Ашытқы жасушасының құрылысы
Аннотация
Бет. , сурет. , табл. , библ.
Нан ашытқылыры, флавоноидтар, көк шәй экстаркты, аэрация, ашыту, штамм,
меласса, ашытқы сепараторы, нуклеопротеидтер, культивирлеу, Saharomyces
cerevisiae, этил спирті, пресстелген ашытқылар.
Бұл курстық жұмыстың мақсаты болып биологиялық стимулятор қолдану
арқылы нан ашытқыларының активтілігін жоғарылауын зерттеу болып табылады.
Қазақыстанда өнеркәсіп орындарындағы нан ашытқылар жасау технологиясы
ескірген. Бұл процестерді жаңарту үшін жаңа технология енгізу қажет.
Сондықтан бұл дипломдық ғылыми жұмыс актуалды мәселеге арналған болып
табылады, және ұсынылып тұрған әдіс биологиялық стимулятор қолданып нан
ашытқыларының активтілігін жоғарылатып шығару Қазақстан Республикасының
өнеркәсібіне сәйкес, өйткені флавоноидтар қан тамырларының жарақат алуына
қарсы әрекет жасайды және жүрек ауруларын алдын алу үшін қолданылады.
Флавоноидтар аллергияға қарсы, вирус және ісікке қарсы нәтиже береді.
Флавоноидтардың қасиеттерінің бірі болып – металлдардың ауыр ионын
біріктіріп берік комплекс түзуі болып табылады, соның арқасында соңғы
каталитикалық әрекеттесуге қарсы болады.
Ашытқылар белгілі бір биотехнологиялық қасиеттермен сипатталады:
ферменттік белсенділігімен, күштілігімен, генеративтік белсенділігімен,
ашыту комплексі көрсеткішінің жоғарылығымен, мысалы, газ түзу жылдамдығы
және газ түзу мүмкіндігі. Ашытқылардың физикалық күйі мен биохимиялық
белсенділігі белсенділігі көбінесе ұн структураларының құрылымына, дайын
өнім формасы және көлеміне байланысты.
Нан заводтарында пайдаланылатын пресстелген ашытқылар сақтау барысында
қасиеттері тұрақсыздығымен және өзгергіштігімен сипатталады, осыған
байланысты нан пісіру кезінде ашытқылардың биотехнологиялық қасиеттерін
көтеру қажет.
Анықтамалар
Нан ашытқылары – ашытқы жасушаларының биомассасы, құрамында биологиялық
белсенді заттармен және ферменттік белсенділігімен қамтылған, ол интенсивті
ашытумен қамтамасыз етеді.
Пресстелген нан ашытқылары – белгілі бір түр ашытқылар жасушаларының
жиналуы, интенсивті ауаны жіберу арқылы ерекше жағдайда өсірілген.
Штамм – бұл микроағзалардың бір түрінің культурасы, әртүрлі бастамадан
және әртүрлі уақытта бөлініп алынған.
Этил спирті - Saharomyces cerevisiae қант ашытқысы арқылы анаэробты
ашытуға қолданылатын өнім.
Меласса – ашытқы өндірісінде пайдаланылатын басты өнім.
Культивирлеу – микроағзалар өсіру, арнайы жасалған ортада жасушалар
және ұлпалар өсіру.
Флавоноидтар – табиғи нутриенттер, маңызды биологиялық белсенді
структуралық элементтері бар функционалды тағам өнімдерін шығаруда қажет.
Көк шәй экстракты – ұнтақ тәрізді ылғалдылығы 4 %, сарғыш түсті, көк
шәйға тән иісі мен дәмі, бөтен қоспалары жоқ, суда ерігіш.
Аэрация – жасушаларды үздіксіз ауамен қамту, пайда болған диоксид
көміртегін жою, ашытқы жасушаларының салмағын ұстап тұру. Басты міндеті
ашытқыларды ауамен қамтамасыз ету, суда ерітілген күйде.
Бражка – күрделі көп компонентті жүйе, құрамы судан (82-90 мас. % ),
құрғақ заттар (4-10 мас.%) және этил спирті ұшқыш қоспалар (5-9 мас.%)
немесе 6-11 %. Бражкада кішкене мөлшерде көміртек диоксиді болады.
Ашытқы сепараторлары – ашытқылардан бражканы бөліп алу нәтижесінде
ашытқы суспензиясын бөліп алу үшін пайдаланылады.
Нуклеопротеидтер – ашытқы ақуызының маңызы зор көрсеткіші, ол
жасушалардың қалыпты өсуін қамтамасыз етеді.
Дәрумендер – органикалық заттар қоспасы, организмде жүріп жатқан
химиялық және фотохимиялық прцесстердің биокатализаторы болып табылады.
Қысқартылған сөздер
М.О. – микроорганизмдер
C.cerevisiac – caccharomyces cerevisiac
БАВ – биологиялық активті заттар
КШЭ – көк шәй экстракты
АШ – ашытқылар штаммалары
g және g1 – кептіруге дейінгі және кейінгі массасы
Х1- ылғалдылығы
ТК – таза культура
ҚО – қоректік орта
КТК – кәдімгі таза культура
сағ. - сағат
m1 – алынған ашытқылар мөлшері, г
m0 – отырғызылған ашытқылар мөлшері, г
б – ашытқыларды өсіру ұзақтығы
ҚЖА – құрғақ жарты фабрикат ақуыз
Нормативтік сілтемелер
Бұл курстық жұмыста келесі нормативтік сілтемелер пайдаланылған:
СТ РК 1,5 – 2004 ҚР мемлекеттік стандарттау жүесі
СТ РК 1,14 – 2004 ГСС РК Ұйым стандарты. Құрылым түрі және реті
СТ РК 1,12 – 2000 нормативті мәтіндік құжаттар
ГОСО 3,001 – 2000
1. Аналитикалық шолу
1.1.1 Қазақстанның нан пісіру өндірісі және оның даму жетістіктері
Қазақстан Республикасының Президентінің жолдауы бойынша
Қазақстанның БСҰ-ға кіруінің барысында үкімет аграрлық секторды қолдаудың
лайықты деңгейін сақтап қалуы және өнеркәсіп орындарын БСҰ жағдайында
тиімді жұмыс істеуге дайындау жөніндегі жүйелі бейімдеу шараларын іске
асыру керек. Сондықтан да биотехнология бағыттарын дамыту керек.Ашыту
өндірісінде престелген және құрғатылған ашытқы өндіріледі. Негізінен олар
нан пісіру үшін қамыр ашытуда, кондитер және консерві өндірісінде
қолданылады. Одан басқа оларды шикізат ретінде витамин өндірісінде D және
B2 витаминдерін алуда, медицинада-бір қатар емдік препараттарды, нуклеин
қышқылдарын және түрлі ферменттерді алуда, микробиологияда-қоректік
орталарды дайындау үшін қолданылады. Бүгінде алдына қойылған маңызды
мақсаты болып: ауыл шаруашылығының өсімдік культурасын және жануарлардың
өнімділігін жоғарылатуға, ауыл шаруашылық культураларының жаңа түрін құру,
қоршаған ортаны қорғауға және минералды ресурсты алуда, энергияның пайда
болуына жаңа экологиялық таза процестерді құруға қалдықтарды тұтыну болып
саналады.Кез келген биотехнологиялық процестердің маңызды мақсаты болып
технологияны және оның аппаратураларын ғылыми негізде оптимизациялау және
өңдеу болып саналады
Ашытқы заводтары жеке кәсіпорын ретінде өткен ғасырдың ортасында
пайда болған. Ашытқы өндірісінде негізгі шикізат ретінде ашытқы
клеткаларының өсуі мен көбеюі үшін қоректік заттарға байытылған дән
қолданылған.
XX ғасырдың басында нан пісіру өндірісінде қымбат дән шикізаты орнына
қызылша қанты өндірісіндегі қалдық-меласса қолданылды. Ашытқылармен қоса
спиртті де өндірген. XX ғасырдың ортасында ашытқы технологиясы өзгерді.
Бұған өз септігін биология және биохимия облыстарындағы жетістіктер
тигізді. Бұл нан ашытқыларын меласса орталарында өсіру технологияларын
және жабдықтарды жаңаландыруды қамтамасыз етті. Сол кездерде ашытқы
өндірісінде Р.В. Гивартовский, Е.А.Плевако, И.А.Мельцер және т.б. сияқты
ғалымдардың жұмыстары техникалық прогреске әкелді. Соңғы жылдарда ашытқы
өндірісінде өндіріс күштері жаңа құрылыстар мен прогресивті технологияны
ендірумен жаңартылды. Мысалыға, ашытқыны өсірудің үздіксіз жүйесін
ендірумен байланысты өндірісті 15-20% өсірді. Қазіргі уақытта 8-12
араластыру қысқалығында перспективті режимдер құрастырылып, өндіріске
енгізіле бастады.. Сонымен бірге дайын өнімнің сапасы да өсті.
Престелген және өнімдердің сапасын, ашытқылардың бөлінуін суды үнемдеуді
және т.б. жоғарлататын жаңа әдістер құрастырылып өндіріске енгізілді. Көп
көңіл ашытқы өндірісіндегі өсу аппараттарына, ауа жүйелеріне, қорғатқыш
агригаттарға, автоматизация және механизация процестеріне аударылды.
Сонымен бірге активті ферменттері бар ашытқы сапалы құрғақ ашытқыны алуға
арналған заттар сұрыпталуда.
Ашытқы өндірісіндегі технико-экономикалық көрсеткіштердің жоғарлауы
үшін жұмысшылар жаңа жабдықтарды, престелген және құрғақ өнімдерді алудың
технологиялық режимдерін, өндірісте қолданылатын шикізаттарды есептеуді,
нормадан ауытқыған технологиялық процестерді дұрыс коррекциялауды білуі
шарт. - Ашыту өндірісі, тамақ өндірісі, ауылшаруашылық шикізатын өңдеумен
айналысады. Мұнда технологиялық процестің қандай да бір сатысында
микроорганизмді қолдану шектелген. Осы саладағы микрооргаизмдер үшін арнайы
технологиялық жабдықтардың азырақ көлемі бар. Берілген топтағы өндіріс жеке
тамақ өндірісі құрамына кіреді.
- Өндірістің негізгі сатысы бұл микроорганизмдерді культивирлеу.
Технологиялық белгілері бойынша оларды екі топқа бөлуге болады:
- Микроорганизмдердің көп мөлшерде биомассасын алумен байланысты көп
тонналы өндіріс. Осы өндірістің негізгі технологиялық құрал - жабдық түрін
анықтайтын сипаттамасы – түптік культивирлеу. Бұл жерде бөгде микрофлораның
түсу мүмкіншілігі өте аз болғандықтан, жоғары дәрежелі асептиканы қажет
етпейді.
Қойылған мақсаттарды іске асыру үшін Қазақстанда қазіргі заманғы
өнеркәсіпті құру қажет. Сондықтан да дүниежүзілік, отандық тенденциялар,
биотехнологиялық салалардың даму перспективалары, биотехнологиялық
өндірістердің технологиялық деңгейлерінің дүние жүзілік талаптары мен
стандарттары негізінде бакалавр – биотехнолог технологиялық процестерді
жобалаудың әдістерін, рентабельді өнеркәсіптік өндірісті ұйымдастыруға
мүмкіндік беретін салалар мекемелерін реконструкциялау немесе құрылыс
кезінде эффективті шешімдерді қамтамасыз ететін жобаларды білуі тиіс
1.1.2 Ашытқыларға жалпы сипаттама
Ашытқы саңырауқұлақтары – бір клеткалы қозғалмайтын және
бактериялардан шамамен алғанда он еседей ірі микроорганизмдер (15-сурет).
Табиғатта бұлар кең тараған. Клетка пішіні әр түрлі: дөңгелек, сопақша және
таяқша тәрізді болады. Ашытқы саңырауқұлақтары клеткасының мөлшері 8-10
микронға тең. Оларда қозғалу органеллалары болмайды. Клетка сыртында қабығы
бар. Цитоплазмада ядро, вакуоля және басқа да (май, гликоген, валютин)
заттар кездеседі. Ашытқы саңырауқұлақтарын адам баласы қолдан өсіріп, өз
шаруашылығында пайдаланады. Ал, табиғатта жабайы ашытқы саңырауқұлақтар да
болады. Олар ауыл шаруашылық өнімдерін зақымдап едәуір зиянын тигізеді.
Ашытқы саңырауқұлақтарының адам баласына пайда келтіретін түрлерін біз
мәдени ашытқы саңырауқұлақтар деп атаймыз. Ашытқы саңырауқұлақтар
өнеркәсіпте кең қолданылады. Олар қантты ашытып, көмір қышқыл газы мен
спирт түзеді. Олардың бұл қасиеті нан өндірісінде және спирт өндіруде,
түрлі шараптарды, сыраларды, сүт тағамдарын даярлауда қолданылады.
Ашытқы саңырауқұлақтарында белок және витаминдер (В, Д, Е) көп болады,
сондықтан оларды қазір тамақ және мал азықтық мақсатқа кеңінен қолданады.
Ашытқы саңырауқұлақтары көбінесе бүршіктену арқылы көбейеді. Бұлар
спора түзу және жай бөліну арқылы сирек көбейеді. Олардың кейбір түрі
жыныстық жолмен көбейеді.
Бүршіктеніп көбейгенде, алдымен аналық клеткадан төмпешік пайда болады
да, кейіннен ол үлкейіп бүршікке айналады. Бұдан кейін жас клетка аналық
организмнен мүлдем бөлініп кетеді. Қолайлы жағдайда бүршіктену екі сағатқа
созылады. Углевод пен азотты қоректік затқа бай ортада ашытқы саңырау
құлағының бүршіктенуін жай биологиялық микроскоптармен де көруге болады.
Спорамен көбею оларды жынысты және жыныссыз жолдармен жүреді. Ашытқы
саңырауқұлақтары клеткасындағы споралардың саны екіден он екіге дейін
барады. Жыныссыз жолмен спора пайда болғанда вегетативтік клеткалар ұсақ
бөлшектерге бөлінеді де олардың әрқайсысының сыртында қабық пайда болады.
Ал жыныстық жолмен спора пайда болғанда екі клетка қосылады да сыртында
қабық пайда болады. Споралардың пішіні дөңгелек немесе сопақша болып
келеді.
Ашытқы саңырауқұлақтардың систематикасы көбею тәсілдері мен
физиологиялық қасиеттеріне негізделген. Олар екі тұқымдасқа бөлінеді:
сахаромицеттер және сахаромицет еместер.
Сахаромицеттер. Бұларға мәдени ашытқы саңырауқұлақтар жатады. Олар
бүршіктену және споралар түзу арқылы көбейеді. Сондықтан бұларды нағыз
ашытқы саңырауқұлақтар деп атайды. Мәдени ашытқы саңырауқұлақтарға нан,
шарап, сыра ашытқы саңырауқұлақтары жатады,
Өндірісте, әсіресе олардың сахаромицес церевидзе және сахаромицес
эллипсойдеус деген түрлерінің маңызы зор.
Сахаромицес церевидзе клеткасы шар немесе жұмырқа тәрізді. Олар шарап
спиртін алу үшін, сыра қайнатуда және нан ашытуда қолданылады. Бұлардың
белгілі бір температурада және жағдайларды тіршілік ететін жеке топтары –
расалары бар.
