жақсы өсетін ашытқылар кездеседі. Егер мұндай
ашытқылардың өсуінде ең жоғарға температура 20-250С-тан төмен болмаса, онда
олар суыққа төзімді немесе психротолеранттылар деп аталады.
Психротолерантты ашытқылардың түріне әдетте базидиомицетті ашытқы өкілдері
жатады. Егер ашытқылардың өсуінде ең жоғарға температура 200С-тан төмен
болса, онда психрофильді ашытқылар деп бөлу ұсынылады. Психрофильдерден
штамдардың арасында Leucosporidium scottii, Mrakia frigida түрлері
кездеседі. Бұл ашытқыларды тундра топырағынан немесе антарктиданың суынан
бөліп алады. Психрофильдерге сонымен бірге базидиомицетті ашытқыларға
жататын Cryptococcus, Bullera, Sporobolomyces және т.б. штамдары жатады.
Аскомицетті ашытқылардан психрофильді түрлері белгісіз [9].
Ашытқылар – білгілі бір мөлшерде суық сүйгіш эукариотты микроорганизмдердің
тобына жатады. Ашытқылардың бұл қасиеті кейде ашытқыларды әртүрлі
субстраттардан бөліп алуға мүмкіндік береді [9]. Ортаның қышқылдығы.
Ашытқы саңырауқұлақтарының өсуінде қолайлы pH мөлшері орташа қышқылдылық
(pH 4-6) жағдайында болады. Кейбір ашытқылардың түрлері қышқылды ортада
өсуге қабілетті келеді. Мысалы, бірқатар Saccharоmyces cerevisiae штамдары
pH 2,5-3 болғанда жақсы өседі. Ашытқылардың ішінде жануарлардың ішегінде
тіршілік ететін Cyniclomyces guttulatus штамы қышқылға тұрақты келеді, ол
pH 2 жағдайында өмір сүре алады. Практикалық
тұрғыдан ашытқылардың барлық түрі pH 4-4,5 диапазонында өсе алады. Көптеген
жайғдайларда мұндай ортада тек қана ашытқылар мен мицелийлі саңырауқұлақтар
ғана өседі [9]. Өсу ингибиторлары. Ашытқыларды өсіру үшін
актиномицеттер мен саңырауқұлақтардың әртүрлі механизмі барысында түзілетін
көптеген өнімдерді пайдаланады. Олардың ішінде циклогексимид,
хлорамфеникол, флуконазол, амфотерицин В деген өнімдер ашытқылардың өсуі
барысында кеңінен қолданылады.
Циклогексимидті (актидион) ортаға полирибосомада цитоплазматикадағы қызмет
атқаратын белоктың синтезін жүргізу үшін қосады. Бұл антибиотикке әртүрлі
ашытқылардың сезімталдығы түрліше болып келеді.
Хлорамфеникол митохондриядағы белоктардың синтезін
тездетеді, бірақ цитоплазмадағы белок синтезіне қатысы жоқ. Глюкозаның
жоғары концентрациясы хлорамфеникол қосылған ортада Saccharоmyces
cerevisiae дақылының өсуін ашу есебінен жүргізеді. Бірақ глюкозаның
концентрациясының төмендеуі ашытқының өсуін тоқтатады [10]. Ашытқылардың
тіршілігінде биотин витаминінің маңызы зор. Сахаромицеттер биотинді өздері
синтездей алмайтындықтан, ол қоректік ортаның құрамына енгізілуі қажет.
Витаминнің 0,5-1,8 мкг мөлшері 1 г ашытқыда болады. Ашытқыда тағы бір
өсуді реттеуші мезоинозид бар [11].
1.2 Жемдік белок алуда ашытқыларды пайдалану Мал
шаруашылығының қазіргі кезде дамуына байланысты оларды толыққанды жемдік
ақуызбен қамтамасыз ету маңызды мәселелердің бірі болып отыр. Ауыл
шаруашылығы жануарларын және үй құстарын қоректендіру үшін жемнің
жетіспеуіне байланысты белок көзі ретінде микробты биомассаға аса назар
аударылуда [12]. Жануарлар қорегіндегі белоктың жетіспеушілігін жою құралы
ретінде арзан шикізатты пайдаланатын микробты биомасса өндірісін
қарастырады. Көптеген микроорганизмдер ішінен ашытқылар биомассасы
практикалық тұрғыдан бағалы және құнды болып саналады, өйткені олар
тағамдық және микробиологиялық өнеркәсіпте кеңінен қолданылады [13].