Ал сахаромицес эллипсойдеустің клеткасы эллипс тәрізді, шарап
өнеркәсібінде қолданылады, олардың кейьір рассалары шараптағы хош иісті
түзуге тікелей қатысады.
Сахаромицет емес ашытқы саңырауқұлақтар негізінен жалған ашытқы
саңырауқұлақтар. Олай аталатын себебі: ашытқы саңырауқұлақтарының спора
түзуге қабілеті болмайды бүршіктену арқылы ғана көбейе алады. Бұлардың
көпшілігі әртүрлі өндірістердегі өнімдерді зақымдайды. Дегенмен олардың
ішінде шаруашылық үшін маңызды туыстары бар. Олар: торула және микодерма.
Торула туысына жататын ашытқы саңырауқұлақтар шар тәрізді келеді және
ашыту процесі барысында азғана мөлшерде спирт түзеді. Торула кефир деп
аталатын өкілі қымыз және кефир сияқты сүт тағамдарын даярлауда
пайдаланылады, ал торула утилис – тағамдық және мал азықтық ашытқы
саңырауқұлақтарды өндіруде үлкен маңызы бар. Микодерма туысына жататын
ашытқы саңырауқұлақтардың клеткасы ұзынша. Олар спирт түзе алмайды. Бірақ
ортадағы бар спиртті және органикалық қышқылдарды су мен көмір қышқыл
газына дейін тотықтыра алады.
Құрамында спирті бар ішімдіктердің бетіне қонса, микодерма
қатпарланған пленка түзеді де оның иісі мен дәмін бұза бастайды. Сонымен
қатар микодерма сүт тағамдардың тұздалған овощтарды бүлдіріп, сірке және
нан ашытқы саңырауқұлақтарын жасайтын өндірістерге өте зиянын тигізеді.
1.1.3 Ашытқылар классификацисы
Метобализміне және генетикалық қассиеттеріне негізделеолардың бірнеше
классификацисы бар.Классификация кезніде клеткалардың углеводқа қатынасын
немесе витаминдерге қажеттілігін, өсу факторын және спораларын ескеру
қажет. Ашытқылар Ascomycetes класына,Endomycetales қатарына
Saccharomyctacea отбасына, Saccharomeces тегінежатады.Ол 41 ашытқы түрін
біріктіреді.XIX ғасырда Ханзен алғашқы рет ашытқыларды жүйелеуді
ұсынып,беттік ашытқыларды Saccharomeces cerevisae деген ат қойған.Бұл
ашытқылар алғашында Великобритания мен Германияда қолданылған. Кейіннен
Ханзен тағы төменгі ашытқыларға S.carlsbergensis ат қойған.Сосын 1952 жылы
бұл ашытқылар біріктіріліп S.cerevisiae деп аталды.Төменгі таблицада
ашытқылар атауының өзгеруінің тарихы көрсетілген.Ашытқылардың Крегер ван
Рия классфификациясын осындай әдіспен өзгертіп қарастырған.
1952 ж. Лоддер мен Крегар ван 1970 ж. Лоддердің классификациясы
Рияның классификациясы
Saccharomyces bayanus
S. oviformis S. bayanus
S. pastorianus
S. cerevisiae
S. cerevisiae var.ellipsoideus S. cerevisiae
S. willianus
S. carlsbergensis
S. logos S. uvarum
S. uvarum
S. chevalieri S. chevalieri
S. italicus S. italicus
S. aceti
S. diastaticus
Қазіргі кезге дейін сыра ашытушылар ашытқылардың екі түрін.
қарастырған:Saccharomyces cerevisiae және Saccaharomyces
carlsbergensis Бұларға төменгі температурада “жұмыс істейтін” (6 ... 15
температурада) ашытқыларды жатқызды.Олар қоректік ортаны 18 ... 22
температурада ашытып,соңында ашыған сұйықтың беткі қабатына жинайды.80-ші
жылдардың басында таксонамистер сыра ашытуда қолданылатын ашытқыларды
олардың ДНК қасиеттеріне негіздей оларды S.cerevisiae қатарына
жатқызды.Ашытқылар бір клеткалы ашытқыларға жататындықтан саңырауқұлақтар
классификациясына біріктірілген.Алайда олар жеке систематикалық бірлікке
біріктірілмеген бірақ үш классқа бөлінген:
1. Аскомицеттер
2. Базидиомицеттер
3. Бластомицеттер
Бұл классификациялар әдетте вегетативті өсуі мен споралар
табиғатына қарай жіктелген.Олардың өндірістегі маңызы өте зор,сондықтан
олардың көбею процестері соңғы кезде терең зерттелуде.
1.1.4 Ашытқы жасушасының құрылысы
Ашытқы қабықшасы қабықшадан құралады, цитоплазмалық мембрана және
цитоплазмадан жасуша диаметрі 8 – 10 мкм.
Қабыршақ жасушалық дуалша, өзіндік тығындық көрсетеді, мықты және
эластикалық структураны, жасуша формасының ұдайы болуын қамтамасыз ету
қабілеттілігі және едәуір осматикалық қысымға төзімді. Ішкі жасушалық
осматикалық қысымы 2М1 1С – ға жетуі мұмкін. Соған шыдай отырып, қаықша
организмінің осматикалық барвер ретінде әрекет етеді. Қабықша құрамына,
ақмуыздар және липидтер кіреді.
Цитопламалық мембрана. Ол жасушалық қабықшаға астында орналасқан.
Мембрананың негізгі функция қорытындысы жасушаға қоректік заттың бойлау
реттеулігі және сыртқа алмасу азық – түліктің шығарылуы. Содан басқа,
цитоплазма мембранада кейбір ферменттер ықшамдалады және биосинтез қатары
әсіресе жасуша қабырғасыда болады.
Цитоплазма. Цитоплазма құрамы бойынша ауыр колойдтық система.
Цитоплазмада маңызды реакция биосинтезі жүреді және генетикалық
информация сақталады, онда органойдтар орналасқан (митохондрия,
рибосомалар, ядро, эндоплазмалық ретикулум және гольджи , аппараты) және
вакуол (біреу, екеу).
Митохондрия. (хромосомдар). Өзімен бірге ұзартылған ішкі жасушалық
органелланы құрады. Құрамында ферменттік системасы бар, негізгі үлгімен
электрондарды тасымалдауы. Митохондрия функциясына кіретіндер қышқылыдық
реакциялар, энергия қоры ретінде (станция күштер жасушалар); электрон
тасымалдануы сақина бойынша АТФ реакция синтезімен ақуыз
митохондрияларының синтез бөлігі [5].
Рибосомы. Өзімен ультра микроскопиялық гранула түріне дұрыс емес
түйіршіктерді таныстырады, ақуыздан құралған иРНҚ. Рибосомада ақуыз
синтезі және ферменттер жүзеге асады.
Ядро. Домалақ немесе сапалықша қарынша формасына ие, өте нәзік
қабықшамен қоршалған. Ядро ішінде хромосома орналасқан таяқша тәрізді
немесе нитевидті денеше, мазмұнында ДНҚ бар. Ядрода ферменттік системалар
табылған, ДНҚ және РНҚ синтезіне қатысады. Гистон – ядро ақуызының
негізгісі. Ядроның негізгі функциясы - жасушаны бөлуде генетикалық
информацияны сақтау және берілуі. Ядро қабықшасы соның ішіндегі құрамы
бөліп тұрады және біруақытты пор арқылы цитоплазма мен ядро арасында
алмасуын қамтамасыз етеді.
Эндоплазматикалық ретикулум. Өзімен қиын мембраналық тор құрастырады,
алуан арықтарын құрастырушы, әр түрлі заттар сыртқы қабықшадан орталық
жасушаға орналасады.
Гольджи аппараты. Өзімен майда топтасқан қысылған денешіктерді
құрастырады, мембранамен жалғасқан эндоплазмалық ретикулума системасымен
болжамайды, Гольджи аппаратының рөлі жаңа мембрана құрастыру мен
қорытындылайды. Содан басқа, оған қорғаныш функциясын енгізеді – жасуша
секретциясында азық – түлікті сүрлеу және жою.
Вакуоль. Жасушаның орталық бөлігін вакуоль құрайды, жасушалық
шырынмен толтырылған, липопроттейттік қабықшаға тіркелген. Вакуоль
ашытқылар жасушасы қартаю нәтижесінле пайда болады. Вакуоль осмотикалық
реттеуде қатысады және әр түрлі қышқылды қалыптастыру процесстің орнгы
болып келеді. Онда қоректік заттар қатысады, гликоген, трегалоздар,
майлар, волютиннің химиялық табиғаты (метахроматин) аяғына дейін
зерттелмеген, тіркелген ол нуклейндік қышқылдан құралады. (РНҚ) және
өзімен жиналған формасын құрастырады, жасуша негізігі зат цитоплазмасын
құрастыруға қабілеті бар. Валютинді көбінесе валютин нуклейндік қышқыл деп
атайды. Гликоген трегалоа және май қосымша энергия қоры болып
табылады.
1.1.5 Нан ашытқыларының химиялық құрамы
Олар ашытқыларды культивирлеу жағдайына,қоректік ортақұрамына, клетканың
физиологиялық күйіне байланысты.Престелген ашытқыларда 67-75% су және 25-
33% құрғақ заттар болады. Бұл кезде судың бір бөлігі клетка арасында
болып, клетка сыртқылық деп аталады, ал қалған су ашытқы цитоплазмасының
ішінде болып, клеткаішілік деп аталады.Нан ашытқысындағы құрғақ заттардың
элементтер саны бойынша келесідей(%): көміртегі 45-49, сутегі 50-70,
оттегі 30-35, азот 7,1-10,8, фосфор 1,9-5,5, калий 1,4-4,3, магний 0,1-
0,7, алюминий 0,002-0,020, сера 0,01-0,05, хлор 0,004-0,100, темір 0,005-
0,012, кремний 0,02-0,20. Сонымен бірге құрғақ ашытқыда болатын заттар(%
бойынша): белоктар және т.б. заттар-50,майлар-1,6, көміртегілер-40,8, зола-
7,6. Белоктар полипептидтер мен аминқышқылдарының қосылыстарынан тұрады.
Аминқышқылының ең қарапайым түрі глициннің формуласы:
NH-CH –COOH
Аминқышқылдары өзара біріге отырып, қарапайым белоктар мен
протеиндердің молекулаларын құрайды. Оларға альбуминдер, глобулиндер,
гистондар және т.б. жатады. Белокта сыртқыорта факторларына сезімтал
келеді. Мысалыға, жоғары, не төмен температурамен өсер еткенде белоктың
денатурациясы болып, соңында клетка өледі. Осындай көрсеткіштер қышқылмен,
сілтімен, ауыр металл тұздарымен, сәулелендірумен т.б. әсер еткенде
байқалады.
Көмірсулар көміртегіден, оттегіден және сутегіден тұрады. Оларды
төменгі және жоғарғы деп бөледі. Жоғарғы көмірсуларға полисахариттерді
(крахмал, гликоген, клетчатка), дисахаридтерді (сахароза, лактоза,
мальтоза, галактоза) жатқызады. Төменгі көмірсыларға (глюкоза, фруктоза,
арабиноза, ксилоза және т.б.) жатқызады.
Гликоген немесе жануар крахмалы жануар мен ашытқы организмінде қор
заты ретінде болады. Көмірсулардан клетка энергия алады.
Майлар- клетканың қор заты олар үшатомды спирттің күрделі эфирі
(глицерин мен органикалық қышқыл) болып табылады.
Май заттары ашытқы клеткасының протоплазмасының негізгі бөлігі болып
табылады. Майлар қажет болған жағдайда көмірсуларға айналып энергия көзі
ретінде қолданылады. Витаминдер. Ашытқыларда бір қатар витаминдер және
витамин тектес заттар болады. Жануар мен адамдарда зат алмасу
ферменттермен витаминдердің қатысуымен іске сырылады. В1 витамині нан
ашытқы құрамының 1г 20мкг-дай болады. В1 витамині адам организмінде нерв
системасын қадағалап, белок пен май алмасуына қатысады, бұл витамин жоқ
тағамды пайдаланғанда туатын полиневрит және т.б. ауруларды емдейді.
В2 витамині (рибофлавин) нан ашытқысының 1г 25-30мкг болады. Оның адам
тамағында болмауы түрлі тері мен көз ауруына шалдықтырады. Бұл екі
витаминдер жоғары температураға төзімді келеді.
Көрсетілген витаминдерден басқа 1г нан ашытқысында 8-95мкг
парааминобензойн қышқылы және 19-35мкг фоли қышқылы болады. Ашытқылардың
тіршілігінде биотин витаминінің маңызы зор. Сахаромицеттер биотинді өздері
синтездей алмайтындықтан, олқоректік ортаның құрамына енгізілуі қажет.
Витаминнің 0,5-1,8мкг 1г ашытқыда болады. Биотин – тұрақты зат. Себебі
термиялық өңдеуге оның сілтілік активтілігі төмендемейді.
Ашытқыда тағы бір өсуді реттеуші мезоинозид бар. 1г нан ашытқысында 270мг
болады. Ферменттер. Барлық тірі организмде өтетін зат алмасу процестері
биологиялық катализаторлар, яғни ферменттер немесе энзимдер көмегімен іске
асырылады. Ферменттердің активтілігі температура, рН факторларға ғана
байланысты емес сонымен бірге клеткада қандай күйде болатынына байланысты.
Фермент жеке күйде болса, активті, ал белоктармен байланыста болса
активтілігі төмен болады. Ашытқы клеткасында фермент үздіксіз
синтезделеді. Фермент арнайы температура мен қышқылдықта аса активті
болады. Олардың тұрақсыз болуы белоктар секілді температураға, қышқылға,
ауыр металл тұздарына, сезімтал келуінен. Ол оның денатурациясына әкеледі.
Жеке ферменттер тірі клеткаларда 10-12 ферменттен тұратын фермент
системасын құрайды.
1.1.6 Ашытқылардың көбеюі
Нан ашытқыларының өндірісі микробиологиялық болып келеді: бұл
ашытқылардың көбею процесі. Нан ашытқылары бірнеше өндірісте қолданылады,
бірақ негізгі қолданылатын жері нан ашыту өндірісі.Онда жұмысшылардың
негізгі мақсаты- жақсы, сапалы өнім алу.Бұл ашытқының өсу және көбею
заңдылығымен байланысты. Ашытқы клеткасына барлық клеткалар секілді төрт
өсу фазасы тән: лагфаза,логарифмдік өсу фазасы, стационар фазасы,өлу
фазасы.Алайда ашытқыларға тек үш көбею фазасы тән.Соңғы фаза ашытқы
өндірісінде болмағаны жөн.
Лагфаза – ашытқы клеткасы қоректік ортаға енгеннен кейін сонда
бейімделетін период.Олардың ферментті жүйелері биомасса синтезіне
құралады.
Аминқышқылдардың,полифосфаттардың,р ибонуклеин қышқылдар дың (РНК),
активті синтезі жүреді.Клеткалар бүршіктенуге дайындалып,клетка пішінінің
өзгеруіне байланысты массалары өзгереді.Ашытқылар бұл уақытта
көбеймейді.Бұл периодтың ұзақтығы клетканың ферментті жүйесіне, егіс
материалының санына, қоректік субстраттың саны мен құрамына,
температураға,рН,культуральды орта аэрациясына және т.б. байланысты.Бұл
периодта клеткалар сыртқы ортаға сезімтал келеді.