XIX ғасырдың басында құрамында орташа есеппен 52% ақуызы бар
сыра ашытқылары азық ретінде қолданыла бастады. Азықтық қоспаларды өндіруде
ең алғаш Германияда Candida туысының ашытқылары өндірісте қолданысқа
енгізілді. Ашытқылардың тағамның құрамына қосылуы сол елдің халқын Бірінші
және Екінше дүниежүзілік соғыстарда белоктық ашығудан сақтап қалды [14].
Сүрлемге ашытқылар қосуды
XX ғасырдың 30-жылдарында А. А. Гардер ұсынды. Қазіргі эерттеулер қиын және
сүрленбейтін азықтарға ашытқы микроорганизмдерін қосудың қажет екенін
көрсетті. Ал оңай сүрленетін өсімдіктерден бұл ашытқыларсыз да сапалы
сүрлем алуға болатыны белгілі [15]. Азықтық ашытқыдан өндірілетін белоктар
жемдік қоспа ретінде мал шаруашылығында XX ғ. екінші жартысынан бастап
қолданыла бастады. Өндірілген белокты жемнің құрамына қосқанда, жемнің
құндылығы алмаспайтын аминқышқылдар мен витаминдердердің дәрежесіне
байланысты жақсарады. [15].
Жемдік ашытқыларды өндіру Ресейде 1930 жылдардың басында қолға алынды. Ауыл
шаруашылығынан қалған сабан, жүгері собықтары сияқты қалдықтарды күкірт
қышқылымен гидролизге ұшыратып, гидролизаттарды бейтараптандырады және
оларды Saccharomyces cerevisiaе ашытқыларын өсіру үшін пайдаланды. Алайда
ауыл шаруашылық шикізаттарын зауыттарға тасымалдау қымбат болғандықтан бұл
әдіс тек жергілікті маңызға ғана ие болды [3].
1973 ж КСРО - да дүние жүзіндегі ең алғаш
азықтық ақуыз зауыты (жылына 70 000 т.) іске қосылды. Шикізат ретінде
мұнайдан бөлініп алынған алкандар және көмірсуларда тез өсуге қабілетті
ашытқылардың бірнеше түрі қолданылды: Candida maltosa, Candida
guilliermondii, Candida lipolytica. Кейіннен мұнай өңдеуден қалған
қалдықтар ашытқы ақуызын өндіру үшін негізгі шикізат болып, өндіріс 1980
жылдары қарқынды дамып, өнімі 1 млн. тоннаны құрады. КСРО басқа елдерге
қарағанда ақуызды 2 есе көп өндірді. Бірақ әрі қарай мұнай көмірсуларында
өсетін ашытқы ақуызының өндіріс масштабы күрт төмендеді. Бұған 1990
жылдардағы экономикалық дағдарыс және де өндіріске байланысты көптеген
спецификалық проблемалар себеп болды. Осы мәселелердің бірі ол –
канцерогенді қасиетке ие дайын азықтық өнімді мұнай қалдықтарынан тазарту
қажеттілігі болды. Ресейде ақуыз қоспаларының негізгі көзіне жататын сояны
өсіруге жарамды аудандар өте аз болғандықтан, n-парафиндерде ашытқылардың
көп тонналық өндірісі орнады. Жылына 70-тен 240 мың тоннаға дейін ақуыз
өндіретін бірнеше зауыт жұмыс істеп, шикізат ретінде тазартылған сұйық
парафиндер қолданылды.
1980 жылы Ұлыбританияда глюкоза мен бейорганикалық азоттың қатысында
өсірілген Fusarium graminearum саңырауқұлағының ақуызын тағам ретінде
қолдануға салтанатты түрде рұқсат берілді. Ақуыз
продуценттерін культивирлеуге арналған көмірсу көзінің біріне-метил спирті
жатады. Оны ағаш, сабан, өңдіріс қалдықтары сияқты субстраттардан микробтық
синтез әдісімен алуға болады. Субстрат ретінде метанолды қолдану оның
химиялық құрылымына байланысты қиындық тудырады: метанол молекуласында
көміртегінің бір атомы бар, ал көпшілік органикалық қосылыстардың синтезі
екі көміртегілік молекулалар арқылы жүзеге асырылады. Көміртегінің және
энергияның жалғыз көзі ретінде метанолда ашытқылардың 25-ке жуық түрі өсе
алады, соның ішінде Pichia polymorpha, Pichia anomala, Yarrowia lipolytica.