Логарифмдік өсу фазасы клеткалардың жоғарғы көбеюімен сипатталады.Оларды
қоректік және өсу заттарымен қамтамасыз еткенде,сонымен қоса лимиттердің
болмауы культуралды ортада бүршіктенетін клеткалардың көп болуына
әкеледі,ол 70-80%-дай. Ашытқы биомассалары жас клеткалар пайда болғанша
үлкейіп, аналық клеткаға өсіп, жаңа генерация түзе бүршіктенеді.А.Куктың
анықтамасы бойынша бір ашытқы клеткасы орта есеппен 25 жаңа клетканы,
кейде 40 клетканы түзеді.Бұл фазада ашытқы клеткасының максималды өсуі
байқалады. Периодтың мерзімі ортадағы қоректік заттың санына, клетка
метоболизмдерінің түзетін өнім санына байланысты. Периодты қайталау
процесте қорек көздерінің азаюымен,ингибирлуші өнімдерінің пайда болуымен
немесе ортаның физикалық қасиеттерінің өзгеруінен өсу жылдамдығы төмендей
береді.Ортаға қоректік заттарды үнемі толтырып тұрумен,зиянды заттарды
шығарумен логарифмді өсу фазасы шексіз жүреді.Қолайсыз жағдайларға төзу
бұл периодта жоғарылайды.Стационарлы фазада жаңа клеткаларының түзілуі
тоқталады, себебі өсу аппаратына қоректік заттар жіберілмейді.Клеткалар
өмір сүруін қамтамасыз ету үшін қалған қоректік заттарды
қолданады.Клеткалар пішіні жағынан өседі, массасы да үлкейеді.Бұл фазада
биомассаның өсуі ашытқы массасынан 5-10%-ті құрайды.Клеткалардың ферментті
жүйелері өмір сүруге қажетті алмасу процестеріне ауысады. Қоршаған ортада
клеткалар төзімділігі жоғарлайды. Бұл фаза ашытқы өндірісінде ашытқы
клеткаларының пісіп-жетілуіне сәйкес келеді. Өлу фазасы
микроорганизмдердің өсуі мен көбеюінің тоқталуымен сипатталады. Клетка
массалары кішірейеді, себебі барлық қоректік заттар алдыңғы фазада
қолданылған. Клеткалар өмір сүруі үшін өздерінің қор заттарын пайдаланады.
Клетка автолизі байқалады. Ашытқылар сапасы дереу нашарлайды. Нан ашыту
өндірісінде бұл фаза қарастырылмайды, себебі ашытқыларды культуралды
ортадан бөліп алады. Ол тек авария жағдайда болуы мүмкін, мысалы сепаратор
бұзылуы кезінде, сол кезде жетілген ашытқылар ұзақ уақыт қоректік заттар
және т.б. аппаратта тұрып қалады. Ашыту аппаратынан биомассаны бөліп
алуды жоғарлату үшін технологиялық процесті лакфазаны минимумға түсіріп,
логарифмдік фазаны ұзартып жүргізу қажет. Стационарлы фаза да бұл екі
көрсеткіштің өсуіне әсер тигізеді. Алайда бұл фазаның процесті енгізу
негізіне дайын өнім сапасына байланысты.Ашытқылар вегвтативті және
жынысты, жыныссыз жолмен пайда болған споралармен көбейеді. Вегетативті
жолмен көбею бүршіктену және бөліну арқылы жүреді. Өте көп таралған түрі –
бүршіктену. Ол аналық клеткадан жаңа клетканың ісініп бөлінуі арқылы
журеді.Аналық клеткада бір,екі немесе одан да көп бүршіктер пайда болуы
мүмкін.(1-сурет,а). Бүршіктеніп көбею шар тәріздес ашытқыларға тән. Кейде
ашытқыларының бүршіктенуінде бір-бірінен бөлінбейтін және псевдомицелий
түзетін клеткалары да болады.
Бөліну жолымен көбею өте сирек және тек цилиндрлі саңырауқұлақтарда
болады (сурет-1,б)
Споралар қолайсыз жағдайлардан шығу мен көбею үшін қажет. Спорамен көбеюде
репродуктивті структуралар құрылады.Олардың пайда болу алдында клеткалар
қосылып, ядролардың қосылуы жүріп, диплоидты клеткалар пайда болады .
Эндоспоралар ескі ашытқы клетка культураларында пайда болады.Ашытқылардың
мұндай мицелийлері жеке клеткаларға-артроспораларға бөлінеді.(2-сурет,а).
Ақырында клеткалар қосылысынан аскалар( сөмкелер ) пайда болып, оларда 2-
ден 8 аскоспоралар пайда болады. Аскоспоралар дөңгелек, ине және де басқа
тәріздес болады. Saccharomyces ашытқыларында тетраэдрлік асколар болады (
3-сурет ).
Негізінен көбею дегеніміз ашытқылар клетка санының артуы. Нан ашытуда
ашытқының көбеюі үшін барлық жағдай жасалған. Сондықтан ондағы ашытқылар
тек бүршіктену арқылы көбейеді, яғни спора түзбей. Ашытқыларды енгізгенде
онда көптеген сандық және сапалық өзгерістер жүреді. Ашытқылар саны
барынша көбейеді, алайда олардың диспергирлі күйі басында үлкейіп,кейіннен
төмендейді.Таза культура ашытқыларын сусло-агарлы пробиркада төменгі
температурада сақтайды. Өндірісте ашытқылар қайталанылып қолданыла береді.
Бірақ қайталап қолдану микробиологиялық зақымдауға әкелуі мүмкін. Сол
себептен әр 8-10 (немесе одан аз) генерациядан соң заводтар жаңа ашытқыға
ауыстырумен соқтығысады.Таза ашытқы культурасын өндіру тұрақты ашу
процесін қамтамасыз етеді. Таза культураны өсіруде ашытқы зақымданбас үшін
өндірісті жоғары сапалы жабдықпен жабдықтау қажет. Ашытқылар өте жақсы
жағдайдағы бөлек бөлмелерде сақталғаны дұрыс. Ол бөлмелерге жұмысшылардың
кіруі қатаң шектелгені жөн.
1.1.7 Ашытқылардың қоректенуі
Ашытқылар ашыту қанттары бар, энергия қоры бар, көміртегі скелетінің
құрылымы бар,сонымен қатар биосинтез үшін азотты қосылыстардың жеткілікті
мөлшері, синтезге қажетті белок, минералды тұздар, бір немесе бірнеше өсу
факторлары болған жағдайда дұрыс көбейе алады. Белоктардың синтезі үшін
аммоний ионын қолдануға да бодады, алайда аминқышқылдары қажеттірек.
Аминқышқылдары арнайы ретпен пермезалармен( фермент- тасымалдағыштар,
трансферазалар) тасымалданады,олар клетка мембраналарында орналасады.Одан
басқа ашытқыларға спецификалық заттар-өсуді стимурлейтін өсу факторлары
қажет, өсуге қажет болмаса да биотин, пантотен қышқылы, мезо-инозит,
никотин қышқылы, тиамин, p-аминбензоин қышқылы және пиридоксин. Бұл
заттардың көбісі ашытқы метоболизмінде ферментативті кофактор болып
саналады.Бұдан басқа ашытқыларға ауа саны қажет, себебі олар қатаң емес,ал
факультативті анаэроб болып табылады,яғни ауа және ауасыз да тіршілік ете
береді.Бәрінен бұрын ашытқылар көміртегіні қажет етеді,оны олар энергияны
түзе отырып ыдыратады.Соңында кішірек молекулярлы массасы бар молекулалар
түзіледі,ол азотпен бірге клетка компонентін түзуге қатысады.Зат алмасуда
энергия көзі болып монмсахаридтер табылады,D-глюкоза,D-манноза,D-
фруктоза,D-галактоза,пентозаD-ксилу лоза(кетопентоза),бірақ басқа
пентозалар емес.Ашытудың негізгі биохимиялық процесі-ашитын қанттардың
этил спиртіне және диоксид көміртегіне айналуы
C6 O12 O6=CH3 CH2 OH +CO2+234,5кДж (г*моль ) (56 ккал).
180,1 г глюкозадан 92,1 г этил спиртін және 88 г көміртегі диоксидін
алуға болады. Мұнымен қатар қант бөлігі зиянды заттар және екіншілік
өнімдер алуға жұмсалынады. Соңында қанттан 92,1 г емес, ал 87 г-дай этил
спирті түзіледі. Этил спирті мен көміртегі диоксиді спиртті ашуда негізгі
өнім болып табылады.
Егер қанттар аз болып, ауа жеткілікті болса қанттар дем алу процесіне
қатысады:
C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+2822 кДж(г*моль)(674
ккал)
Қазіргі кезде ашытқылардың қоректенуінің екі фазасы белгілі.
1. Заттардың клетка қабығы мен цитоплазмалық мембранадан заттардың өтуі
2. Қиын биохимиялык заттардың реакциялары
Ашытқылардың химиялық құрамынан көрінетіндей олардың қорегі үшін
азот,фосфор, калий, магний, көміртегі формалары, микроэлементтер және
т.б. заттар.
Ашытқылардың қоректенуінде макроэлементтер (калий, натрий, фосфор,
магний, кальций) және микроэлементтер (темір, мыс, марганец, кобальт,
цинк, молибдин)
1.1.8 Ашытқы биомассасын синтездеуде сыртқы орта факторының әсері
Ашытқы тіршілігіне қоршаған орта факторлары үнемі әсер етіп отырады. Олар
температура, рН ортасы, құрғақ заттар концентрациясы, культуралды ортаның
оттегімен қамтылуы, т.б. заттар.Жоғарыда көрсетілген факторлар клеткаға
қолайлы немесе қолайсыз әсер етуі мүмкін.Микрооганизмге әсер етуіне қарай
факторлардың үш түрін ажыратады: минималды,оптималды, максималды.
Микроорганизмдер тіршілігіндегі барлық процестер оптималды факторлар
жағдайында жақсы жүреді.Егер қандайда бір фактор минимумнен төмен
болса,организм дұрыс жетілмейді.Температура клеткадағы зат алмасулардың
интенсивті өтуін анықтайды. Нан ашытқысындағы оптималды температура 21-34.
Қазіргі уақытта жаңа оптималды температура алынды-38. температураның
оптималды жағдайдан жоғарылауы алынатын өнімнің сапасын төмендетеді, ал
төмендеуі ашытқы көбеюінің активтілігін төмендетеді. Ортаның активті
қышқылдығы(рН) орта. Ашытқылардың тіршілігіне рН орта айтарлықтай әсерін
тигізеді. рН көлеміне қоректің ортаға түсуі, ферменттердің активтілігі,
витаминдердің түзілуі, ашытқы клеткаларының өсуі байланысты.
Нан ашытқыларының жақсы өсуі рН-тың 4,5-5,5 мәнінде ие
болады.Аппаратты жүктегенде және процестің бірінші кезеңінде рН ортаны 4,5-
4,6 деңгейінде ұстау керек. Құрғақ заттар концентрациясы. Ашытқылардың
көбеюінің активтілігі қоректенуге, осмостық қысымға байланысты.
Сахсромицет ашытқыларының клеткасының осмостық қысымы 0,8 – 0,12 МПа. Ол
ашытқылардың концентрлігі жоғары орталарында жоғарылайды.
Культуралды орта аэрациясы. Кезкелген микроорганизмнің тіршілігінің
тұрақты болуы үздіксіз түсіп отыратын энергияға байланысты. Оны ашытқы
клеткасы ашу мен тыныс алу процесінен алады. Бұл процестер бір – бірімен
байланысты. Ашытқы клеткаларындағы ферментация процесі не ашу, не тыныс
алу аймақтарына бағытталу мүмкін.
Ферментациялық процесс интенсивті аэрация жағдайында биомасса
жинауға бағытталады.Ортада еріген оттегінің жетіспеуінде тыныс алу
процесімен бірге ашу процесі де жүреді. Онда ашытқылармен бірге спиртте
жиналады. Ортада оттегі аз болған сайын ашытқы мен спирттің жиналуы
азаяды.Ашытқы өндірісіндегі жұмысшылардың мақсаты тауарлы ашытқы өндіруді
биомасса синтезіне бағыттып, спирт пайда болуын жою Химиялық заттар.
Химиялық заттар ашытқыларға әртүрлі әсер етеді. Ол культурулды ортаның
концентрациясына байланысты.
Культуралды ортаға химиялық заттар шикі затпен бірге (меласса, аммаоний
сульфаты, диаммонийфосфаты және т.б. ), күкірт қышқылымен немесе сауатсыз
аппараты жуу арқылы келеді. Оларға сульфидтер мен сульфаттар, фтор, мыс,
нитриттер, фенолдар, пирокатехин және кейбір неоорганикалық заттар жатады.
1. Микроорганизм биотехнологиясындағы барлық биотехнологиялық процестер
микробты клеткалардың функцирленуіне негізделеді, сондықтан
биотехнология тірі клетканы танып білуден және тіршілік ету
барысындағы процестерді басқару заңдарын танып білуден басталады.
Құрылысы жағынан микробты клеткалар прокариоттар(бактериялар, көк-
жасыл балдырлар) және эукариоттар (саңырауқұлақтар,балдырлар,
қарапайымдылар) болып бөлінеді. Тірі клетка- ферменттермен
катализденетін 1000-нан көп тәуелсіз реакциялар жүретін күрделі
химиялық реактор. Сондай-ақ биологиялық жүйелер химиялық технология
процесіндегідей заттардың сақталуының негізгі заңдары мен
принциптеріне бағынады. Микроорганизмдер жарық энергиясын (фототрофты)
және химиялық энергияны (хемотрофты) сіңіре алады. Гетеротрофтар тек
органикалық заттарды, ал автотрофтар бейорганикалық заттарды (мысалы,
СО2 ) сіңіреді. Алынған энергия клетка ішінде жоғары энергетикалық
қосылыс АТФ түрінде сақталады және тасымалданады, ал клеткалар оны 3-
функцияны орындау үшін қолданады.
- үлкен, күрделі молекуланың өсуі, синтезі үшін;
- ионды және бейтарап қосылыстардың транспорты үшін;
- механикалық жұмыстар, яғни бөліну мен қозғалыс үшін;
Энергияны биосинтезде қолдану тиімділігі жоғары, қалған, қалған энергияны
жылуға айналады.
Метаболизм- клеткадағы барлық химиялық өзгерістердің бірегейлігі.
Метаболизм катаболизмнен ( энергия алу үшін химиялық заттардың ыдырауы),
анаболизмнен ( энергияны шығындалуымен қара пайым клеткадан күрделі
заттардың түзілуі) және амфибиолизмнен ( аралық алмасудын барлық
реакциялары) тұрады.
Микроорганизмдер аэробты ( тыныс алу үшін О2 қажет) және анаэробты (
оттексіз тіршілік етеді.) болады. Анаэробты ашуда органикалық заттар соңғы
өнімге дейін ыдырамайды, сондықтан энергия аз босайды. Аэробты алмасуды (
тыныс алу) аз энергиялы өнімдер алынады (СО2 және Н2О) және көп энергия
босап шығады.