Бұл субстратта ең жақсы өсетін продуценттерге бактериялар кіреді, себебі
олар минералды тұздар қосылған метанолда өсе алады [16].
"Ақуыз жетіспеушілігі" мәселесін шешуде микробологиялық
синтез тәсілімен азықтық ашытқылардың өнеркәсіптік өндірісі перспективалы
болып табылады. Өнеркәсіпте алынатын азықтық ашытқылар ақуыздың
(алмастырылмайтын амин қышқылдарының құрамы бойынша), дәрумендер кешенінің,
липидтер мен басқа да биологиялық белсенді заттардың сапасы бойынша өсімдік
және мал ақуыздарынан кем түспейді, ал жеке көрсеткіштер бойынша олардан
асып түседі [17]. Жемдік ашытқылар –
құндылығы жоғары белокты - витаминді өнім. Ашытқылар синтездейтін микробтық
белок сіңірілу және аминқышқылдар мөлшері бойынша жануар текті белоктардан
басым түседі, басқа жемдердегі белоктардың бағалығын арттырады. Жануарлар
организмінде жемдік ашытқылардың белоктары 95 % - ға дейін қорытылады.
Белоктың құрамына кіретін күкірт пен күкірт қосындылары аминқышқылдар
түзілу процесіне қатысады. Ашытқылардың ферменттік жүйесі аминқышқылдардың
сіңірілу және белок синтезі процестерімен тығыз байланысты. Сонымен қатар
ашытқылар құрамындағы фосфор мен кальций қаңқаның дұрыс қалыптасуында
маңызды рөл атқарады. Ашытқылардың құрамына кіретін В тобы витаминдері
майлар метаболизмінің реттеуішілері болып табылады. Жемдік ашытқыларды
пайдаланудың қарсы көрсеткіштер жоқ және жемдік ашытқыларды шектен тыс
қолдану қосымша құбылыстарды тудырмайды [18]. Биологилық продуценттерді
таңдау. Белоктың продуценті ретінде таңдалып алынған микроорганизмге
қойылатын маңызды талаптар:
o Шикізаттан жоғары мөлшерде өнім немесе өнімдерді шығаруы
керек ;
o Жоғары жылдамдықта өсуі керек;
o Тұрақтылығы мен жағдай талғамайтын болуы қажет ;
o Көміртекті энергетикалық субстратта продуценттің жоғары
дәрежеде өсуге қабілеттілігінің болуы керек;
o Дақыл өзінің метаболизмінің өніміне тұрақты болуы керек.
Бұл әсіресе культуралық сұйықтықтың рециркуляция процесі
үшін өте мағызды.
o Дақыл өсіру барысындағы әртүрлі жағдайларға тұрақты болуы
керек;
o Жоғары мөлшерде белок түзу, алмаспайтын аминқышқылдар,
витаминдердің микроб клеткасындағы белгілі бір мөлшері,
басқа да метаболиттерді өсу ортасында түзу секілді дақылдың
дайын өнімді түзуге икемділігінің болуы керек;
o Жақсы фильтрлену, сепарирлену, флотациялану және өсіру
температурасы және т.б. технологиялық талаптарға сай болуы
керек;
o Жануарларға зиянының болмауы керек;
o Адамдарға потогенді болмауы керек. Кейбір адамдардың
микроорганизмдердің белгілі бір түрлеріне аллергиясы болуы
мүмкін, бұл қолданылатын продуценттің потогенді емес
екендігіне жауап бермейді. Егер өндірісте
бактериялар, ашытқылар немесе зең аңырауқұлақтарын таңдауға
мүмкіндік болса, онда барлық факторлардың жиынтығын ескеру
қажет. Бактериялар жылдам өсіп, белок жинақтауы мүмкін (80%-
ға дейін), бірақ ашытқылармен салыстырғанда нашар
фильтрленеді және нашар сепарирленеді. Мицелийлі зең
сағырауқұлақтарының ашытқылар мен бактериялардан
айырмашылығы олардың құрамында аминқышқылдардың аз ғана
мөлшерінің болуында жатыр. Аминқышқылдарының жоғары
мөлшерде болуы, азықтық өнімнің сапасын түсіреді. Мицелийлі
зең саңырауқұлақтары сонымен бірге көмірсулардың көптеген
түрлерін пайдалануға қабілетті және тағам өнеркәсібі мен
ауыл шаруашылығының қатты қалдықтарын (пішен, сабан және
басқа да өсімдік шикізаттары) субстрат ретінде пайдаланып
жақсы өсе алады. Мицелийдің талшықты құрылымы фильтрацияның
арзан әдістерін қолдануға мүмкіндік береді. Алайда, зең
саңырауқұлақтары баяу өседі (3-7 тәул.) және мицелий
түзіп ортаны улы өнімдермен ластайды.