Ашу (спирттік):
С 6Н 12О 6+2Н 3РО4+2АДФ→2С 2Н 5ОН+2АТФ+2СО 2
Тыныс алу:
С 6Н 12О 6+6О 6 + 36Н 3РО4 + 36АДФ→6СО 2+6Н 2О+ 36АТФ+36Н 2О
Осылайша, 1 ьоль глюкозадан тыныс алу барысында 36 моль АТФ және 2847 кДж
түзіледі, ал анаэробты процесте тек 2 моль АТФ және 217 к Дж түзіледі, яғни
18 есе аз түзіледі. Сондықтан аэробты жағдайда клетканың өсуі біршама
тиімді. Тыныс алуда гликолиз нәтижесінде алынған сутегі оттегіне
тасымалданады. Гликолиз нәтижесінде глюкозаның бір молекуласынан пируваттың
2 молекуласы, АТФ және НАДН2 түзіледі. Пируват мультиферменттік комплекспен
бірнеше коферменттің қатысында декарбоксирленуге ұшырайды. Бір кофермент
сутегіні, екінші кофермент А (СоА-Н) қалған ацетилді топ СоСн2-ні
байланыстырады. Тыныс алуда ацетил қалдығы үш карбон циклінде (ЦТК) тотығу
хәне Н декарбоксилденуі (СО2 бөлінуі) және гидротация ( Н2О қосылуы)
негізінде толығымен ыдырайды. Тыныс алуда АТФ синтезі үшін негізгі
энергияны клетка гликолиз нәтижесінде алынған сутегінің оттегімен
тотығуынан, пируваттың тотығуынан және ЦТК реакциясынан алады.
Катаболизмнің соңғы сатысы- тотықтырушы фосфорирлену. Бұл процестің жүру
барысында метаболизмдік энергияның көп бөлігі бөлініп шығады, осының
арқасында НАДН және ҒАДН2 ьолекулалары қоректік зат молекуласынан О2
молекуласына электрон тасымалдайды. Фосфорилдену тыныс алу тізбегінде АТФ-
синтетаза әсерімен жүзеге асырылады. Тыныс алу тізбегінде Н НАДН-тан О2
тасымалдауда 218 кДж бөлінеді.
Ассимиляция – биоорганикалық (СО2, Н2О, NН3 – автотрофты) немесе
органикалық қосылыстардан (гетеротроты) жеке заттардың синтезі. Энергияға
деген қажеттілік не фотосинтез процесінде жарық энергиясының есебінен, не
биоорганикалық заттардың (Н2S, NН3 және т.б.) тотығуы есебінен өтеледі.
Фотосинтез – АТФ және сутегі түрінде жиналатын, (НАДН) коферментінен
байланысты жарық энергиясының химиялық энергияға айналуы. Ол екі процесстен
тұрады: жарықтағы энергияның hυ фотомның түзілуі және қараңғыдағы
көмірсудың түзілуі.
Н2 қалпына келтірушісі Н2О фотосинтез процесінде ыдырауынан түзіледі.
12 Н2Оhυ — 2Н2+ О2 + АТФ
АТФ электрондарының тасымалдану тізбегі бойынша электрондардың
өзгерісінде түзіледі.
6 СО2 + 12 Н2 қараңғыда С6Н12О6 + 6Н2О
Бактерия және өсімдік клеткалары ақуыз құрамына кіретін 20 аминқышқылының
барлығын өздері синтездейді. Гетеротрофты ассимиляция молекуланың қайта
құраудың негізгі процесіне кіреді, кейде организмде қажетті барлық
қосылыстарды синтездеу үшін бір ғана органикалық зат жеткілікті.
Реттеу механизмі биохимиялық процесстердің жоғарғы үнемділігін қамтамасыз
ету үшін эволюция процесіне кіреді. Метоболизмді реттеу – бұл биохимиялық
процесстің жылдамдығын осы прцессте немесе оның активтілігіне қатысатын
ақуыз туындыларының мөлшерін қайтымды өзгерту жолымен басқару. Ақуыз
туындылары – бұл қарапайым ферменттер – химимялық реакция катализаторлары.
Бірақ кей процесстер мысалы, көп субстраттың биологиялық мембрана арқылы
тасымалдануы ақуыз арқылы жүзеге асырылады, олар қандайда бір химиялық
түзілулерді катализдемейді. Сондықтан реттеудің екі негізгі деңгейін
қарастырады:
Ақуыз туындыларының репликация, транскрипция және трансляция сатыларында
биосинтезді ретттеу деңгейі
Олардың активтілігін функционирлеу процесінде реттеу деңгейі
1.1.8.1 Аналық ашытқылар
Басты мәселе ашытқылардың жақсы іріктемелерін алу – бұл үшін сапалы егу
болып табылады: оның сорты таза болу қажет. Сорттарды іріктеу тәжірибелер
арқылы жүргізіледі. Кез-келген завод аналық ашытқылардың тек ең жақсы
сорттарын пайдалану қажет. Егу кезіндеаналық ашытқылардың шыққан жері және
тазалығы өте маңызды. Егер де аналық ашытқылар құрамында жабайы ашытқылар
немесе басқа микроағзалар болса, онда ашытқының сапалы сорттан шықса да,
егіс құнсыз қалады. Тек жасанды селекция жолмен өсірілген ашытқылар ған ең
таза болады. Бұл үшін ашытқының бір ғана жасушасынан егу арқылы басқа
организмдерді түсірмей таза ашытқылар алады. Таза культура бөліп алу үшін
ең алдымен өсірілген рассадан бір жасуша алу керек. Бұны келесі жолмен
алады. Ашытқылардың кішкене мөлшерін шыны ыдыстағы стерильді қоректік
суслоға салып, ашытқыларды сұйықтыққа орналастыру керек. Содан соң заттық
әйнекке осы қоспадан бірнеше бөлек тамшы алып микроскоп арқылы қараймыз,
әр тамшыда қанша жасуша саны бар екенін санайды. Қоспаны
залалсыздандырылған суда сұйылтады да, жаңадан заттық әйнекшеге препарат
дайындаймыз, сұйықтықтан алынған әр тамшыдан бір-бір ашытқы жасушасын
алуға болады. Егер бір ашытқы жасушасы бар тамшыны тапса, оны 25-30ºС
инкубаторға 2-3 рет салғаннан соң бөтен клеткалар табылмаса, оны әрі қарай
культивирлеуге болады. Культивирлеу былайша жүреді. Ашытқының тамшыдағы бір
жасушасын немесе өскен коллонияны шыны ыдыстағы залалсыздандырылған суслоға
немесе желатин суслосына орналастырады, мұнда ашытқылар даму қажет. Көбею,
бір литр сиымдылығы бар пастер колбасында инфекциядан қорғалған,
залалсыздандырылған, сусломен толтырылған ортада жүреді.
Сурет 1- Пастер колбасы
Ашытқылар белсенді бөліне бастайды. Ашытқалар әрі қарай жақсы өсу үшін
көп мөлшерде қоректік орта дайын тұру керек: оны бөтен организмдермен
ластанудан қорғап сақтау үшін, карлсбергер деп аталатын колбасы
пайдаланылады.
Сурет 2- Карлсбергеров колбасы
Бұл ыдысқа пастер колбасындағы тұнбаны орналастырады, артық сұйықтықты
төгеді. Карлсбергер колбасында ашытқылар өсуін жалғастырады, ашытқы
массасының өскені байқалады. Көбеюдің соңғы сатысында барлық стерильдікті
сақтай тұрып ашытқы массасын үлкен линднеровский аппаратында таза ашытқы
культурасын алу үшін орналастырады, бұл аппарат сиымдылығы 100 не одан көп
литр мөлшерінде залалсыздандырылған сусло құйуға болады және ашытқылардың
көлемін бірнеше киллограмға дейін өсіруге болады. Бұл жұмыстың барлығы
бұрын жүргізілген, сонда, бір ашытқы жасушасын өсіру үшін, қоректік ортаға
бөтен микроағзаларды кіргізбей. Бұл аппарат арнайы осындай жұмыстарға
арналып шығарылған және өз жұмысына өте жауапты.
Сурет 3- Линднер таза ашытқыларды культивирлеуге арналған үлкен аппарат
Пастер колбалары.
Колбаның мойны екі рет майыстырылған, түтіктің соңы ашық, ауа қажеттілігін
қамтамасыз етеді. Соңы мақтамен немесе асбестпен жабылған. Осының арқасында
ауадан бөтен организмдер кірмейді. Мақта фильтр ретінде орналасқан, егер де
микроағзалар түтікке кіріп кетсе, оларды түтікшенің қайырылған бөліктері
колбаға түсуге жол бермейді. Колбаның оң жағындағы шыны түтікше сұйықтық
үшін қажет. Карлбергеров колбасы а – толтыруға арналған ойық, - ашытқысы
бар суслоны төгуге арналған. Ашытқы заводы әр кезде жаңа қайта егу жасай
бермейді, алдыңғысын пайдаланады: алдыңғы материалдың бір бөлігін алып
аналық ашытқы ретінде пайдаланады. Егер жақсы аналық ашытқы жасушалары
қажет болса, заводта жасалған суслодан ашытқы культивирленуіне қоректік
орта жасай бастайды. Қоректік орта ашытқыларға қажет барлық қоректік заттар
бар екенін білеміз: көмірсулар, азот, минералды қоспасы бар заттар, бұл
заттар еріген күйде болу керек. Дән құрамында осы барлық қоректік заттар
бар, бірақ еріген күйде емес, өйткені көмірсулар крахмалдан болады, ал
азоты бар заттар – ерімейтін ақуыздық заттар. Егер біз осы дәнде бар
қоректік заттармен ашытқыларды қоректендіргіміз келсе, және өсуін
жылдамдатқымыз келсе, онда осы заттарды ерітілген күйде өткізуіміз керек.
Бұл үшін ыдырататын қасиеті бар энзимдер пайдаланылады, олар өскен дәнде
көптеп кездеседі. Ұнтақталған дәндерді (сұлы, жүгері) суға салады, езіледі
және бірәз уақытқа сәйкес температурада қалдырылады, бұл уақыт ішінде
крахмал қантқа диастаза ретінде өтеді, ақуыздың үлкен бөлігі ерітілетін
қосылыстарға ( пептон, амид ) айналады. Бұл ортада ашытқылар өздеріне қажет
қоректік заттарды табады. Егер фильтрация арқылы қоспаны өткізсе сусло
деп аталатын барлық қажетті қоректік қоспалары бар таза сұйықтық болады.
Қымбат дәннің орнына арзан (крахмалы бар) картопты алуға болады. Соңғы
кезде әсіресе Германияда меласса көмірсу қорегі ретінде кең көлемде
пайдалана бастады. Суслода өсіріліп жатқан ашытқылардың көбеюі барлық
уақытта жақсы жүре бермейді, мұндай көп мөлшердегі культураны стерильді
түрде ұстау мүмкін емес. Бөтен микроағзалар түскен кезде өсіруді кейде
тоқтату керек болады. Сондықтан көбейіп келе жатқан ашытқыларға арнайы
қарау қажет. Бұл үшін ең жақсысы, басқа микроағзалар тіршілік ете алмайтын,
бірақ ашытқылар үшін өте қолайлы болатын орта жасауға болады. Бұл
культураның және жоғары сатылы өсімдіктердің ең баста заңдылығы.
Көбейтудің бұл түрі табиғи болып есептеледі. Бұл культивирленетін
микроағзаларды күшейтуге негізделген, соның арқасында оның өзі бөтен
ағзаларды жоюға көмектеседі. Осы сияқты зерттеулер өсіру үшін қолайлы
жағдайларды келісімдерді орындаса және сақтаса жоғарыда айтылған жұмыстар
орындалады. Бұл заңдылықтар тек ашытқылар үшін ғана емес, сонымен қатар
басқа барлық организмдер үшін де қолайлы.
1.1.8.2. Табиғи культивирлеуге арналған маңызды шарттары
1.Түрі және мөлшері бойынша егу. Егіс материалы таза болу керектігі
туралы біз айттық. Бірақ егіс материалын дұрыс өлшенген түрде егу керек.
Мөлшері көпемес, бірақ керекті мөлшерден кем емес, бөтен микроағзалар түссе
егіс материялы басым болу керек.
2. Қоректік орта, оның сыртқы (физикалық), ішкі (химиялық) қасиеттері.
Микроағзалар үшін қоректік орта тазалығы өте маңызды. Кейбір организмдер
қатты ортаны қажет етеді, бақалары жұмсақ, сондай-ақ қоректік ортаның
концентрациясындағы ерітілген заттар ағзаның дамуына әсер етеді. Ортаның
химиялық құрамы және қоректік ортаның түрі негізгі орында екендігі айтылды.
Тек оның құрамындағы энзим мөлшері, және оны организмдер пайдалана алуы
жайлы есте сақтау керек. Барлық қоректік орта бір қажетті заттары болуы
керек көмірсулар, азотты заттар, минералды заттар.
3. Жарық және ауа. өзімізге белгілі болғандай, төменгі сатылы
организмдер үшін жарықтың маңызы шамалы. Бірақ үльтракүлгін сәуле шағылысуы
әсер етеді (тежейді). Ал ауаға келсек ол барлық организм қажет етеді,
демалу арқылы энергия алады; ауа микроағзалардың таза культурасын алу үшін
ең маңызды фактор.
4. Температура, жоғарғы сатылы өсімдіктер дамуы үшін маңызы зор,
микроағзалардың дамуы үшін де маңызды фактор. Микроағзаларға оптимальді
температураны сақтау – таза культураны шығару үшін шарт.
5. Қоздырушылар. Бұлармен жоғары сатылы өсімдіктерді зерттегенде
кездессе, төменгі сатылы микроағзаларды зерттеген кезде организмдерді
қоздырушы заттар кездеседі, ол заттар организмнің өмір сүру сапалығын
жоғарылатады. Бұл қоздырушылар өсіріліп жатқан организмнің жұмысын
күшейтіп бөтен организмдерді жою үшін қажет. Олардың бірнеше түрі бар және
әр түрлі әсер етеді. Бұл заттар үлкен дозада улы болады, организмді
өлтіреді, ал аз дозада жағымсыз болады, мысалы эфир майлары.
6. Қорғаныш заттары. Қорғаныш заттар деп бір организмді басқа
организмнен сақтай алу қабілетін айтады, бөтен организмді өлтіреді немесе
тежейді. Бірақ бұл заттар қорғанатын организмдер үшін де қауіпті. Олардың
мақсаты бөтен организмге қарағанда соңғысы қорғаныш заттарды үлкен дозада
әкеледі.
Қызығы, ашу кезінде микроорганизмдер зат алмасу барысында осы
заттарды шығаруы. Мысалы, спирт (және көмірқышқыл) ашытқылардың өзіне
зиян, бірақ олар ол затты көп мөлшерде әкеледі, басқа микроорганизмдерге
қарағанда, осылайша олар басқа организмдерден қорғалады. Ашу процесі
спецификалық болып саналады, тек қана прцесс кезінде энергия бөліп
қоймай, тіршілік үшін микроорганизмдер басқа ағзаларға қарсы тұру
алу үшін. Сондықтан зимазу ашытқыларды қорғаушы энзим деп аталады.
Сонымен, бір қатар физиологиялық факторлар, микроорганизмдер
физиологиялық жағдайын күшейтеді және ортасын тазалықта сақтайды. Кейін
біз бір қатар таза культураны табиғи жолмен алу тәсілдерін білдік.
Бұл негізінен, нан өнеркәсібінде организмдер арқасында нан ашытқысын алу
үшін қажет.
1.1.9 Ашытқылар өндірісі (Заторлы әдісі)
Ашытқылар ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Бет. , сурет. , табл. , библ.
Нан ашытқылыры, флавоноидтар, көк шәй экстаркты, аэрация, ашыту, штамм,
меласса, ашытқы сепараторы, нуклеопротеидтер, культивирлеу, Saharomyces
cerevisiae, этил спирті, пресстелген ашытқылар.
Бұл курстық жұмыстың мақсаты болып биологиялық стимулятор қолдану
арқылы нан ашытқыларының активтілігін жоғарылауын зерттеу болып табылады.
Қазақыстанда өнеркәсіп орындарындағы нан ашытқылар жасау технологиясы
ескірген. Бұл процестерді жаңарту үшін жаңа технология енгізу қажет.
Сондықтан бұл дипломдық ғылыми жұмыс актуалды мәселеге арналған болып
табылады, және ұсынылып тұрған әдіс биологиялық стимулятор қолданып нан
ашытқыларының активтілігін жоғарылатып шығару Қазақстан Республикасының
өнеркәсібіне сәйкес, өйткені флавоноидтар қан тамырларының жарақат алуына
қарсы әрекет жасайды және жүрек ауруларын алдын алу үшін қолданылады.
Флавоноидтар аллергияға қарсы, вирус және ісікке қарсы нәтиже береді.
Флавоноидтардың қасиеттерінің бірі болып – металлдардың ауыр ионын
біріктіріп берік комплекс түзуі болып табылады, соның арқасында соңғы
каталитикалық әрекеттесуге қарсы болады.
Ашытқылар белгілі бір биотехнологиялық қасиеттермен сипатталады:
ферменттік белсенділігімен, күштілігімен, генеративтік белсенділігімен,
ашыту комплексі көрсеткішінің жоғарылығымен, мысалы, газ түзу жылдамдығы
және газ түзу мүмкіндігі. Ашытқылардың физикалық күйі мен биохимиялық
белсенділігі белсенділігі көбінесе ұн структураларының құрылымына, дайын
өнім формасы және көлеміне байланысты.
Нан заводтарында пайдаланылатын пресстелген ашытқылар сақтау барысында
қасиеттері тұрақсыздығымен және өзгергіштігімен сипатталады, осыған
байланысты нан пісіру кезінде ашытқылардың биотехнологиялық қасиеттерін
көтеру қажет.
Анықтамалар
Нан ашытқылары – ашытқы жасушаларының биомассасы, құрамында биологиялық
белсенді заттармен және ферменттік белсенділігімен қамтылған, ол интенсивті
ашытумен қамтамасыз етеді.
Пресстелген нан ашытқылары – белгілі бір түр ашытқылар жасушаларының
жиналуы, интенсивті ауаны жіберу арқылы ерекше жағдайда өсірілген.
Штамм – бұл микроағзалардың бір түрінің культурасы, әртүрлі бастамадан
және әртүрлі уақытта бөлініп алынған.
Этил спирті - Saharomyces cerevisiae қант ашытқысы арқылы анаэробты
ашытуға қолданылатын өнім.
Меласса – ашытқы өндірісінде пайдаланылатын басты өнім.
Культивирлеу – микроағзалар өсіру, арнайы жасалған ортада жасушалар
және ұлпалар өсіру.
Флавоноидтар – табиғи нутриенттер, маңызды биологиялық белсенді
структуралық элементтері бар функционалды тағам өнімдерін шығаруда қажет.
Көк шәй экстракты – ұнтақ тәрізді ылғалдылығы 4 %, сарғыш түсті, көк
шәйға тән иісі мен дәмі, бөтен қоспалары жоқ, суда ерігіш.
Аэрация – жасушаларды үздіксіз ауамен қамту, пайда болған диоксид
көміртегін жою, ашытқы жасушаларының салмағын ұстап тұру. Басты міндеті
ашытқыларды ауамен қамтамасыз ету, суда ерітілген күйде.
Бражка – күрделі көп компонентті жүйе, құрамы судан (82-90 мас. % ),
құрғақ заттар (4-10 мас.%) және этил спирті ұшқыш қоспалар (5-9 мас.%)
немесе 6-11 %. Бражкада кішкене мөлшерде көміртек диоксиді болады.
Ашытқы сепараторлары – ашытқылардан бражканы бөліп алу нәтижесінде
ашытқы суспензиясын бөліп алу үшін пайдаланылады.
Нуклеопротеидтер – ашытқы ақуызының маңызы зор көрсеткіші, ол
жасушалардың қалыпты өсуін қамтамасыз етеді.
Дәрумендер – органикалық заттар қоспасы, организмде жүріп жатқан
химиялық және фотохимиялық прцесстердің биокатализаторы болып табылады.
Қысқартылған сөздер
М.О. – микроорганизмдер
C.cerevisiac – caccharomyces cerevisiac
БАВ – биологиялық активті заттар
КШЭ – көк шәй экстракты
АШ – ашытқылар штаммалары
g және g1 – кептіруге дейінгі және кейінгі массасы
Х1- ылғалдылығы
ТК – таза культура
ҚО – қоректік орта
КТК – кәдімгі таза культура
сағ. - сағат
m1 – алынған ашытқылар мөлшері, г
m0 – отырғызылған ашытқылар мөлшері, г
б – ашытқыларды өсіру ұзақтығы
ҚЖА – құрғақ жарты фабрикат ақуыз
Нормативтік сілтемелер
Бұл курстық жұмыста келесі нормативтік сілтемелер пайдаланылған:
СТ РК 1,5 – 2004 ҚР мемлекеттік стандарттау жүесі
СТ РК 1,14 – 2004 ГСС РК Ұйым стандарты. Құрылым түрі және реті
СТ РК 1,12 – 2000 нормативті мәтіндік құжаттар
ГОСО 3,001 – 2000
1. Аналитикалық шолу
1.1.1 Қазақстанның нан пісіру өндірісі және оның даму жетістіктері
Қазақстан Республикасының Президентінің жолдауы бойынша
Қазақстанның БСҰ-ға кіруінің барысында үкімет аграрлық секторды қолдаудың
лайықты деңгейін сақтап қалуы және өнеркәсіп орындарын БСҰ жағдайында
тиімді жұмыс істеуге дайындау жөніндегі жүйелі бейімдеу шараларын іске
асыру керек. Сондықтан да биотехнология бағыттарын дамыту керек.Ашыту
өндірісінде престелген және құрғатылған ашытқы өндіріледі. Негізінен олар
нан пісіру үшін қамыр ашытуда, кондитер және консерві өндірісінде
қолданылады. Одан басқа оларды шикізат ретінде витамин өндірісінде D және
B2 витаминдерін алуда, медицинада-бір қатар емдік препараттарды, нуклеин
қышқылдарын және түрлі ферменттерді алуда, микробиологияда-қоректік
орталарды дайындау үшін қолданылады. Бүгінде алдына қойылған маңызды
мақсаты болып: ауыл шаруашылығының өсімдік культурасын және жануарлардың
өнімділігін жоғарылатуға, ауыл шаруашылық культураларының жаңа түрін құру,
қоршаған ортаны қорғауға және минералды ресурсты алуда, энергияның пайда
болуына жаңа экологиялық таза процестерді құруға қалдықтарды тұтыну болып
саналады.Кез келген биотехнологиялық процестердің маңызды мақсаты болып
технологияны және оның аппаратураларын ғылыми негізде оптимизациялау және
өңдеу болып саналады
Ашытқы заводтары жеке кәсіпорын ретінде өткен ғасырдың ортасында
пайда болған. Ашытқы өндірісінде негізгі шикізат ретінде ашытқы
клеткаларының өсуі мен көбеюі үшін қоректік заттарға байытылған дән
қолданылған.
XX ғасырдың басында нан пісіру өндірісінде қымбат дән шикізаты орнына
қызылша қанты өндірісіндегі қалдық-меласса қолданылды. Ашытқылармен қоса
спиртті де өндірген. XX ғасырдың ортасында ашытқы технологиясы өзгерді.
Бұған өз септігін биология және биохимия облыстарындағы жетістіктер
тигізді. Бұл нан ашытқыларын меласса орталарында өсіру технологияларын
және жабдықтарды жаңаландыруды қамтамасыз етті. Сол кездерде ашытқы
өндірісінде Р.В. Гивартовский, Е.А.Плевако, И.А.Мельцер және т.б. сияқты
ғалымдардың жұмыстары техникалық прогреске әкелді. Соңғы жылдарда ашытқы
өндірісінде өндіріс күштері жаңа құрылыстар мен прогресивті технологияны
ендірумен жаңартылды. Мысалыға, ашытқыны өсірудің үздіксіз жүйесін
ендірумен байланысты өндірісті 15-20% өсірді. Қазіргі уақытта 8-12
араластыру қысқалығында перспективті режимдер құрастырылып, өндіріске
енгізіле бастады.. Сонымен бірге дайын өнімнің сапасы да өсті.
Престелген және өнімдердің сапасын, ашытқылардың бөлінуін суды үнемдеуді
және т.б. жоғарлататын жаңа әдістер құрастырылып өндіріске енгізілді. Көп
көңіл ашытқы өндірісіндегі өсу аппараттарына, ауа жүйелеріне, қорғатқыш
агригаттарға, автоматизация және механизация процестеріне аударылды.
Сонымен бірге активті ферменттері бар ашытқы сапалы құрғақ ашытқыны алуға
арналған заттар сұрыпталуда.
Ашытқы өндірісіндегі технико-экономикалық көрсеткіштердің жоғарлауы
үшін жұмысшылар жаңа жабдықтарды, престелген және құрғақ өнімдерді алудың
технологиялық режимдерін, өндірісте қолданылатын шикізаттарды есептеуді,
нормадан ауытқыған технологиялық процестерді дұрыс коррекциялауды білуі
шарт. - Ашыту өндірісі, тамақ өндірісі, ауылшаруашылық шикізатын өңдеумен
айналысады. Мұнда технологиялық процестің қандай да бір сатысында
микроорганизмді қолдану шектелген. Осы саладағы микрооргаизмдер үшін арнайы
технологиялық жабдықтардың азырақ көлемі бар. Берілген топтағы өндіріс жеке
тамақ өндірісі құрамына кіреді.
- Өндірістің негізгі сатысы бұл микроорганизмдерді культивирлеу.
Технологиялық белгілері бойынша оларды екі топқа бөлуге болады:
- Микроорганизмдердің көп мөлшерде биомассасын алумен байланысты көп
тонналы өндіріс. Осы өндірістің негізгі технологиялық құрал - жабдық түрін
анықтайтын сипаттамасы – түптік культивирлеу. Бұл жерде бөгде микрофлораның
түсу мүмкіншілігі өте аз болғандықтан, жоғары дәрежелі асептиканы қажет
етпейді.
Қойылған мақсаттарды іске асыру үшін Қазақстанда қазіргі заманғы
өнеркәсіпті құру қажет. Сондықтан да дүниежүзілік, отандық тенденциялар,
биотехнологиялық салалардың даму перспективалары, биотехнологиялық
өндірістердің технологиялық деңгейлерінің дүние жүзілік талаптары мен
стандарттары негізінде бакалавр – биотехнолог технологиялық процестерді
жобалаудың әдістерін, рентабельді өнеркәсіптік өндірісті ұйымдастыруға
мүмкіндік беретін салалар мекемелерін реконструкциялау немесе құрылыс
кезінде эффективті шешімдерді қамтамасыз ететін жобаларды білуі тиіс
1.1.2 Ашытқыларға жалпы сипаттама
Ашытқы саңырауқұлақтары – бір клеткалы қозғалмайтын және
бактериялардан шамамен алғанда он еседей ірі микроорганизмдер (15-сурет).
Табиғатта бұлар кең тараған. Клетка пішіні әр түрлі: дөңгелек, сопақша және
таяқша тәрізді болады. Ашытқы саңырауқұлақтары клеткасының мөлшері 8-10
микронға тең. Оларда қозғалу органеллалары болмайды. Клетка сыртында қабығы
бар. Цитоплазмада ядро, вакуоля және басқа да (май, гликоген, валютин)
заттар кездеседі. Ашытқы саңырауқұлақтарын адам баласы қолдан өсіріп, өз
шаруашылығында пайдаланады. Ал, табиғатта жабайы ашытқы саңырауқұлақтар да
болады. Олар ауыл шаруашылық өнімдерін зақымдап едәуір зиянын тигізеді.
Ашытқы саңырауқұлақтарының адам баласына пайда келтіретін түрлерін біз
мәдени ашытқы саңырауқұлақтар деп атаймыз. Ашытқы саңырауқұлақтар
өнеркәсіпте кең қолданылады. Олар қантты ашытып, көмір қышқыл газы мен
спирт түзеді. Олардың бұл қасиеті нан өндірісінде және спирт өндіруде,
түрлі шараптарды, сыраларды, сүт тағамдарын даярлауда қолданылады.
Ашытқы саңырауқұлақтарында белок және витаминдер (В, Д, Е) көп болады,
сондықтан оларды қазір тамақ және мал азықтық мақсатқа кеңінен қолданады.
Ашытқы саңырауқұлақтары көбінесе бүршіктену арқылы көбейеді. Бұлар
спора түзу және жай бөліну арқылы сирек көбейеді. Олардың кейбір түрі
жыныстық жолмен көбейеді.
Бүршіктеніп көбейгенде, алдымен аналық клеткадан төмпешік пайда болады
да, кейіннен ол үлкейіп бүршікке айналады. Бұдан кейін жас клетка аналық
организмнен мүлдем бөлініп кетеді. Қолайлы жағдайда бүршіктену екі сағатқа
созылады. Углевод пен азотты қоректік затқа бай ортада ашытқы саңырау
құлағының бүршіктенуін жай биологиялық микроскоптармен де көруге болады.
Спорамен көбею оларды жынысты және жыныссыз жолдармен жүреді. Ашытқы
саңырауқұлақтары клеткасындағы споралардың саны екіден он екіге дейін
барады. Жыныссыз жолмен спора пайда болғанда вегетативтік клеткалар ұсақ
бөлшектерге бөлінеді де олардың әрқайсысының сыртында қабық пайда болады.
Ал жыныстық жолмен спора пайда болғанда екі клетка қосылады да сыртында
қабық пайда болады. Споралардың пішіні дөңгелек немесе сопақша болып
келеді.
Ашытқы саңырауқұлақтардың систематикасы көбею тәсілдері мен
физиологиялық қасиеттеріне негізделген. Олар екі тұқымдасқа бөлінеді:
сахаромицеттер және сахаромицет еместер.
Сахаромицеттер. Бұларға мәдени ашытқы саңырауқұлақтар жатады. Олар
бүршіктену және споралар түзу арқылы көбейеді. Сондықтан бұларды нағыз
ашытқы саңырауқұлақтар деп атайды. Мәдени ашытқы саңырауқұлақтарға нан,
шарап, сыра ашытқы саңырауқұлақтары жатады,
Өндірісте, әсіресе олардың сахаромицес церевидзе және сахаромицес
эллипсойдеус деген түрлерінің маңызы зор.
Сахаромицес церевидзе клеткасы шар немесе жұмырқа тәрізді. Олар шарап
спиртін алу үшін, сыра қайнатуда және нан ашытуда қолданылады. Бұлардың
белгілі бір температурада және жағдайларды тіршілік ететін жеке топтары –
расалары бар.
Ал сахаромицес эллипсойдеустің клеткасы эллипс тәрізді, шарап
өнеркәсібінде қолданылады, олардың кейьір рассалары шараптағы хош иісті
түзуге тікелей қатысады.
Сахаромицет емес ашытқы саңырауқұлақтар негізінен жалған ашытқы
саңырауқұлақтар. Олай аталатын себебі: ашытқы саңырауқұлақтарының спора
түзуге қабілеті болмайды бүршіктену арқылы ғана көбейе алады. Бұлардың
көпшілігі әртүрлі өндірістердегі өнімдерді зақымдайды. Дегенмен олардың
ішінде шаруашылық үшін маңызды туыстары бар. Олар: торула және микодерма.
Торула туысына жататын ашытқы саңырауқұлақтар шар тәрізді келеді және
ашыту процесі барысында азғана мөлшерде спирт түзеді. Торула кефир деп
аталатын өкілі қымыз және кефир сияқты сүт тағамдарын даярлауда
пайдаланылады, ал торула утилис – тағамдық және мал азықтық ашытқы
саңырауқұлақтарды өндіруде үлкен маңызы бар. Микодерма туысына жататын
ашытқы саңырауқұлақтардың клеткасы ұзынша. Олар спирт түзе алмайды. Бірақ
ортадағы бар спиртті және органикалық қышқылдарды су мен көмір қышқыл
газына дейін тотықтыра алады.
Құрамында спирті бар ішімдіктердің бетіне қонса, микодерма
қатпарланған пленка түзеді де оның иісі мен дәмін бұза бастайды. Сонымен
қатар микодерма сүт тағамдардың тұздалған овощтарды бүлдіріп, сірке және
нан ашытқы саңырауқұлақтарын жасайтын өндірістерге өте зиянын тигізеді.
1.1.3 Ашытқылар классификацисы
Метобализміне және генетикалық қассиеттеріне негізделеолардың бірнеше
классификацисы бар.Классификация кезніде клеткалардың углеводқа қатынасын
немесе витаминдерге қажеттілігін, өсу факторын және спораларын ескеру
қажет. Ашытқылар Ascomycetes класына,Endomycetales қатарына
Saccharomyctacea отбасына, Saccharomeces тегінежатады.Ол 41 ашытқы түрін
біріктіреді.XIX ғасырда Ханзен алғашқы рет ашытқыларды жүйелеуді
ұсынып,беттік ашытқыларды Saccharomeces cerevisae деген ат қойған.Бұл
ашытқылар алғашында Великобритания мен Германияда қолданылған. Кейіннен
Ханзен тағы төменгі ашытқыларға S.carlsbergensis ат қойған.Сосын 1952 жылы
бұл ашытқылар біріктіріліп S.cerevisiae деп аталды.Төменгі таблицада
ашытқылар атауының өзгеруінің тарихы көрсетілген.Ашытқылардың Крегер ван
Рия классфификациясын осындай әдіспен өзгертіп қарастырған.
1952 ж. Лоддер мен Крегар ван 1970 ж. Лоддердің классификациясы
Рияның классификациясы
Saccharomyces bayanus
S. oviformis S. bayanus
S. pastorianus
S. cerevisiae
S. cerevisiae var.ellipsoideus S. cerevisiae
S. willianus
S. carlsbergensis
S. logos S. uvarum
S. uvarum
S. chevalieri S. chevalieri
S. italicus S. italicus
S. aceti
S. diastaticus
Қазіргі кезге дейін сыра ашытушылар ашытқылардың екі түрін.
қарастырған:Saccharomyces cerevisiae және Saccaharomyces
carlsbergensis Бұларға төменгі температурада “жұмыс істейтін” (6 ... 15
температурада) ашытқыларды жатқызды.Олар қоректік ортаны 18 ... 22
температурада ашытып,соңында ашыған сұйықтың беткі қабатына жинайды.80-ші
жылдардың басында таксонамистер сыра ашытуда қолданылатын ашытқыларды
олардың ДНК қасиеттеріне негіздей оларды S.cerevisiae қатарына
жатқызды.Ашытқылар бір клеткалы ашытқыларға жататындықтан саңырауқұлақтар
классификациясына біріктірілген.Алайда олар жеке систематикалық бірлікке
біріктірілмеген бірақ үш классқа бөлінген:
1. Аскомицеттер
2. Базидиомицеттер
3. Бластомицеттер
Бұл классификациялар әдетте вегетативті өсуі мен споралар
табиғатына қарай жіктелген.Олардың өндірістегі маңызы өте зор,сондықтан
олардың көбею процестері соңғы кезде терең зерттелуде.
1.1.4 Ашытқы жасушасының құрылысы
Ашытқы қабықшасы қабықшадан құралады, цитоплазмалық мембрана және
цитоплазмадан жасуша диаметрі 8 – 10 мкм.
Қабыршақ жасушалық дуалша, өзіндік тығындық көрсетеді, мықты және
эластикалық структураны, жасуша формасының ұдайы болуын қамтамасыз ету
қабілеттілігі және едәуір осматикалық қысымға төзімді. Ішкі жасушалық
осматикалық қысымы 2М1 1С – ға жетуі мұмкін. Соған шыдай отырып, қаықша
организмінің осматикалық барвер ретінде әрекет етеді. Қабықша құрамына,
ақмуыздар және липидтер кіреді.
Цитопламалық мембрана. Ол жасушалық қабықшаға астында орналасқан.
Мембрананың негізгі функция қорытындысы жасушаға қоректік заттың бойлау
реттеулігі және сыртқа алмасу азық – түліктің шығарылуы. Содан басқа,
цитоплазма мембранада кейбір ферменттер ықшамдалады және биосинтез қатары
әсіресе жасуша қабырғасыда болады.
Цитоплазма. Цитоплазма құрамы бойынша ауыр колойдтық система.
Цитоплазмада маңызды реакция биосинтезі жүреді және генетикалық
информация сақталады, онда органойдтар орналасқан (митохондрия,
рибосомалар, ядро, эндоплазмалық ретикулум және гольджи , аппараты) және
вакуол (біреу, екеу).
Митохондрия. (хромосомдар). Өзімен бірге ұзартылған ішкі жасушалық
органелланы құрады. Құрамында ферменттік системасы бар, негізгі үлгімен
электрондарды тасымалдауы. Митохондрия функциясына кіретіндер қышқылыдық
реакциялар, энергия қоры ретінде (станция күштер жасушалар); электрон
тасымалдануы сақина бойынша АТФ реакция синтезімен ақуыз
митохондрияларының синтез бөлігі [5].
Рибосомы. Өзімен ультра микроскопиялық гранула түріне дұрыс емес
түйіршіктерді таныстырады, ақуыздан құралған иРНҚ. Рибосомада ақуыз
синтезі және ферменттер жүзеге асады.
Ядро. Домалақ немесе сапалықша қарынша формасына ие, өте нәзік
қабықшамен қоршалған. Ядро ішінде хромосома орналасқан таяқша тәрізді
немесе нитевидті денеше, мазмұнында ДНҚ бар. Ядрода ферменттік системалар
табылған, ДНҚ және РНҚ синтезіне қатысады. Гистон – ядро ақуызының
негізгісі. Ядроның негізгі функциясы - жасушаны бөлуде генетикалық
информацияны сақтау және берілуі. Ядро қабықшасы соның ішіндегі құрамы
бөліп тұрады және біруақытты пор арқылы цитоплазма мен ядро арасында
алмасуын қамтамасыз етеді.
Эндоплазматикалық ретикулум. Өзімен қиын мембраналық тор құрастырады,
алуан арықтарын құрастырушы, әр түрлі заттар сыртқы қабықшадан орталық
жасушаға орналасады.
Гольджи аппараты. Өзімен майда топтасқан қысылған денешіктерді
құрастырады, мембранамен жалғасқан эндоплазмалық ретикулума системасымен
болжамайды, Гольджи аппаратының рөлі жаңа мембрана құрастыру мен
қорытындылайды. Содан басқа, оған қорғаныш функциясын енгізеді – жасуша
секретциясында азық – түлікті сүрлеу және жою.
Вакуоль. Жасушаның орталық бөлігін вакуоль құрайды, жасушалық
шырынмен толтырылған, липопроттейттік қабықшаға тіркелген. Вакуоль
ашытқылар жасушасы қартаю нәтижесінле пайда болады. Вакуоль осмотикалық
реттеуде қатысады және әр түрлі қышқылды қалыптастыру процесстің орнгы
болып келеді. Онда қоректік заттар қатысады, гликоген, трегалоздар,
майлар, волютиннің химиялық табиғаты (метахроматин) аяғына дейін
зерттелмеген, тіркелген ол нуклейндік қышқылдан құралады. (РНҚ) және
өзімен жиналған формасын құрастырады, жасуша негізігі зат цитоплазмасын
құрастыруға қабілеті бар. Валютинді көбінесе валютин нуклейндік қышқыл деп
атайды. Гликоген трегалоа және май қосымша энергия қоры болып
табылады.
1.1.5 Нан ашытқыларының химиялық құрамы
Олар ашытқыларды культивирлеу жағдайына,қоректік ортақұрамына, клетканың
физиологиялық күйіне байланысты.Престелген ашытқыларда 67-75% су және 25-
33% құрғақ заттар болады. Бұл кезде судың бір бөлігі клетка арасында
болып, клетка сыртқылық деп аталады, ал қалған су ашытқы цитоплазмасының
ішінде болып, клеткаішілік деп аталады.Нан ашытқысындағы құрғақ заттардың
элементтер саны бойынша келесідей(%): көміртегі 45-49, сутегі 50-70,
оттегі 30-35, азот 7,1-10,8, фосфор 1,9-5,5, калий 1,4-4,3, магний 0,1-
0,7, алюминий 0,002-0,020, сера 0,01-0,05, хлор 0,004-0,100, темір 0,005-
0,012, кремний 0,02-0,20. Сонымен бірге құрғақ ашытқыда болатын заттар(%
бойынша): белоктар және т.б. заттар-50,майлар-1,6, көміртегілер-40,8, зола-
7,6. Белоктар полипептидтер мен аминқышқылдарының қосылыстарынан тұрады.
Аминқышқылының ең қарапайым түрі глициннің формуласы:
NH-CH –COOH
Аминқышқылдары өзара біріге отырып, қарапайым белоктар мен
протеиндердің молекулаларын құрайды. Оларға альбуминдер, глобулиндер,
гистондар және т.б. жатады. Белокта сыртқыорта факторларына сезімтал
келеді. Мысалыға, жоғары, не төмен температурамен өсер еткенде белоктың
денатурациясы болып, соңында клетка өледі. Осындай көрсеткіштер қышқылмен,
сілтімен, ауыр металл тұздарымен, сәулелендірумен т.б. әсер еткенде
байқалады.
Көмірсулар көміртегіден, оттегіден және сутегіден тұрады. Оларды
төменгі және жоғарғы деп бөледі. Жоғарғы көмірсуларға полисахариттерді
(крахмал, гликоген, клетчатка), дисахаридтерді (сахароза, лактоза,
мальтоза, галактоза) жатқызады. Төменгі көмірсыларға (глюкоза, фруктоза,
арабиноза, ксилоза және т.б.) жатқызады.
Гликоген немесе жануар крахмалы жануар мен ашытқы организмінде қор
заты ретінде болады. Көмірсулардан клетка энергия алады.
Майлар- клетканың қор заты олар үшатомды спирттің күрделі эфирі
(глицерин мен органикалық қышқыл) болып табылады.
Май заттары ашытқы клеткасының протоплазмасының негізгі бөлігі болып
табылады. Майлар қажет болған жағдайда көмірсуларға айналып энергия көзі
ретінде қолданылады. Витаминдер. Ашытқыларда бір қатар витаминдер және
витамин тектес заттар болады. Жануар мен адамдарда зат алмасу
ферменттермен витаминдердің қатысуымен іске сырылады. В1 витамині нан
ашытқы құрамының 1г 20мкг-дай болады. В1 витамині адам организмінде нерв
системасын қадағалап, белок пен май алмасуына қатысады, бұл витамин жоқ
тағамды пайдаланғанда туатын полиневрит және т.б. ауруларды емдейді.
В2 витамині (рибофлавин) нан ашытқысының 1г 25-30мкг болады. Оның адам
тамағында болмауы түрлі тері мен көз ауруына шалдықтырады. Бұл екі
витаминдер жоғары температураға төзімді келеді.
Көрсетілген витаминдерден басқа 1г нан ашытқысында 8-95мкг
парааминобензойн қышқылы және 19-35мкг фоли қышқылы болады. Ашытқылардың
тіршілігінде биотин витаминінің маңызы зор. Сахаромицеттер биотинді өздері
синтездей алмайтындықтан, олқоректік ортаның құрамына енгізілуі қажет.
Витаминнің 0,5-1,8мкг 1г ашытқыда болады. Биотин – тұрақты зат. Себебі
термиялық өңдеуге оның сілтілік активтілігі төмендемейді.
Ашытқыда тағы бір өсуді реттеуші мезоинозид бар. 1г нан ашытқысында 270мг
болады. Ферменттер. Барлық тірі организмде өтетін зат алмасу процестері
биологиялық катализаторлар, яғни ферменттер немесе энзимдер көмегімен іске
асырылады. Ферменттердің активтілігі температура, рН факторларға ғана
байланысты емес сонымен бірге клеткада қандай күйде болатынына байланысты.
Фермент жеке күйде болса, активті, ал белоктармен байланыста болса
активтілігі төмен болады. Ашытқы клеткасында фермент үздіксіз
синтезделеді. Фермент арнайы температура мен қышқылдықта аса активті
болады. Олардың тұрақсыз болуы белоктар секілді температураға, қышқылға,
ауыр металл тұздарына, сезімтал келуінен. Ол оның денатурациясына әкеледі.
Жеке ферменттер тірі клеткаларда 10-12 ферменттен тұратын фермент
системасын құрайды.
1.1.6 Ашытқылардың көбеюі
Нан ашытқыларының өндірісі микробиологиялық болып келеді: бұл
ашытқылардың көбею процесі. Нан ашытқылары бірнеше өндірісте қолданылады,
бірақ негізгі қолданылатын жері нан ашыту өндірісі.Онда жұмысшылардың
негізгі мақсаты- жақсы, сапалы өнім алу.Бұл ашытқының өсу және көбею
заңдылығымен байланысты. Ашытқы клеткасына барлық клеткалар секілді төрт
өсу фазасы тән: лагфаза,логарифмдік өсу фазасы, стационар фазасы,өлу
фазасы.Алайда ашытқыларға тек үш көбею фазасы тән.Соңғы фаза ашытқы
өндірісінде болмағаны жөн.
Лагфаза – ашытқы клеткасы қоректік ортаға енгеннен кейін сонда
бейімделетін период.Олардың ферментті жүйелері биомасса синтезіне
құралады.
Аминқышқылдардың,полифосфаттардың,р ибонуклеин қышқылдар дың (РНК),
активті синтезі жүреді.Клеткалар бүршіктенуге дайындалып,клетка пішінінің
өзгеруіне байланысты массалары өзгереді.Ашытқылар бұл уақытта
көбеймейді.Бұл периодтың ұзақтығы клетканың ферментті жүйесіне, егіс
материалының санына, қоректік субстраттың саны мен құрамына,
температураға,рН,культуральды орта аэрациясына және т.б. байланысты.Бұл
периодта клеткалар сыртқы ортаға сезімтал келеді.
Логарифмдік өсу фазасы клеткалардың жоғарғы көбеюімен сипатталады.Оларды
қоректік және өсу заттарымен қамтамасыз еткенде,сонымен қоса лимиттердің
болмауы культуралды ортада бүршіктенетін клеткалардың көп болуына
әкеледі,ол 70-80%-дай. Ашытқы биомассалары жас клеткалар пайда болғанша
үлкейіп, аналық клеткаға өсіп, жаңа генерация түзе бүршіктенеді.А.Куктың
анықтамасы бойынша бір ашытқы клеткасы орта есеппен 25 жаңа клетканы,
кейде 40 клетканы түзеді.Бұл фазада ашытқы клеткасының максималды өсуі
байқалады. Периодтың мерзімі ортадағы қоректік заттың санына, клетка
метоболизмдерінің түзетін өнім санына байланысты. Периодты қайталау
процесте қорек көздерінің азаюымен,ингибирлуші өнімдерінің пайда болуымен
немесе ортаның физикалық қасиеттерінің өзгеруінен өсу жылдамдығы төмендей
береді.Ортаға қоректік заттарды үнемі толтырып тұрумен,зиянды заттарды
шығарумен логарифмді өсу фазасы шексіз жүреді.Қолайсыз жағдайларға төзу
бұл периодта жоғарылайды.Стационарлы фазада жаңа клеткаларының түзілуі
тоқталады, себебі өсу аппаратына қоректік заттар жіберілмейді.Клеткалар
өмір сүруін қамтамасыз ету үшін қалған қоректік заттарды
қолданады.Клеткалар пішіні жағынан өседі, массасы да үлкейеді.Бұл фазада
биомассаның өсуі ашытқы массасынан 5-10%-ті құрайды.Клеткалардың ферментті
жүйелері өмір сүруге қажетті алмасу процестеріне ауысады. Қоршаған ортада
клеткалар төзімділігі жоғарлайды. Бұл фаза ашытқы өндірісінде ашытқы
клеткаларының пісіп-жетілуіне сәйкес келеді. Өлу фазасы
микроорганизмдердің өсуі мен көбеюінің тоқталуымен сипатталады. Клетка
массалары кішірейеді, себебі барлық қоректік заттар алдыңғы фазада
қолданылған. Клеткалар өмір сүруі үшін өздерінің қор заттарын пайдаланады.
Клетка автолизі байқалады. Ашытқылар сапасы дереу нашарлайды. Нан ашыту
өндірісінде бұл фаза қарастырылмайды, себебі ашытқыларды культуралды
ортадан бөліп алады. Ол тек авария жағдайда болуы мүмкін, мысалы сепаратор
бұзылуы кезінде, сол кезде жетілген ашытқылар ұзақ уақыт қоректік заттар
және т.б. аппаратта тұрып қалады. Ашыту аппаратынан биомассаны бөліп
алуды жоғарлату үшін технологиялық процесті лакфазаны минимумға түсіріп,
логарифмдік фазаны ұзартып жүргізу қажет. Стационарлы фаза да бұл екі
көрсеткіштің өсуіне әсер тигізеді. Алайда бұл фазаның процесті енгізу
негізіне дайын өнім сапасына байланысты.Ашытқылар вегвтативті және
жынысты, жыныссыз жолмен пайда болған споралармен көбейеді. Вегетативті
жолмен көбею бүршіктену және бөліну арқылы жүреді. Өте көп таралған түрі –
бүршіктену. Ол аналық клеткадан жаңа клетканың ісініп бөлінуі арқылы
журеді.Аналық клеткада бір,екі немесе одан да көп бүршіктер пайда болуы
мүмкін.(1-сурет,а). Бүршіктеніп көбею шар тәріздес ашытқыларға тән. Кейде
ашытқыларының бүршіктенуінде бір-бірінен бөлінбейтін және псевдомицелий
түзетін клеткалары да болады.
Бөліну жолымен көбею өте сирек және тек цилиндрлі саңырауқұлақтарда
болады (сурет-1,б)
Споралар қолайсыз жағдайлардан шығу мен көбею үшін қажет. Спорамен көбеюде
репродуктивті структуралар құрылады.Олардың пайда болу алдында клеткалар
қосылып, ядролардың қосылуы жүріп, диплоидты клеткалар пайда болады .
Эндоспоралар ескі ашытқы клетка культураларында пайда болады.Ашытқылардың
мұндай мицелийлері жеке клеткаларға-артроспораларға бөлінеді.(2-сурет,а).
Ақырында клеткалар қосылысынан аскалар( сөмкелер ) пайда болып, оларда 2-
ден 8 аскоспоралар пайда болады. Аскоспоралар дөңгелек, ине және де басқа
тәріздес болады. Saccharomyces ашытқыларында тетраэдрлік асколар болады (
3-сурет ).
Негізінен көбею дегеніміз ашытқылар клетка санының артуы. Нан ашытуда
ашытқының көбеюі үшін барлық жағдай жасалған. Сондықтан ондағы ашытқылар
тек бүршіктену арқылы көбейеді, яғни спора түзбей. Ашытқыларды енгізгенде
онда көптеген сандық және сапалық өзгерістер жүреді. Ашытқылар саны
барынша көбейеді, алайда олардың диспергирлі күйі басында үлкейіп,кейіннен
төмендейді.Таза культура ашытқыларын сусло-агарлы пробиркада төменгі
температурада сақтайды. Өндірісте ашытқылар қайталанылып қолданыла береді.
Бірақ қайталап қолдану микробиологиялық зақымдауға әкелуі мүмкін. Сол
себептен әр 8-10 (немесе одан аз) генерациядан соң заводтар жаңа ашытқыға
ауыстырумен соқтығысады.Таза ашытқы культурасын өндіру тұрақты ашу
процесін қамтамасыз етеді. Таза культураны өсіруде ашытқы зақымданбас үшін
өндірісті жоғары сапалы жабдықпен жабдықтау қажет. Ашытқылар өте жақсы
жағдайдағы бөлек бөлмелерде сақталғаны дұрыс. Ол бөлмелерге жұмысшылардың
кіруі қатаң шектелгені жөн.
1.1.7 Ашытқылардың қоректенуі
Ашытқылар ашыту қанттары бар, энергия қоры бар, көміртегі скелетінің
құрылымы бар,сонымен қатар биосинтез үшін азотты қосылыстардың жеткілікті
мөлшері, синтезге қажетті белок, минералды тұздар, бір немесе бірнеше өсу
факторлары болған жағдайда дұрыс көбейе алады. Белоктардың синтезі үшін
аммоний ионын қолдануға да бодады, алайда аминқышқылдары қажеттірек.
Аминқышқылдары арнайы ретпен пермезалармен( фермент- тасымалдағыштар,
трансферазалар) тасымалданады,олар клетка мембраналарында орналасады.Одан
басқа ашытқыларға спецификалық заттар-өсуді стимурлейтін өсу факторлары
қажет, өсуге қажет болмаса да биотин, пантотен қышқылы, мезо-инозит,
никотин қышқылы, тиамин, p-аминбензоин қышқылы және пиридоксин. Бұл
заттардың көбісі ашытқы метоболизмінде ферментативті кофактор болып
саналады.Бұдан басқа ашытқыларға ауа саны қажет, себебі олар қатаң емес,ал
факультативті анаэроб болып табылады,яғни ауа және ауасыз да тіршілік ете
береді.Бәрінен бұрын ашытқылар көміртегіні қажет етеді,оны олар энергияны
түзе отырып ыдыратады.Соңында кішірек молекулярлы массасы бар молекулалар
түзіледі,ол азотпен бірге клетка компонентін түзуге қатысады.Зат алмасуда
энергия көзі болып монмсахаридтер табылады,D-глюкоза,D-манноза,D-
фруктоза,D-галактоза,пентозаD-ксилу лоза(кетопентоза),бірақ басқа
пентозалар емес.Ашытудың негізгі биохимиялық процесі-ашитын қанттардың
этил спиртіне және диоксид көміртегіне айналуы
C6 O12 O6=CH3 CH2 OH +CO2+234,5кДж (г*моль ) (56 ккал).
180,1 г глюкозадан 92,1 г этил спиртін және 88 г көміртегі диоксидін
алуға болады. Мұнымен қатар қант бөлігі зиянды заттар және екіншілік
өнімдер алуға жұмсалынады. Соңында қанттан 92,1 г емес, ал 87 г-дай этил
спирті түзіледі. Этил спирті мен көміртегі диоксиді спиртті ашуда негізгі
өнім болып табылады.
Егер қанттар аз болып, ауа жеткілікті болса қанттар дем алу процесіне
қатысады:
C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+2822 кДж(г*моль)(674
ккал)
Қазіргі кезде ашытқылардың қоректенуінің екі фазасы белгілі.
1. Заттардың клетка қабығы мен цитоплазмалық мембранадан заттардың өтуі
2. Қиын биохимиялык заттардың реакциялары
Ашытқылардың химиялық құрамынан көрінетіндей олардың қорегі үшін
азот,фосфор, калий, магний, көміртегі формалары, микроэлементтер және
т.б. заттар.
Ашытқылардың қоректенуінде макроэлементтер (калий, натрий, фосфор,
магний, кальций) және микроэлементтер (темір, мыс, марганец, кобальт,
цинк, молибдин)
1.1.8 Ашытқы биомассасын синтездеуде сыртқы орта факторының әсері
Ашытқы тіршілігіне қоршаған орта факторлары үнемі әсер етіп отырады. Олар
температура, рН ортасы, құрғақ заттар концентрациясы, культуралды ортаның
оттегімен қамтылуы, т.б. заттар.Жоғарыда көрсетілген факторлар клеткаға
қолайлы немесе қолайсыз әсер етуі мүмкін.Микрооганизмге әсер етуіне қарай
факторлардың үш түрін ажыратады: минималды,оптималды, максималды.
Микроорганизмдер тіршілігіндегі барлық процестер оптималды факторлар
жағдайында жақсы жүреді.Егер қандайда бір фактор минимумнен төмен
болса,организм дұрыс жетілмейді.Температура клеткадағы зат алмасулардың
интенсивті өтуін анықтайды. Нан ашытқысындағы оптималды температура 21-34.
Қазіргі уақытта жаңа оптималды температура алынды-38. температураның
оптималды жағдайдан жоғарылауы алынатын өнімнің сапасын төмендетеді, ал
төмендеуі ашытқы көбеюінің активтілігін төмендетеді. Ортаның активті
қышқылдығы(рН) орта. Ашытқылардың тіршілігіне рН орта айтарлықтай әсерін
тигізеді. рН көлеміне қоректің ортаға түсуі, ферменттердің активтілігі,
витаминдердің түзілуі, ашытқы клеткаларының өсуі байланысты.
Нан ашытқыларының жақсы өсуі рН-тың 4,5-5,5 мәнінде ие
болады.Аппаратты жүктегенде және процестің бірінші кезеңінде рН ортаны 4,5-
4,6 деңгейінде ұстау керек. Құрғақ заттар концентрациясы. Ашытқылардың
көбеюінің активтілігі қоректенуге, осмостық қысымға байланысты.
Сахсромицет ашытқыларының клеткасының осмостық қысымы 0,8 – 0,12 МПа. Ол
ашытқылардың концентрлігі жоғары орталарында жоғарылайды.
Культуралды орта аэрациясы. Кезкелген микроорганизмнің тіршілігінің
тұрақты болуы үздіксіз түсіп отыратын энергияға байланысты. Оны ашытқы
клеткасы ашу мен тыныс алу процесінен алады. Бұл процестер бір – бірімен
байланысты. Ашытқы клеткаларындағы ферментация процесі не ашу, не тыныс
алу аймақтарына бағытталу мүмкін.
Ферментациялық процесс интенсивті аэрация жағдайында биомасса
жинауға бағытталады.Ортада еріген оттегінің жетіспеуінде тыныс алу
процесімен бірге ашу процесі де жүреді. Онда ашытқылармен бірге спиртте
жиналады. Ортада оттегі аз болған сайын ашытқы мен спирттің жиналуы
азаяды.Ашытқы өндірісіндегі жұмысшылардың мақсаты тауарлы ашытқы өндіруді
биомасса синтезіне бағыттып, спирт пайда болуын жою Химиялық заттар.
Химиялық заттар ашытқыларға әртүрлі әсер етеді. Ол культурулды ортаның
концентрациясына байланысты.
Культуралды ортаға химиялық заттар шикі затпен бірге (меласса, аммаоний
сульфаты, диаммонийфосфаты және т.б. ), күкірт қышқылымен немесе сауатсыз
аппараты жуу арқылы келеді. Оларға сульфидтер мен сульфаттар, фтор, мыс,
нитриттер, фенолдар, пирокатехин және кейбір неоорганикалық заттар жатады.
1. Микроорганизм биотехнологиясындағы барлық биотехнологиялық процестер
микробты клеткалардың функцирленуіне негізделеді, сондықтан
биотехнология тірі клетканы танып білуден және тіршілік ету
барысындағы процестерді басқару заңдарын танып білуден басталады.
Құрылысы жағынан микробты клеткалар прокариоттар(бактериялар, көк-
жасыл балдырлар) және эукариоттар (саңырауқұлақтар,балдырлар,
қарапайымдылар) болып бөлінеді. Тірі клетка- ферменттермен
катализденетін 1000-нан көп тәуелсіз реакциялар жүретін күрделі
химиялық реактор. Сондай-ақ биологиялық жүйелер химиялық технология
процесіндегідей заттардың сақталуының негізгі заңдары мен
принциптеріне бағынады. Микроорганизмдер жарық энергиясын (фототрофты)
және химиялық энергияны (хемотрофты) сіңіре алады. Гетеротрофтар тек
органикалық заттарды, ал автотрофтар бейорганикалық заттарды (мысалы,
СО2 ) сіңіреді. Алынған энергия клетка ішінде жоғары энергетикалық
қосылыс АТФ түрінде сақталады және тасымалданады, ал клеткалар оны 3-
функцияны орындау үшін қолданады.
- үлкен, күрделі молекуланың өсуі, синтезі үшін;
- ионды және бейтарап қосылыстардың транспорты үшін;
- механикалық жұмыстар, яғни бөліну мен қозғалыс үшін;
Энергияны биосинтезде қолдану тиімділігі жоғары, қалған, қалған энергияны
жылуға айналады.
Метаболизм- клеткадағы барлық химиялық өзгерістердің бірегейлігі.
Метаболизм катаболизмнен ( энергия алу үшін химиялық заттардың ыдырауы),
анаболизмнен ( энергияны шығындалуымен қара пайым клеткадан күрделі
заттардың түзілуі) және амфибиолизмнен ( аралық алмасудын барлық
реакциялары) тұрады.
Микроорганизмдер аэробты ( тыныс алу үшін О2 қажет) және анаэробты (
оттексіз тіршілік етеді.) болады. Анаэробты ашуда органикалық заттар соңғы
өнімге дейін ыдырамайды, сондықтан энергия аз босайды. Аэробты алмасуды (
тыныс алу) аз энергиялы өнімдер алынады (СО2 және Н2О) және көп энергия
босап шығады.
Ашу (спирттік):
С 6Н 12О 6+2Н 3РО4+2АДФ→2С 2Н 5ОН+2АТФ+2СО 2
Тыныс алу:
С 6Н 12О 6+6О 6 + 36Н 3РО4 + 36АДФ→6СО 2+6Н 2О+ 36АТФ+36Н 2О
Осылайша, 1 ьоль глюкозадан тыныс алу барысында 36 моль АТФ және 2847 кДж
түзіледі, ал анаэробты процесте тек 2 моль АТФ және 217 к Дж түзіледі, яғни
18 есе аз түзіледі. Сондықтан аэробты жағдайда клетканың өсуі біршама
тиімді. Тыныс алуда гликолиз нәтижесінде алынған сутегі оттегіне
тасымалданады. Гликолиз нәтижесінде глюкозаның бір молекуласынан пируваттың
2 молекуласы, АТФ және НАДН2 түзіледі. Пируват мультиферменттік комплекспен
бірнеше коферменттің қатысында декарбоксирленуге ұшырайды. Бір кофермент
сутегіні, екінші кофермент А (СоА-Н) қалған ацетилді топ СоСн2-ні
байланыстырады. Тыныс алуда ацетил қалдығы үш карбон циклінде (ЦТК) тотығу
хәне Н декарбоксилденуі (СО2 бөлінуі) және гидротация ( Н2О қосылуы)
негізінде толығымен ыдырайды. Тыныс алуда АТФ синтезі үшін негізгі
энергияны клетка гликолиз нәтижесінде алынған сутегінің оттегімен
тотығуынан, пируваттың тотығуынан және ЦТК реакциясынан алады.
Катаболизмнің соңғы сатысы- тотықтырушы фосфорирлену. Бұл процестің жүру
барысында метаболизмдік энергияның көп бөлігі бөлініп шығады, осының
арқасында НАДН және ҒАДН2 ьолекулалары қоректік зат молекуласынан О2
молекуласына электрон тасымалдайды. Фосфорилдену тыныс алу тізбегінде АТФ-
синтетаза әсерімен жүзеге асырылады. Тыныс алу тізбегінде Н НАДН-тан О2
тасымалдауда 218 кДж бөлінеді.
Ассимиляция – биоорганикалық (СО2, Н2О, NН3 – автотрофты) немесе
органикалық қосылыстардан (гетеротроты) жеке заттардың синтезі. Энергияға
деген қажеттілік не фотосинтез процесінде жарық энергиясының есебінен, не
биоорганикалық заттардың (Н2S, NН3 және т.б.) тотығуы есебінен өтеледі.
Фотосинтез – АТФ және сутегі түрінде жиналатын, (НАДН) коферментінен
байланысты жарық энергиясының химиялық энергияға айналуы. Ол екі процесстен
тұрады: жарықтағы энергияның hυ фотомның түзілуі және қараңғыдағы
көмірсудың түзілуі.
Н2 қалпына келтірушісі Н2О фотосинтез процесінде ыдырауынан түзіледі.
12 Н2Оhυ — 2Н2+ О2 + АТФ
АТФ электрондарының тасымалдану тізбегі бойынша электрондардың
өзгерісінде түзіледі.
6 СО2 + 12 Н2 қараңғыда С6Н12О6 + 6Н2О
Бактерия және өсімдік клеткалары ақуыз құрамына кіретін 20 аминқышқылының
барлығын өздері синтездейді. Гетеротрофты ассимиляция молекуланың қайта
құраудың негізгі процесіне кіреді, кейде организмде қажетті барлық
қосылыстарды синтездеу үшін бір ғана органикалық зат жеткілікті.
Реттеу механизмі биохимиялық процесстердің жоғарғы үнемділігін қамтамасыз
ету үшін эволюция процесіне кіреді. Метоболизмді реттеу – бұл биохимиялық
процесстің жылдамдығын осы прцессте немесе оның активтілігіне қатысатын
ақуыз туындыларының мөлшерін қайтымды өзгерту жолымен басқару. Ақуыз
туындылары – бұл қарапайым ферменттер – химимялық реакция катализаторлары.
Бірақ кей процесстер мысалы, көп субстраттың биологиялық мембрана арқылы
тасымалдануы ақуыз арқылы жүзеге асырылады, олар қандайда бір химиялық
түзілулерді катализдемейді. Сондықтан реттеудің екі негізгі деңгейін
қарастырады:
Ақуыз туындыларының репликация, транскрипция және трансляция сатыларында
биосинтезді ретттеу деңгейі
Олардың активтілігін функционирлеу процесінде реттеу деңгейі
1.1.8.1 Аналық ашытқылар
Басты мәселе ашытқылардың жақсы іріктемелерін алу – бұл үшін сапалы егу
болып табылады: оның сорты таза болу қажет. Сорттарды іріктеу тәжірибелер
арқылы жүргізіледі. Кез-келген завод аналық ашытқылардың тек ең жақсы
сорттарын пайдалану қажет. Егу кезіндеаналық ашытқылардың шыққан жері және
тазалығы өте маңызды. Егер де аналық ашытқылар құрамында жабайы ашытқылар
немесе басқа микроағзалар болса, онда ашытқының сапалы сорттан шықса да,
егіс құнсыз қалады. Тек жасанды селекция жолмен өсірілген ашытқылар ған ең
таза болады. Бұл үшін ашытқының бір ғана жасушасынан егу арқылы басқа
организмдерді түсірмей таза ашытқылар алады. Таза культура бөліп алу үшін
ең алдымен өсірілген рассадан бір жасуша алу керек. Бұны келесі жолмен
алады. Ашытқылардың кішкене мөлшерін шыны ыдыстағы стерильді қоректік
суслоға салып, ашытқыларды сұйықтыққа орналастыру керек. Содан соң заттық
әйнекке осы қоспадан бірнеше бөлек тамшы алып микроскоп арқылы қараймыз,
әр тамшыда қанша жасуша саны бар екенін санайды. Қоспаны
залалсыздандырылған суда сұйылтады да, жаңадан заттық әйнекшеге препарат
дайындаймыз, сұйықтықтан алынған әр тамшыдан бір-бір ашытқы жасушасын
алуға болады. Егер бір ашытқы жасушасы бар тамшыны тапса, оны 25-30ºС
инкубаторға 2-3 рет салғаннан соң бөтен клеткалар табылмаса, оны әрі қарай
культивирлеуге болады. Культивирлеу былайша жүреді. Ашытқының тамшыдағы бір
жасушасын немесе өскен коллонияны шыны ыдыстағы залалсыздандырылған суслоға
немесе желатин суслосына орналастырады, мұнда ашытқылар даму қажет. Көбею,
бір литр сиымдылығы бар пастер колбасында инфекциядан қорғалған,
залалсыздандырылған, сусломен толтырылған ортада жүреді.
Сурет 1- Пастер колбасы
Ашытқылар белсенді бөліне бастайды. Ашытқалар әрі қарай жақсы өсу үшін
көп мөлшерде қоректік орта дайын тұру керек: оны бөтен организмдермен
ластанудан қорғап сақтау үшін, карлсбергер деп аталатын колбасы
пайдаланылады.
Сурет 2- Карлсбергеров колбасы
Бұл ыдысқа пастер колбасындағы тұнбаны орналастырады, артық сұйықтықты
төгеді. Карлсбергер колбасында ашытқылар өсуін жалғастырады, ашытқы
массасының өскені байқалады. Көбеюдің соңғы сатысында барлық стерильдікті
сақтай тұрып ашытқы массасын үлкен линднеровский аппаратында таза ашытқы
культурасын алу үшін орналастырады, бұл аппарат сиымдылығы 100 не одан көп
литр мөлшерінде залалсыздандырылған сусло құйуға болады және ашытқылардың
көлемін бірнеше киллограмға дейін өсіруге болады. Бұл жұмыстың барлығы
бұрын жүргізілген, сонда, бір ашытқы жасушасын өсіру үшін, қоректік ортаға
бөтен микроағзаларды кіргізбей. Бұл аппарат арнайы осындай жұмыстарға
арналып шығарылған және өз жұмысына өте жауапты.
Сурет 3- Линднер таза ашытқыларды культивирлеуге арналған үлкен аппарат
Пастер колбалары.
Колбаның мойны екі рет майыстырылған, түтіктің соңы ашық, ауа қажеттілігін
қамтамасыз етеді. Соңы мақтамен немесе асбестпен жабылған. Осының арқасында
ауадан бөтен организмдер кірмейді. Мақта фильтр ретінде орналасқан, егер де
микроағзалар түтікке кіріп кетсе, оларды түтікшенің қайырылған бөліктері
колбаға түсуге жол бермейді. Колбаның оң жағындағы шыны түтікше сұйықтық
үшін қажет. Карлбергеров колбасы а – толтыруға арналған ойық, - ашытқысы
бар суслоны төгуге арналған. Ашытқы заводы әр кезде жаңа қайта егу жасай
бермейді, алдыңғысын пайдаланады: алдыңғы материалдың бір бөлігін алып
аналық ашытқы ретінде пайдаланады. Егер жақсы аналық ашытқы жасушалары
қажет болса, заводта жасалған суслодан ашытқы культивирленуіне қоректік
орта жасай бастайды. Қоректік орта ашытқыларға қажет барлық қоректік заттар
бар екенін білеміз: көмірсулар, азот, минералды қоспасы бар заттар, бұл
заттар еріген күйде болу керек. Дән құрамында осы барлық қоректік заттар
бар, бірақ еріген күйде емес, өйткені көмірсулар крахмалдан болады, ал
азоты бар заттар – ерімейтін ақуыздық заттар. Егер біз осы дәнде бар
қоректік заттармен ашытқыларды қоректендіргіміз келсе, және өсуін
жылдамдатқымыз келсе, онда осы заттарды ерітілген күйде өткізуіміз керек.
Бұл үшін ыдырататын қасиеті бар энзимдер пайдаланылады, олар өскен дәнде
көптеп кездеседі. Ұнтақталған дәндерді (сұлы, жүгері) суға салады, езіледі
және бірәз уақытқа сәйкес температурада қалдырылады, бұл уақыт ішінде
крахмал қантқа диастаза ретінде өтеді, ақуыздың үлкен бөлігі ерітілетін
қосылыстарға ( пептон, амид ) айналады. Бұл ортада ашытқылар өздеріне қажет
қоректік заттарды табады. Егер фильтрация арқылы қоспаны өткізсе сусло
деп аталатын барлық қажетті қоректік қоспалары бар таза сұйықтық болады.
Қымбат дәннің орнына арзан (крахмалы бар) картопты алуға болады. Соңғы
кезде әсіресе Германияда меласса көмірсу қорегі ретінде кең көлемде
пайдалана бастады. Суслода өсіріліп жатқан ашытқылардың көбеюі барлық
уақытта жақсы жүре бермейді, мұндай көп мөлшердегі культураны стерильді
түрде ұстау мүмкін емес. Бөтен микроағзалар түскен кезде өсіруді кейде
тоқтату керек болады. Сондықтан көбейіп келе жатқан ашытқыларға арнайы
қарау қажет. Бұл үшін ең жақсысы, басқа микроағзалар тіршілік ете алмайтын,
бірақ ашытқылар үшін өте қолайлы болатын орта жасауға болады. Бұл
культураның және жоғары сатылы өсімдіктердің ең баста заңдылығы.
Көбейтудің бұл түрі табиғи болып есептеледі. Бұл культивирленетін
микроағзаларды күшейтуге негізделген, соның арқасында оның өзі бөтен
ағзаларды жоюға көмектеседі. Осы сияқты зерттеулер өсіру үшін қолайлы
жағдайларды келісімдерді орындаса және сақтаса жоғарыда айтылған жұмыстар
орындалады. Бұл заңдылықтар тек ашытқылар үшін ғана емес, сонымен қатар
басқа барлық организмдер үшін де қолайлы.
1.1.8.2. Табиғи культивирлеуге арналған маңызды шарттары
1.Түрі және мөлшері бойынша егу. Егіс материалы таза болу керектігі
туралы біз айттық. Бірақ егіс материалын дұрыс өлшенген түрде егу керек.
Мөлшері көпемес, бірақ керекті мөлшерден кем емес, бөтен микроағзалар түссе
егіс материялы басым болу керек.
2. Қоректік орта, оның сыртқы (физикалық), ішкі (химиялық) қасиеттері.
Микроағзалар үшін қоректік орта тазалығы өте маңызды. Кейбір организмдер
қатты ортаны қажет етеді, бақалары жұмсақ, сондай-ақ қоректік ортаның
концентрациясындағы ерітілген заттар ағзаның дамуына әсер етеді. Ортаның
химиялық құрамы және қоректік ортаның түрі негізгі орында екендігі айтылды.
Тек оның құрамындағы энзим мөлшері, және оны организмдер пайдалана алуы
жайлы есте сақтау керек. Барлық қоректік орта бір қажетті заттары болуы
керек көмірсулар, азотты заттар, минералды заттар.
3. Жарық және ауа. өзімізге белгілі болғандай, төменгі сатылы
организмдер үшін жарықтың маңызы шамалы. Бірақ үльтракүлгін сәуле шағылысуы
әсер етеді (тежейді). Ал ауаға келсек ол барлық организм қажет етеді,
демалу арқылы энергия алады; ауа микроағзалардың таза культурасын алу үшін
ең маңызды фактор.
4. Температура, жоғарғы сатылы өсімдіктер дамуы үшін маңызы зор,
микроағзалардың дамуы үшін де маңызды фактор. Микроағзаларға оптимальді
температураны сақтау – таза культураны шығару үшін шарт.
5. Қоздырушылар. Бұлармен жоғары сатылы өсімдіктерді зерттегенде
кездессе, төменгі сатылы микроағзаларды зерттеген кезде организмдерді
қоздырушы заттар кездеседі, ол заттар организмнің өмір сүру сапалығын
жоғарылатады. Бұл қоздырушылар өсіріліп жатқан организмнің жұмысын
күшейтіп бөтен организмдерді жою үшін қажет. Олардың бірнеше түрі бар және
әр түрлі әсер етеді. Бұл заттар үлкен дозада улы болады, организмді
өлтіреді, ал аз дозада жағымсыз болады, мысалы эфир майлары.
6. Қорғаныш заттары. Қорғаныш заттар деп бір организмді басқа
организмнен сақтай алу қабілетін айтады, бөтен организмді өлтіреді немесе
тежейді. Бірақ бұл заттар қорғанатын организмдер үшін де қауіпті. Олардың
мақсаты бөтен организмге қарағанда соңғысы қорғаныш заттарды үлкен дозада
әкеледі.
Қызығы, ашу кезінде микроорганизмдер зат алмасу барысында осы
заттарды шығаруы. Мысалы, спирт (және көмірқышқыл) ашытқылардың өзіне
зиян, бірақ олар ол затты көп мөлшерде әкеледі, басқа микроорганизмдерге
қарағанда, осылайша олар басқа организмдерден қорғалады. Ашу процесі
спецификалық болып саналады, тек қана прцесс кезінде энергия бөліп
қоймай, тіршілік үшін микроорганизмдер басқа ағзаларға қарсы тұру
алу үшін. Сондықтан зимазу ашытқыларды қорғаушы энзим деп аталады.
Сонымен, бір қатар физиологиялық факторлар, микроорганизмдер
физиологиялық жағдайын күшейтеді және ортасын тазалықта сақтайды. Кейін
біз бір қатар таза культураны табиғи жолмен алу тәсілдерін білдік.
Бұл негізінен, нан өнеркәсібінде организмдер арқасында нан ашытқысын алу
үшін қажет.
1.1.9 Ашытқылар өндірісі (Заторлы әдісі)
Ашытқылар ... 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