Өндірістік жағдайда көмірсу және целлюлоза құрамды өсімдік қалдықтарын
қолданып дақылдауда ашытқыларды және зең саңырауқұлақтарын пайдаланады.
Ашытқыларды сұйық субстраттарда, ал зең саңырауқұлақтарын өсімдіктердің
қатты шикізаттарында дақылдайды.
Азықтық ақуыз алуда микроорганизмдерді өсіру үшін ферментациялық
сатылар таңдалып алынады. Егер ферментацияның мақсаты – белокты барынша
жоғары жинақтайтын микроорганизмдердің негізінде азықтық өнім алу болса,
онда ферментациялық процестер аэробты жағдайда жүргізіледі. Көп жағдайда
ферментациялық процестің үздіксіз және периодты кезеңдері қолданылады.
Ферментацияда қолданылатын үздіксіз процестер өнімді болып келеді.
Уақытты тұрақты ұстау және құрал-жабдықтарды пайдалануда шығын аз, сонымен
қатар процесті бақылау мен автоматтандыру мүмкіндігі жоғары болып келеді.
Азықтық мақсатта биомасса өндіруде үлкен көлемде ағаш гидролизаттарын,
сульфиттік сілтіні, шымтезекті, спирттерді, көмірсутектерді, органикалық
қышқылдарды өңдеуде ферментацияны асептика ережелерін сақтамай-ақ
жүргізуге болады. Негізгі ферментациялық процесс үздіксіз өсіру әдісі
арқылы жүргізілетін болса, онда ферментацияны бірсатылы реакторда немесе
каскадты реакторда ұйымдастыруға болады. Каскадты реактор бір аппараттан
тұрса да бірнеше бөлімдерге бөлінген. Көпсатылы процесті дақылдардың
шикізат көздерін үздіксіз қолданатын жағдайларында және қиын тотығатын
субстраттарды өңдеу барысында пайдалану тиімді болып табылады.
Ферментацияның периодты процесі барысында параллель және бір-біріне
тәуелсіз бір немесе бірнеше құрылғылар жұмыс істейді. Егер құрылғылар саны
бірнешеу болса, онда жұмыс кезеңдік тәртіп бойынша жүргізіледі. Аспаптың
біраз бөлігі ферментация жағдайында болса, қалған кішкене бөлігі жуу және
стерилизациялау режимінде болады.
Микробиологиялық өнімді алу тереңдік, тереңдік гетерофазалық немесе
беттік өсіру технологияларына тікелей тәуелді.
Тереңдікте өсіру әдісі сулы фазада жүргізіледі. Микроорганизмдерді өсіретін
ортаға тұз ерітінділерін, ерітінді жағдайындағы органикалық шикізаттарды,
егілетін материалды салады. Тереңдікте өсіру әдісі әсіресе өндірістік
биотехнологиялық процестерде кеңінен қолданылады. Бұл әдісті қолданылатын
субстраттар қатты фазада болмауы керек. Сондықтан тереңдікте өсіру
барысында сүт сарысуы, шымтезек, спирт және т.б. шикізаттарды пайдаланады.
Бұл жағдайда сапалы белок алу үшін ашытқы дақылдарын пайдаланады.
Тереңдікте өсіру әдісінде көмірсулы ортада өсірілген азықтық ашытқының
биомассасындағы маңызды деген компоненттердің орташа көрсеткіштері, яғни
ашытқы биомассасының құрамы:
Ақуыз 40-58%;
Көмірсулар 11-23%;
Липидтер 0,5-5%;
Лизин ашытқылардың сульфитті пішен
гидролизаттарында жинақтаған
биомассасында 6-7%;
ашытқыларды қалдықтарда өсіргенде
жинақтаған биомассасында ~4%.
Ылғалдылығы 10%
Күл мөлшері 7-10%.
Гетерофазалы тереңдікте дақылдау – суспензияны және жүгері собығының,
картоптың және т.б. дақылдарды субстрат ретінде ортаға қосып сұйық фазада
жүргізіледі. Бұл жағдайда микроорганизмдердің қоректенуі микроорганизмдер
сұйықтықта болса да ортаның бетінде жүруі мүмкін. Продуцент-микроорганизм
ретінде ашытқылардан Candida туысының өкілдері, зең саңырауқұлақтарынан
Fusarium, Chrysosporium, Aspergillus, Myrothecium туысының өкілдері,
бактерия культурасынан Cellulomonas туысы өкілдері, целлюлоза ыдыратушы
қасиетке ие ашытқылардан Saccaromyces, Candida туысының өкілдері
қолданылады. Ферментация процесінің нәтижесінде бастапқы шикізаттың
қалдықтары мен микробтың биомассасының қосындысынан құралған құрамында 20%-
ға дейін белок бар өнім алынады.
Беттік дақылдау (қатты фазалы ферментация) өсімдік массасының жеңіл
ылғалданған (ылғалдылық 25-75%-ға дейін) массасында жүргізіледі. Субстрат
ретінде сабан, ағаш үгінділері, жүзім езбелері, кебек, майдаланған картоп
және т.б. әртүрлі қалдықтар пайдаланылады. Микроорганизмдердің өсуі қатты
фазада субстрат - су - ауа аралығында жүреді, бірқатар жағдайларда
субстраттың ішкі бөлігінде жүруі мүмкін.
Қатты фазалық ферментациялауда құрамында крахмал бар қалдықтарда
(картоп, банан) белоктың мөлшері 2,5-6,5 %-дан 17-20 %-ға дейін
жоғарылайды.
Ақуыз өндіруде техникалық жағынан ең тиімді дақыл – ашытқылар болып
табылады. Ақуыз продуценттері ретінде көбінесе қолданылатын организмдер –
полиплоидты мутантты ашытқылар. Олардың жасушаларының көлемі дәстүрлі ақуыз
продуценттеріне қарағанда 2 есе үлкен. Қазіргі уақытта ірі масштабтағы
өндіріс үшін қажетті қасиеттерге ие микроорганизмдердің 2 тобы белгілі: бұл
n-алканда өсетін (қалыпты көмірсулар) Candida ашытқылары және метанолда
өсетін Methylophillus methylotrophus бактериялары болып табылады.
Ашытқы клеткасы бір тәулік ішінде өзінен 40 есе асып түсетін қоректік
заттардың мөлшерін өндіре алады. Ашытқылардағы көбеюдің жылдамдығы, үлкен
көлемде алуан түрлі заттарды синтездеу және өсімдік пен жануар жасушалары
жүзеге асыра алмайтын биохимиялық процестерді жүргізу мүмкіндігі өндірісте
жоғары бағаланады. Бұл ерекше қасиеттері ашытқыларды көптеген өнімдердің
өндірісінде қолдануға, сонымен қатар ақуыздың негізгі өндірушілеріне
айналдырды. Қазіргі таңда ақуыз өндірудің 2
бағыты алға қойылды: адам тағамы үшін және мал азығы үшін ақуыз өндіру.
Екінші бағыт толығымен меңгерілді. Арнайы кәсіпорындарда микроорганизмдер
көмегімен азықтық ақуыз және ауылшаруашылық жануарларының азығындағы ақуыз
тапшылығын ликвидациялау (жою) мақсатында басқа да өнімдер алынып жатыр.
Микробтық ақуыз алмастырылмайтын аминқышқылдарына бай екендігі анықталды
(лизин, треонин, триптофан, метионин, изолейцин, фенилаланин, тирозин).
Оның аз мөлшердегі қосындысы азықты құнарлы етеді. Микробтық ақуызды алу
тәсілі — индустриалды, ол ауа райына да, маусымға да тәуелді емес.
Солтүстікте де және экваторлық мемлекеттерде де қолдануға болады. Бұл
орайда, биотехнологияда қолданылатын ашытқылардың өте жоғары өнімділігімен
ерекшеленетіндігі маңызды болып табылады. Микробты биомассаның өндірісі –
ең ірі микробиологиялық өндіріс болып табылады. Микробты биомасса үй
жануарлары, құстар мен балықтар үшін сапалы ақуыздық қоспа бола алады.
Микробты биомассаның өндірісі әсіресе үлкен масштабта сояны
культивирлемейтін мемлекеттер үшін маңызды (соя ұнын азыққа дәстүрлі
ақуыздық қоспа ретінде қолданады) [19].
Мал шаруашылығының материалды-техникалық
базасын дамыту үшін бізге азықтық базаны дамыту қажет. Барлық елдерде
азықтық ақуыз жетіспегендіктен азықтық ашытқыны қолдана бастады. Мал
шаруашылығын ақуыз азықтарымен қамтамасыз ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz