Ашытқы жасушаларының құрылымы
Нан ашытқысы өндірісінің биотехнологиясы
дипломдық жұмысына
АННОТАЦИЯ
Дипломдық жұмыста нан ашытқысы өндірісінің биотехнологиясы жасалған.
Наубайханалық ашытқы өндірісінің негіздері талданды. Ашытқы жасушасының
құрылысы мен химиялық құрамы келтірілді. Наубайханалақ ашытқы өндірісінің
технологиясын құрастырылды. Наубайханалақ ашытқының және мелассаның сапа
көрсеткіштері анықталды. Қажетті технологиялық есептеулер жасалды. Еңбекті
қорғау және тіршілік қауіпсіздігі мәселелері қарастырылды.
АННОТАЦИЯ
дипломной работы на тему Биотехнология производства хлебопекарных дрожжей
Дипломная работа посвящена разработке биотехнологии хлебопекарных
дрожжей. Сделан анализ основ производства хлебопекарных дрожжей. Даны
строение и химический состав дрожжевой клетки. Разработана технологическая
схема производства хлебопекарных дрожжей.. Даны показатели качества
хлебопекарных дрожжей и мелассы. Рассмотрены вопросы охраны труда и
безопасности жизнедеятельности.
Summary
the thesis on the subject "biotechnology of production of baker's
yeast"
In the thesis it is devoted to development of biotechnology of baker's
yeast. the analysis of bases of production of baker's yeast is made. the
structure and a chemical composition of a barmy cage are given. the
technological scheme of production of baker's yeast is developed.
indicators of quality of baker's yeast and molasses are given. questions of
labor protection and health and safety are considered.
мазмұны
Кіріспе 6
1 НАУБАЙХАНАЛЫҚ АШЫТҚЫ ӨНДІРІСІНІҢ НЕГІЗДЕРІ 8
1.1 Өндірістің микробиологиялық негіздері 8
1.2 Ашытқы жасушасының құрылысы 1
1.3 Ашытқылардың химиялық құрамы 12
1.4 Ашытқылардың көбеюі 16
1.5 Ашытқылардың құрамы 19
1.6 Ашу процесі 21
1.7 Ашытқы биомассасы синтезінің механизмі 26
1.8 Ашытқы классификациясы 38
2 НАУБАЙХАНАЛАҚ АШЫТҚЫ ӨНДІРІСІНІҢ ТЕХНОЛОГИЯСЫ 30
2.1 Наубайханалақ ашытқы өндірісінің технологиялық 30
схемасы
2.2 Наубайханалақ ашытқының сапа көрсеткіштері 36
2.3 Мелассаның сапа көрсеткіштері 37
3 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ЕСЕПТЕУЛЕР 41
3.1 Жұмыс уақыты мен қондырғылардың 41
санын есептеу
3.2 Материалды баланс 42
3 Еңбекті қорғау және тіршілік қауіпсіздігі 56
4.1 Өндіріс сипаттамасы 56
4.2 Қауіпсіздік техникасы 57
4.3 Тіршілік қауіпсіздігі 57
4.4 Өрт қауіпсіздігі 58
Қорытынды 59
Қолданылған әдебиеттер тізімі 60
Кіріспе
Ашытқы дегеніміз бүршіктенетін немесе бөлінетін бір жасушалы
саңырауқұлақ, өлшемдері бойынша микро ағза болып табылады. Микроағзалар
алғаш рет ХVII ғ. ортрасында Левенгук ашқан еді. Қазіргі түсініктер бойынша
ашытқылар жеткілікті дәрежеде бір жасушалы ағза болып табылады. [1]
Ашытқы өндірісі кептірілген және пірестелген ашытқылар өндіреді.
Негізінен ашытқыларды наубайхана, кондитер, консерві өндірістерінде
қолданылады. Сонымен қатар, ашытқыларды дәрумен өндіру өндірісінде Д
және В2 алу үшін, медицина саласында емдік препараттар, нуклейн
қышқылдарын, түрлі ферменттерді алу үшін микробиология саласында
қоректік орта дайындау үшін, ауыл шаруашылығында жас малдарды
өсіруге, құс фермалары мен балық шаруашылығында кеңінен қолданылады.
Ашытқы өндіру зауыттары өткен ғасырдың ортасында пайда болды. Ашытқы
өндіру үшін негізгі шикізат ашытқы жасушаларының өсіп дамуына қажетті
заттар мен бай астық дәні бидай қолданылды. ХХ ғасырдың басында
наубайханалық ашытқыларды өндіруге арналған бидай құны жоғары болғандықтан,
қант қызылша өндірісінің қалдығы мелассамен алмастырылды. Мелассамен қатар
спирт алынады. ХХ ғасырдың ортасында ашытқы өндірісінің технологиясы
біршама өзгеріске ұшырады. Бұл өзгерістерге ғалымдардың наубайханалық
ашытқыларды мелассалық ортада өсіру технологиялық режимдерінің теориялық
негіздеуі және қондырғылармен жабдықталып, прогрессивті технологиялар мен
қамтамасыз етілді. Ашытқыларды өндірудің үздіксіз технологиялық нобайлары
өндірістік өнімділікті 15-20% ға өсіруге мұмкіндік берді. Қазіргі таңда
өндіріске концентрленген ортада ашытқыларды алу перспективті режимдері
өндірілуде.
Концентрленген орталарды қолдану нәтижесінде ашытқы өсіру
аппараттардың биомасса түсіру салыстырмалы көлемі 5кг(м3х сағ) тың орнына
10-17 кг (м3 х сағ) құрады. Алынған дайын өнім сапасы да біршама жақсара
түскен. Өндіріске енгізілген ашытқыларды өндіру жаңа әдістері өндірістің
өнімділігін жақсартып ғана қоймай, сонымен қатар шығарылған дайын өнім
престелген және кептірілген ашытқылардың сапасын жақсартып,шығымын
жоғарлатады су ресурстарын үнемдеуге мүмкіндік береді. Ашытқы өсіру
аппараттарын,ауа шашырату жүйелерін, кептіру агрегаттарын жетілдіруге және
ашытқы өндірісін автоматтандыру үнемі қолға алынып отырады.Жоғары
өнімділіктегі жаңа ашытқы рассалары селекцияланып, арнайы рассалар
кептірілген ашытқылар үшін дайындалады. Ағымды суларды ластамауға арналған
ашытқыларды өсіру режимдері құрастырылуда. Ашытқы өндірісінің қызметкерлері
бражкада дайындалатын ақуызды концентрат ойлап тапқан. Ашытқы өндірісінің
техникалық-экономикалық көрсеткіштерін жоғарылату мақсатында қазіргі
заманғы қондырғыларды, кептірілген және престелген өнімдерді өндіру
технологиялық режимдерін, шикізаттарды есептеу, нормадан ауытқыған кезде
технологиялық процесті түзете алуын әр технолог білуі шарт.
Дипломдық жұмыстың мақсаты - наубайханалақ ашытқы өндірісінің
технологиясын құрастыру болып табылады.
Осы мақсатты іске асыру үшін алға келесі міндеттер қойылды:
• наубайханалық ашытқы өндірісінің негіздерімен танысу;
• ашытқы жасушасының құрылысымен, химиялық құрамымен танысу;
• наубайханалақ ашытқы өндірісінің технологиясын құрастыру;
• наубайханалақ ашытқының және мелассаның сапа көрсеткіштерімен
танысу;
• қажетті технологиялық есептеулер жасау;
• еңбекті қорғау және тіршілік қауіпсіздігі қарастыру.
1 НАУБАЙХАНАЛЫҚ АШЫТҚЫ ӨНДІРІСІНІҢ НЕГІЗДЕРІ
1.1 Өндірістің микробиологиялық негіздері
Микроскопиялық саңырауқұлақтар. Амилаза алу үшін Aspergileus тектес
микроскопиялық саңырауқұлақты қолданды. Аспергильдеу үшін қоректендіру
ортасына көміртегі, азотты және минералды заттар енгізіледі.
Амилазаны жинақтау үшін онда декстрина немесе мальтоза болуы тиіс,
азот көздеріне ақуыздар олардың гидролизаты, аммоний тұздары мен нитраттар
жатады.
Ашытқылар. Қантты ашыту үшін спирт өнеркәсібінде Saccharamyces
cerevisiol түріндегі ашытқыларды қолданады. Осындай типтегі бір - бірінен
кейбір белгілері бойынша ерекшеленетін бірнеше түрлі жасушалар
пайдаланылады.
Дән, картоп шикізатын қайта өңдейтін спирт зауыттарында мальтоза,
сахароза, фруктоза жақсы ашытатын, бірақ соңғысы декстринді ашытпайтын
ашытқыларды қолданады.
Ашытқы саңырауқұлақтары – бір клеткалы қозғалмайтын және
бактериялардан шамамен алғанда он еседей ірі микроорганизмдер. Табиғатта
кең тараған. Жасуша пішіні әртүрлі: дөңгелек, сопақша және таяқша тәрізді
болады. Ашытқы саңырауқұлақтары жасушасының мөлшері 8-10 микронға тең [2].
Оларда қозғалу органеллалары болмайды. Жасуша сыртында қабығы бар.
Цитоплазмада ядро, ваколя және басқа да (май, гликоген, валютин) заттары
кездеседі. Ашытқы саңырауқұлағын адам қолдан өсіріп, өз шаруашылығында
пайдаланады. Ал, табиғатта жабайы ашытқы саңырауқұлақтары да болады. Олар
ауылшаруашылық өнімдерін зақымдап, едәуір зиянын тигізеді. Ашытқы
саңырауқұлағының адам баласына пайда келтіретін түрлерін біз мәдени ашытқы
саңырауқұлақтары деп атаймыз. Ашытқы саңырауқұлақтары өнеркәсіпте кең
қолданылады. Олар қантты ашытып, көмірқышқыл газы мен спирт түзеді. Олардың
бұл қасиеті нан ашытқы өндірісінде және спирт өндіруде, түрлі шараптарды,
сыраларды, сүт тағамдарын даярлауда қолданылады. Ашытқы
саңырауқұлақтарында ақуыз және витаминдер (В. Д. Е) көп болады, сондықтан
оларды қазір тамақ және мал азығын алу мақсатында кеңінен қолданады.
Ашытқы саңырауқұлағы көбінесе бүршіктену арқылы көбейеді. Бұлар спора
түзу және жәй бөліну арқылы сирек көбейеді. Олардың кейбір түрлері жыныстық
жолмен көбейеді.
Бүршіктеніп көбейгенде, алдымен аналық жасушадан төмпешік пайда болады
да, кейіннен ол үлкейіп бүршікке айналады. Одан кейін жас жасуша аналық
организмнен мүлдем бөлініп кетеді. Қолайлы жағдайда бүршіктену екі сағатқа
созылады. Көмірсу мен азотты қоректік затқа бай ортада ашытқы
саңырауқұлағының бүршіктенуін жәй биологиялық микроскоптармен де көруге
болады.
Сурет 1. Ашытқы саңырауқұлақтары
Спора арқылы көбею оларда жыныстық және жыныссыз жолдармен жүреді.
Ашытқы саңырауқұлақтары жасушасындағы споралардың саны екіден он екіге
дейін барады. Жыныссыз жолмен спора пайда болғанда вегетативтік жасушалар
ұсақ бөлшектерге бөлінеді де олардың әр қайсысының сыртында қабық пайда
болады. Ал жыныстық жолмен спора пайда болған екі жасуша қосылады да оның
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 саңырауқұлақтары жатады. Олар
бүршіктену және спора түзу арқылы көбейеді. Сондықтан бұларды нағыз ашытқы
саңырауқұлақтары деп атайды. Мәдени ашытқы саңырауқұлағынан нан, шарап,
сыра, ашытқы саңырауқұлақтары жатады.
Өндірісте, әсіресе олардың сахаромицес церевидзе және сахаромицес
элипсойдеус деген түрлерінің маңызы зор.
Сахаромицес церевидзе жасушасы шар немесе жұмыртқа тәрізді. Олар шарап
спиртін алу үшін, сыра қайнатуда және нан ашытуда кеңінен қолданылады.
Бұлардың бегілі бір температурада және жағдайларда тіршілік ететін жеке
топтары – рассалары бар. Ал сахаромицес эллипсойдеустің жасушасы эллипс
тәрізді, шарап өнеркәсібінде қолданылады, олардың кейбір расалары шараптағы
хош иісті түзуге тікелей қатысады.
Сахоромицет емес ашытқы саңырауқұлағы негізінен жалған ашытқы
саңырауқұлақтар. Олай деп аталатын себебі: ашытқы саңырауқұлақтарының спора
түзуге қабілеті болмайды, бүршіктену арқылы ғана көбейе алады. Бұлардың
көпшілігі әртүрлі өндірістегі өнімдерді зақымдайды. Дегенмен олардың ішінде
шаруашылық үшін маңызды туыстары бар. Олар: торула және микодерма. Торула
туысына жататын ашытқы саңырауқұлақтары шар тәрізді келеді және ашыту
процесі барысында азғана мөлшерде спирт түзеді. Торула айран деп аталатын
өкілі қымыз және айран сияқты сүт тағамдарын даярлауда пайдаланылады, ал
торула утилис–тағамдық және мал азығы ашытқы саңырауқұлақтардың жасушасы
ұзынша. Олар спирт түзе алмайды. Бірақ ортадағы бар спиртті және
органикалық қышқылдарды су мен көмірқышқыл газына дейін тотықтыра алады.
Құрамында спирті бар ішімдіктердің бетіне қонса, микодерма
қатпарланған қабықша түзеді де, оның иісі мен дәмін бұза бастайды. Сонымен
қатар микодерма сүт тағамдарын, тұздалған жидектерді бүлдіріп, сірке және
нан ашытқы саңырауқұлағын жасайтын өндірістерге өте зиянын тигізеді.
1.2 Ашытқы жасушасының құрылысы
Ашытқылардың жіктелуі [3]. Ашытқылардың жіктелу негізінен олардың
спора түзу қабілеттілігі жатады. Спора түзетін немесе түзбейтін, ашытқыға
ұқсас саңырауқұлақтар. Спора түзетін және ашытқыға ұқсас саңырауқұлақтардың
көбеуі. Sacchavomycetes классындағы бүршіктену арқылы көбейетін спора
түзетін ашытқылар. Спора түзетін саңырауқұлақтар тұқымдастары:
Sacchavomycetaclae, Sacchavomycodaceae, Schizosacchavomy cetaceae.
Gziptococcaceae тұқымдас бүршіктенбейтін, ашытқылар және ашытқы тектес
саңырауқұлақтар. Жемдік ашытқылар өндірісінде аспорогенді саңырауқұлақтарды
қолдану. Наубайханалық ашытқылардың мәдениеттері мелассалық орталарға
тұрақтылығы гинетакалық белсенділігін анықтайды., өсіру салыстырмалы
жылдамдығына ие болу тиіс және құрамындағы ферменттер ß - фруктофура
нозидаза және λ - глюкозидаза белсенді жоғары болады. Наубайханалық
ашытқылардың жасушалары ірі, шаң-тозаңды болады. Наубайханалық ашытқыларды
өндіру үшін келесі расалар мен штаммдар қолданылады: Толеская 7, ЛБД - 1,
Одессалық 14, л - 441,А-1, киевтік 21, гибридті расалар. Ашытқы
жасушаларының құрылымы. Ашытқы жасушасы қабықтан, цитоплазматикалық
мембрамадан және цитоплазмадан тұрады.
Морфологиясы. Ашытқы жасушасы жасушалы қабырғадан, цитоплазмалық
мембранадан, протоплазмадан, цитоплазмалық қосылыстар- митохондриядан,
рибосомадан, ядродан,вакуоля және қоректік заттар волютин, гликоген, майлы
тамшылардан тұрады.
Жасушалы қабырға жасушаның негізгі құрылымдық элементі болып
табылады.Қабырға қалыңдығы 1500-2500нм құрайды.Оның құрамына 90% көмірсулар
10% ақуыздар,липидтер,хитиннен тұрады.Орындайтын функциясы жасуша жасуша
формасын бір қалыпты ұстап тұрады.
Цитоплазмалық мембрана жасушалы қабырғадан кейін орналасады.Қалыңдығы
75-80нм,ақуыздармен липидтерден тұрады.Орындайтын функциясы жасушаның зат
алмасуын реттейді.
Цитоплазма (протоплазма) жартылай сұйық фаза, негізінен коллойдтардан
тұрады.Онда түрлі жасушалы құрылымдар орналасады-митохондриялар,ядро,
қоректік заттар грануллалары, вакуолялар болады.
Рибосомалар-бұл ұсақ гранулалар олардың құрамына 58%ақуыз 42%
рибонуклейн қышқылы (РНК) ақуызбен байланысқан түрінде болады.Бұл
гранулаларда ақуыз синтезі жүреді.Бұларды ақуыз фабрикасы деп атайды.
Митохондрия- бұл бөліктер гранула немесе шыбықты жіпше түрінде
болады.Олар ақуыздардан, липидтерден фосфолипидтерден, майлы
қышқылдардан,ферменттер мен ДНК дан тұрады.Бұл бөліктер де энергиямен
жасушаларды қамтамасыз ету процестер жүреді.Бұл бөліктерді жасушалардың
энергетикалық цехтары деп атайды.
1 – қабықша; 2 – бөлінетін ядро; 3 – гликоген; 4 – цитоплазма; 5 – волютин;
6 – вакуоль; 7 – митохондрии
Сурет 2. Бүршіктелген ашытқы клеткасының құрылымы
1.3 Ашытқылардың химиялық құрамы
Наубайханалық ашытқылардың химиялық құрамы мәдениеттеу
жағдайына,қоректік ортаның құрамына жасушалардың физиологиялық жағдайына
байланысты әр-түрлі болады.Престелген ашытқыларда 70-75% ылғал және 25-30%
қоректік заттар болады.Судың жартысы жасуша кеңістігінде болады,оны жасуша
сыртындағы су деп атайды,қалған су ашытқы цитоплазмасында болады,оны жасуша
ішіндегі су деп атайды.Ішкі және сыртқы ылғал ашытқыларда ашытқы өсіруге
қолданылатын рассаларға,технологиялық режимге және өсіру мен бөлу
әдістеріне байланысты өзгеріп отырады.Концентрленген ортада ашытқыларды
өсіргенде немесе осматикалақ белсенді заттар (мыс: натрий хлориді) қосқанда
ашытқылардағы жалпы ылғал ішкі жасушалы ылғалдық азаюына байланысты
төмендейді.
Ашытқылардың құрғақ заттары көміртегіден, сутегіден, оттегіден,
азоттан және басқа да элементтерден тұрады. Ашытқылардың құрғақ заттардағы
элементінің құрамы (%) ашытқылардың құрғақ заттары:ақуыздар және құрамында
азот болатын заттар 50% майлар1,6%, көмірсулар 33,2%, клечатка 7,6%, күл
7,6% .Бірақ бұл құрам тұрақты емес және одан көп болуы мүмкін.
Ашытқылардың құрамында азотболатын заттар негізінен ақуызбен(63,8%)
нуклеопротеидтермен(26,1%) алеидтер және пептондар (10,1%)
көрсетілген,сонымен қатар құрамында: көміртегі 53%;сутегі 7,1%;азот
15,7,оттегі 22,5% және фосфор 1,7% болады.
Ашытқылардың аминқышқылды құрамы А.С.Коновалова ұсынғаны бойынша(%)
келесі түрде болады.
Аминқышқылды құрамы ашытқылардың физиологиялық жағдайына тікелей
байланысты.Құрғақ заттарға қарағанда азотты емес заттар 37% құрамды,оның
ішінде 32-33% көмірсулар,4-5% май. Көмірсулар полисахаридтер түрінде
болады:гликоген,галоза,глюкан,хитин .
Гликоген ең алғашқы рет 1885 жылы табылды.Ол жасушаның қосымша
қоректік көмірсуы болып табылады.Құрамы және құрылымы бойынша гликоген
жануар тектес гликогенге ұқсас.Гликоген ашытқы жасушаларында цитоплазмада
орналасады және кодпен болғанда гранула түрінде анықталады.Ашытқылардан
гликогенді алу қиын, себебі тығыз глюкан мембраналарымен қорғалған.Бұдан
басқа ашытқыларда гликогеннің бірнеше фракциясы кездеседі:сілтіде еритін,
сірке қышқылда еритін және хлорлы қышқылда еритін. Сілтіде еритін фракция
цитоплазма компоненті, ал қышқылда еритін фракциялар жасушалы қабырға
маннан мен байланысқаны белгілі.
Трегалаза ашытқы жасушасының екінші қосымша қоректік көмірсуы.Бұл екі
глюкопиранозды қалдықтардан тұратын редуцирленбейтін дисахарид болып
табылады.Ашытқылардағы трегалаза алғаш рет 1825 жылы Кох ғалымы
тапқан.Ашытқы жасушасында трегалоза бос дисахарид күйінде болады деген
пікір айтылған.
Маннан жасушаның түріне полисахарид түрінде болады.Ол ашытқылардың
жасушалы қабырғасында болады және негізінен
фосфат,глюкоза,глюкозамин,аминді азот аз мөлшердегі қоспасымен маннозадан
тұрады.
Глюкан-полиглюкозид болып табылады.Оның құрылымы әлі анықталмаған.Бірі
глюкан молекуласы ажыратылмайтын құрылымда десе,енді бірі қарсы
пікірде.Электронды микроскопия және рентгенографиялық флорреакция көмегімен
глюкан фибриллярлы құрылымға ие және ашытқы жасушасының формасына, жасушалы
қабырғаның негізгі компоненті екені анықталған.
Хитин-N ацетилглюзамин қалдықтарынан тұратын полисахарид.Бұл
химиялық инерттілігі жоғары болуымен ерекшелінеді және қиын
анықталады.Ашытқы құрамындағы мөлшері аз, негізінен жасушалы қабырғада
болуы мүмкін.
Л.Эблом және Е Сталпе ашытқыларды сақтау барысында көмірсулардың
өзгеру динамикасына бақылау түрінде зерттеу жүргізді.Анықталғандай сірке
қышқылында еритін трегалоза және глигоген мөлшері төмендеп, ал гликоген мен
глюканның басқа фракциялары өзгеріссіз қалғаны байқалады.Бірақ маннан
алғашқы күнде жоғарылап соңынан төмендеген.Жүргізілген зерттеулер
негізінде ғалымдар келесі қорытындыға келген,жасушалардың энергетикалық
қорегі сірке қышқылында еритін трегалаза және гликоген болып табылады, ал
қалған көмірсулар энергия көзі ретінде қолданылмайды және жасушаның
құрылымдық элементтері болып табылады.
Көптеген зерттеушілердің пікірінше, құрамында қоректік көмірсулар
мол болатын ашытқылар ұзақ уақыт сақталады.Х.Суомалайнен атақты ғалым
зерттеуі бойынша ауа-ағынды әдіс бойынша өсірілген ашытқыларда
көмірсулардың жалпы мөлшері гликоген 5-12%;трегалоза1.1-8.5% маннан 17%
дейін.Сақтау барысында қосымша көмірсулар мөлшері ашытқыларда төмендегі
ғалымдармен дәлелденген. Н.Н Бочарова және В.Г Черный.
Мұндай ауытқулар ашытқыларды өсіру жағдайына байланысты болуы
мүмкін.Осы ғалымдар ашытқыларды ауа-ылғалды әдіспен өсіру прцесінде
көмірсулар метоболизімінде зерттеледі.Процес басталған да трегалаза мөлшері
төмендеп,ашытқылардың интенсивті көбею кезінде минималды болатыны және
процес аяқталғанда трегалаза мөлшері жоғарылайтыны анықталған.Ашытқыларды
трегалаза мөлшері олардың тұрақтылығымен байланысты:трегалаза көпболған
сайын, ашытқылардың тұрақтылығы арта түседі.
Ашытқылардың майлы заттары нейтралды майлардан, майлы қышқылдардан,
май тәріздес заттар: липоидтер және стеролдардан тұрады.Престелген
ашытқыларда 2% дейін май болады.Май негізінен қаныққан қышқылдардың бірінші
қатары:пальметин 75% және стеарин 25% тұрады. Ғалымдар басқа да қышқылдарды
тапқан:лаурин және олейн.Бұдан басқа ашытқы құрамында липоидтер, лицитинге
жататын глицериннен тұратын фосфатидтер, фосфор қышқылы, холин және майлы
қатардағы түрлі қышқылдар болады. Ашытқы майының құрамына жуылмайтын
эргостерин кіреді,оның мөлшері шамамен ашытқылардың түріне және
мәдениеттеу жағдайына байланысты, жалпы май мөлшерімен есептеген де 2%
құрамда. Соңғы жылдары эргостеринге ашытқылардың құнарлы заттарды
бағаламауы көп көңіл бөлінуде себебі; D провитамин болып табылады, ультра
күлгін сәулелермен сәулелендіру кезінде ашытқылардан осы дәруменге ауысады.
Ашытқылардың майлы заттары жасуша протоплазмасының негізгі бөлігі
болып табылады.Майлы заттардың молекулалары протеиннен мицелалары арасында
жайылатын, таяқша тәрізді формадағы майлы мицелалармен байланысады.Кей
жағдайда олар соңғы күрделі қосылыстар(мепопратиндер) түзіп, жасушаның
негізгі құрылымдық материалы болып табылады.
Протоплазмада байланысқан майлардан басқа кей ашытқы соңырауқұлақтарда
тамшы түрінде бос майлы заттар болады, олар арнайы бояулармен жақсы
боялады.
Ашытқылардың күлі құрғақ заттарға есептеген де шамамен 6,5-12,0%
құрайды.Кұл құрамы (%) көрсетілген. Мәдениеттеу жағдайына байланысты
өзгеріп отырады.
Ашытқылардың күлі жартысы фосфордан тұрады.Ашытқылардағы фосфор
қышқылының үлкен бөлігін органикалық қосылыстармен байланысқан
сахаромициттердегі P2О5- мөлшері3,8 ден 4,4% аралығында болады.Күл
құрамында магнии, натрии, кальцииге қараған да каллий мөлшері көп
болады.Наубайханалық және сыра сахаромициттерінде күкірт мөлшері 0,17-0,20
% құрайды.Минералды заттар аралық мицелярлы суда еріп, жасуша
цитоплазмасының биодинамикасында үлкен рөл атқарады. Натрий,калий,
кальций,магний, теміркатиондары және хлор, фосфор амиондары маңызды болып
есептеледі.
Ашытқыларда дәрумендердің бір қатары болады-В1,В2;В3;В5;В6;D
дәрумендері жасушаның жасушаның биохимиялық процестерінде маңызды рөль
атқарады. В кешендегі көптеген дәрумендер ашытқы жасушасының ферментті
жүйесінің құрамына кіреді, жоғарыда келтірілген дәрумендерден басқа
наубайханалық ашытқылар құрамына 1 гр құрғақ заттарға 8-95 мкг мөлшерінде
парааминобензойлы қышқылы және 1гр құрғақ затқа 19-35 мкг фоли қышқылы
болады.
Парааминобензойлы қышқыл фоли қышқылы бөлігі және өзі витамин ретінде
әсер етеді.Бұл қышқылдар нуклейн қышқылдарының синтезін катализдейтін
ферменттер құрамына кіреді.
Ашытқылар тіршілігінде биотин маңызды болып есептеледі.Сахаромициттер
сыртқы ортадан биотинді синтездейалады.Сондықтан ашытқылар мәдениеттелетін
қоректік ортаның құрамына өсудің маңызды факторы ретінде кіруі тиіс.Бұл
дәруменнің мөлшері 1 гр құрғақ заттарға 1,8 мкг. Биотин дәрумені
карбоксилаза ферментінің құрамдас бөлігі екені анықталған,оның белсенді
тобында болып, пирожүзімді қышқыл карбоксимирлену кезінде щавель- сірке
қышқылына айнала отырып, азотты алмасуда және СО2 нің сіңірілуінде
қатысады.
Биотин-тұрақты зат.Термиялық өңдегенде, оттегімен және араластырылған
қышқылдармен сілтілер мен әсер еткенде биологиялық белсенділігі
төмендейді. Биотин тек концентрленген сілтілер мен сутегі перекись
ерітіндісімен өңдегенде ғана ыдырайды.
Ашытқылардың кейбір түрлерінде өсудің басқа деңгейлендіргіші-
мезоинозит болады.Бұл алты атомды циклды спирт инозитінің изомері болып
табылады және 1 г құрғақ заттарға 270мкг көлемінде болады.
Анықталғандай ашытқылардың өсуіне инозит, пантотен қышқылы,аниврин,
пиридоксин, параааминобензой қышқылдары әсер ететіні белгілі.
Қоректік ортаның құрамы ашытқы жасушаларында дәрумендердің
жоғарылауына әсер етеді.Наубайханалық ашытқыларды В тобындағы дәрумендермен
байытуға болады.М.Н.Мейсель және Е.О.Одинцов еңбектерінде дәрумендерді
немесе олардың құрамдас бөліктерін қоректік ортаға 1-2 сағат ашуға салады.
Тірі ағзалардағы барлық зат алмасу процестері ферменттердің немесе
ақуызды табиғаттың биологиялық католизаторлары энзимдердің қатынасуымен
өтеді.
Ферменттердің әсер ету механизмі субстрат әлсіз байланыс-ферментті-
субстратты кешен түзеді.Фермент пен субстраттың байланысу нүктелері көп,
нәтижесінде, субстраттын ішкі молекулярлы байланыстары әлсіреп
үзіледі.Аралық өнім ыдырап, соңғы өнім түзіледі және фермент босап,
субстраттың жаңа молекуласына әсер ете алады.
Әрбір тірі ағзада ерекше ферменттер кешені түзіледі.Осыған
қарамастан,кейбір ферменттер жасуша сыртындағы тағамды қорыту үшін
қолданылады, яғни орталық күрделі заттарын қарапайым түрге ыдыратып
жасушалы қабырғадан өтеді.Бұл ферменттер жасуша немесе экзоферменттер деп
аталады.
Ферменттердің белсенділігі ортаның (рН) реакциясы және
температурасына ғана емес, сонымен қатар, жасушада қандай түрде болғанына
да байланысты.Фермент бос күйінде белсенді.Ашытқы жасушасында ферменттердің
синтезі үздіксіз.Бейімделген ферменттер ортада сәйкес субстрат пайда
болғанда түзіледі.
Соңғы кезде унитарлы теорияға сәйкес,жасушада ферменттер және
субстраттар әсер ету нәтижесін түзетіні анықталды.Бейімделген ферменттерде
ғана ортаға енгізген субстрат индукторы болып есептелсе, ал конститутивті
субстрат ретінде жасушада әрдайым болатын қалыпты метоболиттер қызмет
етеді.
Ферменттер және ферментті жүйелер органеллаларда немесе жасуша
құрылымдарында жинақталады.Барлық гликолиздің ферметті жүйесі цитоплазмалық
еритін фракциясында жиналатын болса, пирожүзімді қышқылдар, майлы қышқылдар
және кейбір аминқышқылдарының тотығуынада қатысатын ферменттер
митохондрияда болады.
1.4 Ашытқылардың көбеюі
Нан ашытқы өндірісі микробиологиялық процесс болып келеді: бұл
ашытқылардың көбею процесі. Нан ашытқылары бірнеше өндіріс орындарына
қолданылады, бірақ негізгі қолданылатын жері нан ашыту өндірісі. Онда
жұмыстың негізгі мақсаты – жақсы, сапалы өнім алу. Бұл ашытқының өсу және
көбею заңдылығына байланысты.
Ашытқы жасушасы барлық жасушалар секілді төрт өсу фазасына тән [4]:
І – лагфаза, ІІ – логарифмдік өсу фазасы, ІІІ – стационарлық фаза, ІҮ
- өлу фазасы. Алайда ашытқыларға тек үш көбею фазасы тән. Ал соңғы фаза
ашытқы өндірісінде болмағаны жөн.
Лагфаза – ашытқы жасушасы қоректік ортаға енгеннен кейін сонда
беймделетін период. Олардың ферментті жүйелері биомасса синтезінде
құралады. Аминқышқылдардың, полифосфаттардың, рибонуклеин қышқылдардың
(РНҚ), активті синтезі жүреді. Жасушалар бүршіктенуге дайындалып, жасуша
пішінінің өзгеруіне байланысты массалары өзгереді. Ашытқылар бұл уақытта
көбеймейді. Бұл периодтың ұзақтығы жасушаның ферментті жүйесіне, егіс
материалының санына, қоректік субстраттың саны мен құрамына, температураға,
рН, культуралды ортаның аэрациясына және т.б. байланысты. Бұл периодта
жасушалар сыртқы ортаға сезімтал болып келеді.
Логарифмдік өсу фазасы жасушалардың жоғарғы көбеюімен сипатталады.
Оларды қоректік және өсу заттарымен қамтамасыз еткенде, сонымен қоса
лимиттердің болмауы культуралды ортада бүршіктенетін жасушалардың көп
болуына әкеледі, ол 70-80 %-дей. Ашытқы биомассалары жас жасушалар пайда
болғанша үлкейіп, аналық жасушаға өсіп, жаңа генерация түзіп бүршіктенеді.
А.Куктың анықтамасы бойынша бір ашытқы жасушасы орта есеппен 25 жаңа
жасушаны, кейде 40 жасушаны түзеді.
Бұл фазада ашытқы жасушасының максималды өсуі байқалады. Периодтың
мерзімі ортадағы қоректік заттың санына, жасуша метаболизмдердің түзілетін
өнім санына байланысты. Периодты қайталау процесте қоректік көздердің
азаюымен, ингибирлеуші 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. Ашытқы қолайсыз жағдайларға төзу бұл периодта
жоғарылайды.
Стационарлы фазада жаңа жасушаларының түзілуі тоқталады, себебі өсу
аппаратына қоректік заттар жіберілмейді. Жасушалар өмір сүруін қамтамасыз
ету үшін қалған қоректік заттарды қолданады. Жасушалар пішіні жағынан
өседі, массасы да үлкейеді. Бұл фазада биомассаның өсуі ашытқы
массасынан 5-10 % құрайды. Жасушалардың ферментті жүйелері өмір сүруге
қажетті алмасу процестеріне ауысады. Қоршаған ортада жасушалардың
төзімділігі жоғарлайды. Бұл фаза ашытқы өндірісінде ашытқы жасушаларының
пісіп – жетілуіне сәйкес келеді.
Өлу фазасы микроорганизмдердің өсуі мен көбеюінің тоқталуымен
сипатталады. Жасуша массалары кішірейеді, себебі барлық қоректік заттар
алдыңғы фазада қолданылған. Жасушалар өмір сүруі үшін өздерінің қор
заттарын пайдаланады. Жасуша автолизі байқалады. Ашытқылар сапасы тез арада
дереу нашарлайды. Нан ашытқы өндірісінде бұл фаза қарастырылмайды, себебі
ашытқыларды культуралды ортадан бөліп алады. Ол тек (авария) қолайсыз
жағдайда болуы мүмкін, мысалы сепаратор бұзылуы кезінде, сол кезде
жетілген ашытқылар ұзақ уақыт қоректік заттар жән т.б. аппаратты тұрып
қалады.
Ашыту аппаратынан биомассаны бөліп алуды жоғарлату үшін технологиялық
процесті лагфазаны минимумға түсіріп, логарифмдік фазаны ұзартып жүргізу
қажет. Стационарлы фазада бұл екі көрсеткіштің өсуіне әсерін тигізеді.
Алайда бұл фазаның процесті енгізу негізіне дайын өнім сапасына байланысты.
Ашытқылар вегетативті 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 жүреді. Аналық клеткада бір, екі немесе одан да көп
бүршіктер пайда болуы мүмкін (2-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 (2-сурет, б). Споралар қолайсыз жағдайлардан шығу мен көбею үшін
қажет. Спорамен көбеюде репродуктивті структураладан құрылады. Олардың
пайда болу алдында жасушалар қосылып, ядролардың қосылуы жүріп, диплоидты
жасушалар пайда болады.
Эндоспоралар ескі ашытқы жасуша культураларында пайда болады.
Ашытқылардың мұндай мицелийлері жеке жасушаларға – артро спораларға
бөлінеді (3-сурет, а).
Ақырында жасушалар қосылысының асколар (сөмкелер) пайда болып, оларда
2-ден 8 аскоспоралар пайда болады. Аскоспоралар дөңгелек, ине және де басқа
тәріздес болады. Sacharamyces ашытқыларында тетраэдрлік асколар болады (4-
сурет).
Негізінен көбею дегеніміз ашытқылар жасуша санының артуы. Нан
ашытуда, ашытқының көбеюі үшін барлық жағдайлар жасалған. Сондықтан ондағы
ашытқылар тек бүршіктену арқылы көбейеді, демек спора түзбейді.
Ашытқыларды енгізгенде онда көптеген сандық және сапалық өзгерістер жүреді.
Ашытқылар саны барынша көбейеді, алайда олардың диспергирлі күйі басында
үлкейіп, кейіннен төмендейді.
Ашытқының таза культураларын сусло – агарлы пробиркада төменгі
температурада сақтайды.
Өндірісте ашытқылар қайталанып қолданыла береді. Бірақ, қайталап
қолдану микробиологиялық жағынан зақымдауға, бүлінуге әкелуі мүмкін. Сол
себептен әр 8-10 (немесе одан да аз) генерациядан соң зауыттар 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 қолайлы жағдайдағы бөлек
бөлмелерде сақталғаны дұрыс. Ол бөлмелерге жұмысшылардың кіруі қатаң
шектелгені жөн.
Ашытқылар ашыту қанттары бар, энергия қоры бар, көміртегі скелетінің
құрылысы бар, сонымен қатар биосинтез үшін азотты қосылыстардың
жеткілікті мөлшері, синтезге қажетті ақуыз, минералды тұздар, бір немесе
бірнеше өсу факторлары болған жағдайда дұрыс көбейе алады.
Ақуыздардың синтезі үшін аммоний ионын қолдануға да болады, алайда
аминқышқылдары қажеттірек. Аминқышқылдары арнайы ретпен пермезалармен
(фермент – тасымалдағыштар, трансферазалар) тасымалданады, олар жасуша
мембраналарында орналасады.
Одан басқа ашытқыларға арнайы заттар өсуді тұрақтандыратын өсу
факторлары қажет, өсуге қажет болмаса да биотин, пантотен қышқылы, никотин
қышқылы, тиамин және пиридоксин. Бұл заттардың көбісі ашытқы метаболизмінде
ферментативті кофактор болып саналады.
Бұдан басқа ашытқыларға ауаның мөлшері қажет, себебі олар қатаң емес,
ал факультативті анаэроб болып табылады, яғни ауамен және ауасыз да
тіршілік ете береді.
Бәрінен бұрын ашытқылар көміртегін қажет етеді, оны олар энергияны
түзе отырып ыдыратады. Соңында кішірек молекулярлы массасы да бар
молекулалар түзіледі, ол азотпен бірге жасуша компонентін түзуге қатысады.
Зат алмасуда энергия көзі болып моносахаридтер табылады, D – глюкоза,
D – манноза, D – фруктоза, D – галактоза, пентоза D – ксилоза
(кетопентоза), бірақ басқа пентозалар емес.
Ашытудың негізгі биохимиялық процесі – ашитын қанттардың этил спиртіне
және диоксид көміртегіне айналуы.
С6О12О6=СН3СН2ОН + СО2 + 234,5 кДж (г*моль) (56 ккал)
180,1 г глюкозадан 92,1 этил спиртін және 88 г көміртегі диоксидін
алуға болады. Мұнымен қатар қант бөлігі зиянды заттар және екіншілік
өнімдер алуға жұмсалады. 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:
С6О12О6 + 6О2 = 6 СО2 + 6Н2О + 2822 кДж (г*моль) (674 ккал)
Қазіргі кезде ашытқылардың қоректенуінің екі фазасы белгілі.
1. Заттардың жасуша қабығы мен цитоплазмалық мембранадан заттардың
өтуі.
2. Күрделі биохимиялық заттардың реакциялары.
Ашытқылардың қоректенуінде макроэлементтер (калий, натрий, фосфор,
магний, кальций) және микроэлементтер (темір, мыс, марганец, кобальт, цинк,
молибдин)
Сонымен бірге құрғақ ашытқыда болатын заттар (% бойынша): ақуыздар
және т.б. заттар – 50, майлар – 1,6, көміртегілер – 40,8, күл – 7,6.
Ақуызда (сыртқы орта) сары су факторларына сезімтал келеді. Мысалыға
жоғары, не төменгі температурамен әсер еткенде ақуыздың денатурациясы
болып, соңында жасуша өледі. Осындай көрсеткіштер қышқылмен, сілтімен, ауыр
металл тұздарымен, сәулелендірумен т.б. әсер еткенде байқалады.
Көмірсулар көміртегінен, оттегінен және сутегінен тұрады. Оларды
төменгі және жоғарғы деп бөледі. Жоғарғы көмірсуларға полисахаридтер
(крахмал, гликоген, клетчатка), дисахаридтер (сахароза, лактоза, мальтоза,
галактоза) жатады. Төменгі көмірсуларға (глюкоза, фруктоза, арабиноза,
ксилоза және т.б.) жатады.
Гликоген немесе жануар крахмалы жануар мен ашытқы организмінде қор
заты ретінде болады. Көмірсулардан жасуша энергия алады.
Майлар – жасушаның қор заты олар үш атомды спирттің күрделі эфирі
(глицерин мен органикалық қышқыл) болып табылады.
Май заттары ашытқы жасушасының протоплазмасының негізгі бөлігі болып
табылады. Майлар қажет болған жағдайда көмірсуларға айналып энергия көзі
ретінде қолданылады.
Витаминдер. Ашытқыларда бірқатар витаминдер және витамин тектес заттар
болады. Жануар мен адамдарда зат алмасу ферменттермен витаминдердің
қатысуымен іске асырылады.
В1 витамині нан ашытқы құрамының 1 г 20 мкг-дай болады. В1 витамині
адам организмінде нерв системасын қадағалап, ақуызбен май алмасуына
қатысады, бұл витамин жоқ тағамды пайдаланғанда болатын полиневрит және
т.б. ауруларын емдейді.
В2 витамині (рибофлавин) нан ашытқысының 1 г 25-30 мкг болады. Оның
адам тамағында болмауы түрлі тері мен көз ауруына шалдықтырады. Бұл екі
витаминдер жоғары температураға төзімді келеді.
Көрсетілген витаминдерден басқа 1 г нан ашытқысында 8-95 мкг
парааминобензойн қышқылы және 19-35 мкг фоли қышқылы болады.
Ашытқылардың тіршілігінде биотин витаминінің маңызы зор.
Сахаромицеттер биотинді өздері синтездей алмайтындықтан, ол қоректік
ортаның құрамына енгізілуі қажет. Витаминнің 0,5-1,8 мкг 1 г ашытқыда
болады. Биотин – тұрақты зат. Себебі термиялық өңдеуге оның сілтілік
активтілігі төмендемейді.
Ашытқыда тағы бір өсуді реттеуші мезоинозид бар. 1 г нан ашытқысында
270 мг болады.
Ферменттер. Барлық тірі организмінде өтетін зат алмасу процестері
биологиялық катализаторлар, яғни ферменттер немесе энзимдер көмегімен іске
асырылады. Ферменттердің активтілігі температурасы, рН факторларға ғана
байланысты емес сонымен бірге жасушада қандай күйде болатынына байланысты.
Фермент жеке күйде болса, активті, ал ақуыздармен байланыста болса
активтілігі төмен болады. Ашытқы жасушасында фермент үздіксіз синтезделеді.
Фермент арнайы температура мен қышқылдылықта аса активті болады. Олардың
тұрақсыз болуы белоктар секілді температураға, қышқылға, ауыр металл
тұздарына, сезімтал келуінен. Ол оның денатурациясына әкеледі.
Жеке ферменттер тірі жасушалардан 10-12 ферменттен тұратын фермент
жүйесін құрайды.
1.6 Ашу процесі
Тотығу – тотықсыздану процесі ашу процесі деп атайды. Процестің жүру
кезінде АИФ түзіледі. Ашу процесі кезінде сутегі доноры және акцептор
қызметін ашу процесі нәтижесінде түзілетін органикалық қосылыстар атқарады
[5].
Ашу процесінің қоздырғыштары – облигатты анаэробты микроорганизмдер.
Ол тек қана анаэробты жағдайда жүреді. Ашу процесінің оттегінсіз жағдайда
жүретін 1860 жылы Л. Пастер ашқан.
Әрбір ашу процесі екі кезеңнен тұрады. 1-кезеңінде глюкоза пирожүзім
қышқылына айналады да, 2 молекула сутегі субстраттан бөлініп шығады.
С6Н12О6 2СН3СОСООН + 2Н2
Көмірсу пирожүзім сутегі
қышқылы
2-кезеңінде пирожүзім қышқылының сутегі тотықсыздандырады да спирт
немесе қышқылдар түзіледі.
2СН3СОСООН + 2Н2 2СН3С НОНООН
Микроорганизмдердің әсерінен қанттың пирожүзім қышқылына айналуы үш
жолмен жүреді.
Бірінші жолы – Эмбден-Мейергоф-Парнас немесе фруктозадифосфат жолы.
Оны гликолиз деп атайды. Бұлар бактерияда анаэробты облигатты және
факультативті анаэробты организмдерде табылған.
Екінші жолы – пентозофосфат жолы. Ол көптеген прокориот және эукориот
организмдерде кездеседі.
Үшінші жолы – Энтнер-Дудоров. Ол көбінесе аэробты бактериялардан
табылды.
1. Эмбден-Мейергоф-Парнас жолы, бірнеше реакциялардан тұрады.
1. ОН
OH
H – C
H – C
H – COH
H – COH
HO – CH O + AУФ АЕФ + HO – CH
O
гексазокиназа
H – COH
H – COH
H – C
H – C
H2COH
H2C – O = PO3H2
глюкоза
глюкоза 6-фосфат
Әрқайсысы өздеріне тән фермент арқылы жүреді. Бұл реакциия – глюкоза
мен АҮФ әрекеттесіп гексокиназа ферменті арқылы глюкоза 6-фосфат және
(АЕФ) АЕФ түзіледі.
2. Екінші реакция. Глюкоза 6-фосфат глюкофосфатизомераза
ферментінің әсер етуімен фруктоза 6-фосфатқа айналады.
2. ОН
H2COH
H – C
C – OH
H – COH
HO – CH
HO – CH O глюкозофосфатизомедаза H – COH
О
H – COH
H – C
H – C
H2C – C – O – PO3H2
фруктоза 6-фосфат
H2C – O – PO3H2
глюкоза 6- фосфат
3. Түзілген фруктоза 6-фосфаттың 1-ші көміртегі атомына
фосфофруктокиназа ферменті әсерінен АҮФ-дан 2-ші фосфат тобына
тасымалданады. Фруктоза – 1,6 екіфосфат түзіледі.
3. Н2СОН
H2C – O – РО3H2
C – ОН
C – OH
HО – CH
HO – CH
+АУФ АЕФ+
H – CОH O фотофруктокиназа H – COH
О
H – C
H – C
H2C
H2C – C – O – PO3H2
фруктоза 6- фосфат
фруктоза 1,6-фосфат
4. Фруктоза 1,6 екі фосфат альдозала ферменті арқылы үш көміртекті
қантқа бөлінеді (үш фосфоглицерин альдегидке және екі оксиацетон фосфатқа):
Н2С - О – РО3Н2
C – OH H2C – O –
PO3H2 HC = O
HO – CH C=O
+ HC – OH
O
H – COH альдолаза H2C – OH
H2CO - PO3H2
H – C
фруктоза 1,6-екі фосфат екі оксиацетон 3-
фосфоглицерин
H2C – C – O – PO3H2 фосфат
альдегид
Бұдан ары қарай 3-фосфоглицерин альдегиді тотығып, ол глицеральдегидин
– 3 фосфатдегидрогеназа ферменті арқылы катализденеді. Бұл фермент
құрамына активті – 5Н тобы кіретін белок, ол коферментпен байланысқан (НАД)
никотин – амидадениндинуклеотид. Біріншіден, альдегид тобымен, 3-
глицеринальдегид – 5Н тобымен байланысады:
5. HC = O OH
HC – OH + HS фермент H – C - S фермент
H2CO – PO3H2 H – C – OH
H2C – O – PO3H2
Осы реакцияның нәтижесінде Н – С – ОН тобы түзіледі. Бұл топ НАД
молекуласына сутегі атомын бере алады:
6. OH
C = O
H – C – S фермент H –
C – OH – HAД · HH+
+ НАД
H – C – OH глицеральдегид 3, H2C – O – PO3H2
осфат дегидрогеназа
H2C – O – PO3H2
Одан кейін 3-фосфоглицеринальдегид 2 атом сутегі алынады да НАД-қа
тасымалданады. Бұл тотығу реакциясы деп аталынады.
7.
C = O C = O
S ферменті
O – PO3H2
H – C – OH + H3PO4 H – C – OH
+ HS фермент
H2C – O – PO3H2
H2C – O – PO3H2
Келесі реакцияда фосфоглицеринальдегид қышқылының қалдығы фосфор
қышқылына тасымалданып, нәтижесінде 1,3 екі фосфоглицерин қышқылы және HS
ферменті бос күйінде түзіледі.
8. C = O C = O
O – PO3H2 OH
H – C – OH + АЕФ HC – OH
+ АУФ
фосфоглицерат-
H2C – O – PO3H2 киназа H2C – O –
PO3H2
3-
фосфоглицерин қышқылы
1,3 екі фосфор қышқылы фосфоглицераткиназа ферменті арқылы АЕФ-пен
қосылып АҮФ және 3 фосфоглицерин қышқылы түзіледі.
9.
C = O C =
O
OH
OH
HC – OH H - C – O
- PO3H2
фотоглицера-
H2C – O – PO3H2 леутаза H2C – OH
3-фосфоглицерин қышқылы 2-фосфоглицерин қышқылы
Одан кейін 3 фосфоглицерин қышқылы фосфотглицеромутаза ферменті арқылы
2-фосфоглицерин қышқылына изомерленеді.
10. COOH СООН
- H2O
H – C – O – PO3H2 енолаза C – O – PO3H2
H2C – OH CH2
2-фосфоглицерин қышқылы фосфофенол жүзім қышқылы
Осы қышқылдан энолазаг ферменті арқылы су бөлініп шығып
фосфоэнолпирожүзім қышқылы түзіледі. Бұл қышқыл макроэнергиялық байланыста
болады.
11. COOH СООН
H – C – O – PO3H2 + АЕФ C – OН + АТФ
H2C – OH CH2
фосфофенол жүзім қышқылы енол жүзім қышқылы
Фосфоэнолпирожүзім қышқылы пироваткиназа ферменті арқылы фосфат тобын
және қосымша энергиясын береді де, АҮФ және энолпирожүзім қышқылы түзіледі.
Бұл екінші макроэргиялық фосфат тобы.
12. COOH СООН
C – OH C=O
CH2 CH3
этанол жүзім қышқылы жүзім қышқылы
Энолпирожүзім қышқылы өз бетімен тұрақты пирожүзім қышқылына
айналады.
Қантттың пирожүзім қышқылына айналуы кезінде Эмбден-Мейергоф-Парнас
жолымен бос энергия бөлінеді, АҮФ 4 молекуласының түзілуіне жеткілікті
мөлшерде түзілген 2 молекула АҮФ фруктоза 1,6 фосфатқа 4 молекула АҮФ. Осы
бөлінген АҮФ 2 молекуласы қантты ыдыратып, 1,6 фруктоза – екі фосфатқа
айналдырады, ал қалған екі молекуладан АҮФ синтездеуге жұмсалады.
Пентозофосфат жолы. Эмбден-Мейергоф-Парнас жолынан бұл жолдың
айырмашылығы сол, бұнда көмірсулар ыдырау барысында бірден пирожүзім
қышқылы түзілмейді. Мұнда субстраттың бір көміртегі атомы тотығып, көмір
қышқыл газы күйінде бөлініп шығады. Бірінші реакция глюкозаның фосфорлануы
нәтижесінде глюкоза – 6 фосфат түзіліп, соңынан ол дегиратацияланады.
Осымен қатар НАДФ тотықсызданады да 6-фосфоглюкон қышқылы түзіледі. 6-
фосфоглюкон қышқылы тотығу декарбоксилану барысында Д-рибулозо – 5-фосфат
деп аталатын пентозофосфат пайда болады. Бұл қосылыстан изомерлену арқылы Д-
ксилулозо – 5-фосфат және рибозо – 5-фосфат түзіледі. Бұдан әрі осы
қосылыстар бірқатар реакциялардың әсерінен өзгеріске ұшырап, ақыр аяғында
глюкоза – 6-фосфат түріне оралады. Кейбір зерттеушілер көмірсулар
ыдырауының пентозофосфат жолының бір кезеңінде Эмбден-Мейергоф-Парнас
ыдырау жолына көшеді деген пікірлер айтып жүр.
Сонда алты молекулалы глюкоза пентозофосфат жолы арқылы өзгеріске
ұшырағанда глюкоза – 6-фосфаттың бір молекуласы толық көмір қышқыл газына
дейін тотығады және НАДФ+-тың алты молекуласы НАДФ·Н дейін тотықсызданады.
Пентозофосфат жолының негізгі мақсаты: 1) нуклеин қышқылдарын
синтездеу үшін қажетті пентозалармен қамтамасыз ету; 2) микроб жасушасында
түрлі биосинтетикалық реакциялар үшін керекті НАДН·Н көбірек түзілуін
қамтамасыз ету.
Глюкозаның пирожүзім қышқылына дейін ыдырауының үшіншісі Энтнер-
Дудоров жолы арқылы жүзеге асуы мүмкін. Мұнда алдымен гексокиназа
ферментінің қатысуымен глюкоза фосфорланады. Осыдан шыққан өнім глюкоза –
6-фосфат 6-фосфоглюкон қышқылына дейін тотығады да, сусызданып, 2-кето 3-
дезокси 6-фосфоглюкон қышқылына айналады. Бұл өнім альдолаза ферментінің
әсерінен пирожүзім қышқылы мен 3-фосфоглицерин альдегидіне ыдырайды. Одан
әрі субстратқа Эмбден-Мейергоф-Парнас жолындағы ферменттер әсер етіп,
пирожүзім қышқылының екінші молекуласы түзіледі. Сонда Энтер-Дудоров
жолымен глюкоза ыдырағанда бір молекула АҮФ мен екі молекула НАД·Н пайда
болады. Осы жолмен глюкозаны ыдыратушы бактериялардың пирожүзім қышқылынан
сүт және басқа қышқылдарды түзетін қажетті ферменттері болмайды. Бұл жол
көбінесе аэробты микроорганизмдер тіршілігіне тән.
1.7 Ашытқы биомассасы синтезінің механизмі
Соңғы кезде бірнеше рет жұмыс істеудің және зерттеудің нәтижесінде
ашытқылардың құрамындағы ақуыз заттардың синтезінің сызба нұсқасы
ұсынылған. Бастапқыда Эмбден-Мейергоф-Парназ сызба нұсқасы немесе
пентозофосфат тізбегі бойынша қанттың пирожұзім қышқылына дейін ыдырау
процесі жүреді [6].
Кербыс тізбегі бойынша пирожүзім қышқылы шавельді сірке қышқылына
айналады да аммиакпен байланысып жасушаның негізгі ақуызды құрамы болып
табылатын аспаршы қышқылын береді.
Ақуыз синтезінің процесі жасуша ядросымен бақыланатыны белгілі. Бұл
жерде негізгі роль нуклейн қышқылдары айналатынын біз Ф.Мишердің
фундаментальді зерттеулерінің нәтижесінен көруге болады.
Нуклейн қышқылының екі түрі бар дезоксирибонуклейн қышқылы ДНҚ және
рибонуклейн қышқылы РНҚ. Олардың құрылысынан және функциясына ажыратуға
болады. РНҚ күрделі полимерлі құрылысы, яғни 18000-нан 2 000 000 дейін
молекулярлы массасы бар химиялық құрылымы жағынан полинуклейд болып келеді.
Нуклеотид үш молекуладан құралған: сахаррибозадан, азотты құрылымнан
және фосфорлы қышқылдан тұрады. Сонымен қатар нуклеотидтің төрт түрдегі
түрі болады, олар азотты құрылымымен бір – бірінен ерекшеленеді. Мұндай
құрылым төртеу: пуринді-аденин және гуанин, пиримидті-цитозид және уромил.
РНҚ спиральді құрылысты және нуклеотид қатарынан тұратын, олар
нуклеотид бірінші рибозосынан, екінші фосфор қышқылының оттекті
байланысымен құралатын тізбекті құрайды.
ДНҚ-ның құрылысы көбінесе РНҚ-ның құрылысына ұқсас болып келеді, бірақ
оның құрамында молекулярлы массасы (4-8 млн) жоғары болады. Сонымен қатар
ДНҚ нуклеотидтен тұрады, оның құрамына негізгі пуриндер және
пиримиддиндер, көміртектер және фосфор қышқылы кіреді.
Соңғы он жыл ішінде жасушадағы (1) ақуыз синтезіндегі нуклеин
қышқылының ролі рибосома процесінде жүретіні ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
дипломдық жұмысына
АННОТАЦИЯ
Дипломдық жұмыста нан ашытқысы өндірісінің биотехнологиясы жасалған.
Наубайханалық ашытқы өндірісінің негіздері талданды. Ашытқы жасушасының
құрылысы мен химиялық құрамы келтірілді. Наубайханалақ ашытқы өндірісінің
технологиясын құрастырылды. Наубайханалақ ашытқының және мелассаның сапа
көрсеткіштері анықталды. Қажетті технологиялық есептеулер жасалды. Еңбекті
қорғау және тіршілік қауіпсіздігі мәселелері қарастырылды.
АННОТАЦИЯ
дипломной работы на тему Биотехнология производства хлебопекарных дрожжей
Дипломная работа посвящена разработке биотехнологии хлебопекарных
дрожжей. Сделан анализ основ производства хлебопекарных дрожжей. Даны
строение и химический состав дрожжевой клетки. Разработана технологическая
схема производства хлебопекарных дрожжей.. Даны показатели качества
хлебопекарных дрожжей и мелассы. Рассмотрены вопросы охраны труда и
безопасности жизнедеятельности.
Summary
the thesis on the subject "biotechnology of production of baker's
yeast"
In the thesis it is devoted to development of biotechnology of baker's
yeast. the analysis of bases of production of baker's yeast is made. the
structure and a chemical composition of a barmy cage are given. the
technological scheme of production of baker's yeast is developed.
indicators of quality of baker's yeast and molasses are given. questions of
labor protection and health and safety are considered.
мазмұны
Кіріспе 6
1 НАУБАЙХАНАЛЫҚ АШЫТҚЫ ӨНДІРІСІНІҢ НЕГІЗДЕРІ 8
1.1 Өндірістің микробиологиялық негіздері 8
1.2 Ашытқы жасушасының құрылысы 1
1.3 Ашытқылардың химиялық құрамы 12
1.4 Ашытқылардың көбеюі 16
1.5 Ашытқылардың құрамы 19
1.6 Ашу процесі 21
1.7 Ашытқы биомассасы синтезінің механизмі 26
1.8 Ашытқы классификациясы 38
2 НАУБАЙХАНАЛАҚ АШЫТҚЫ ӨНДІРІСІНІҢ ТЕХНОЛОГИЯСЫ 30
2.1 Наубайханалақ ашытқы өндірісінің технологиялық 30
схемасы
2.2 Наубайханалақ ашытқының сапа көрсеткіштері 36
2.3 Мелассаның сапа көрсеткіштері 37
3 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ЕСЕПТЕУЛЕР 41
3.1 Жұмыс уақыты мен қондырғылардың 41
санын есептеу
3.2 Материалды баланс 42
3 Еңбекті қорғау және тіршілік қауіпсіздігі 56
4.1 Өндіріс сипаттамасы 56
4.2 Қауіпсіздік техникасы 57
4.3 Тіршілік қауіпсіздігі 57
4.4 Өрт қауіпсіздігі 58
Қорытынды 59
Қолданылған әдебиеттер тізімі 60
Кіріспе
Ашытқы дегеніміз бүршіктенетін немесе бөлінетін бір жасушалы
саңырауқұлақ, өлшемдері бойынша микро ағза болып табылады. Микроағзалар
алғаш рет ХVII ғ. ортрасында Левенгук ашқан еді. Қазіргі түсініктер бойынша
ашытқылар жеткілікті дәрежеде бір жасушалы ағза болып табылады. [1]
Ашытқы өндірісі кептірілген және пірестелген ашытқылар өндіреді.
Негізінен ашытқыларды наубайхана, кондитер, консерві өндірістерінде
қолданылады. Сонымен қатар, ашытқыларды дәрумен өндіру өндірісінде Д
және В2 алу үшін, медицина саласында емдік препараттар, нуклейн
қышқылдарын, түрлі ферменттерді алу үшін микробиология саласында
қоректік орта дайындау үшін, ауыл шаруашылығында жас малдарды
өсіруге, құс фермалары мен балық шаруашылығында кеңінен қолданылады.
Ашытқы өндіру зауыттары өткен ғасырдың ортасында пайда болды. Ашытқы
өндіру үшін негізгі шикізат ашытқы жасушаларының өсіп дамуына қажетті
заттар мен бай астық дәні бидай қолданылды. ХХ ғасырдың басында
наубайханалық ашытқыларды өндіруге арналған бидай құны жоғары болғандықтан,
қант қызылша өндірісінің қалдығы мелассамен алмастырылды. Мелассамен қатар
спирт алынады. ХХ ғасырдың ортасында ашытқы өндірісінің технологиясы
біршама өзгеріске ұшырады. Бұл өзгерістерге ғалымдардың наубайханалық
ашытқыларды мелассалық ортада өсіру технологиялық режимдерінің теориялық
негіздеуі және қондырғылармен жабдықталып, прогрессивті технологиялар мен
қамтамасыз етілді. Ашытқыларды өндірудің үздіксіз технологиялық нобайлары
өндірістік өнімділікті 15-20% ға өсіруге мұмкіндік берді. Қазіргі таңда
өндіріске концентрленген ортада ашытқыларды алу перспективті режимдері
өндірілуде.
Концентрленген орталарды қолдану нәтижесінде ашытқы өсіру
аппараттардың биомасса түсіру салыстырмалы көлемі 5кг(м3х сағ) тың орнына
10-17 кг (м3 х сағ) құрады. Алынған дайын өнім сапасы да біршама жақсара
түскен. Өндіріске енгізілген ашытқыларды өндіру жаңа әдістері өндірістің
өнімділігін жақсартып ғана қоймай, сонымен қатар шығарылған дайын өнім
престелген және кептірілген ашытқылардың сапасын жақсартып,шығымын
жоғарлатады су ресурстарын үнемдеуге мүмкіндік береді. Ашытқы өсіру
аппараттарын,ауа шашырату жүйелерін, кептіру агрегаттарын жетілдіруге және
ашытқы өндірісін автоматтандыру үнемі қолға алынып отырады.Жоғары
өнімділіктегі жаңа ашытқы рассалары селекцияланып, арнайы рассалар
кептірілген ашытқылар үшін дайындалады. Ағымды суларды ластамауға арналған
ашытқыларды өсіру режимдері құрастырылуда. Ашытқы өндірісінің қызметкерлері
бражкада дайындалатын ақуызды концентрат ойлап тапқан. Ашытқы өндірісінің
техникалық-экономикалық көрсеткіштерін жоғарылату мақсатында қазіргі
заманғы қондырғыларды, кептірілген және престелген өнімдерді өндіру
технологиялық режимдерін, шикізаттарды есептеу, нормадан ауытқыған кезде
технологиялық процесті түзете алуын әр технолог білуі шарт.
Дипломдық жұмыстың мақсаты - наубайханалақ ашытқы өндірісінің
технологиясын құрастыру болып табылады.
Осы мақсатты іске асыру үшін алға келесі міндеттер қойылды:
• наубайханалық ашытқы өндірісінің негіздерімен танысу;
• ашытқы жасушасының құрылысымен, химиялық құрамымен танысу;
• наубайханалақ ашытқы өндірісінің технологиясын құрастыру;
• наубайханалақ ашытқының және мелассаның сапа көрсеткіштерімен
танысу;
• қажетті технологиялық есептеулер жасау;
• еңбекті қорғау және тіршілік қауіпсіздігі қарастыру.
1 НАУБАЙХАНАЛЫҚ АШЫТҚЫ ӨНДІРІСІНІҢ НЕГІЗДЕРІ
1.1 Өндірістің микробиологиялық негіздері
Микроскопиялық саңырауқұлақтар. Амилаза алу үшін Aspergileus тектес
микроскопиялық саңырауқұлақты қолданды. Аспергильдеу үшін қоректендіру
ортасына көміртегі, азотты және минералды заттар енгізіледі.
Амилазаны жинақтау үшін онда декстрина немесе мальтоза болуы тиіс,
азот көздеріне ақуыздар олардың гидролизаты, аммоний тұздары мен нитраттар
жатады.
Ашытқылар. Қантты ашыту үшін спирт өнеркәсібінде Saccharamyces
cerevisiol түріндегі ашытқыларды қолданады. Осындай типтегі бір - бірінен
кейбір белгілері бойынша ерекшеленетін бірнеше түрлі жасушалар
пайдаланылады.
Дән, картоп шикізатын қайта өңдейтін спирт зауыттарында мальтоза,
сахароза, фруктоза жақсы ашытатын, бірақ соңғысы декстринді ашытпайтын
ашытқыларды қолданады.
Ашытқы саңырауқұлақтары – бір клеткалы қозғалмайтын және
бактериялардан шамамен алғанда он еседей ірі микроорганизмдер. Табиғатта
кең тараған. Жасуша пішіні әртүрлі: дөңгелек, сопақша және таяқша тәрізді
болады. Ашытқы саңырауқұлақтары жасушасының мөлшері 8-10 микронға тең [2].
Оларда қозғалу органеллалары болмайды. Жасуша сыртында қабығы бар.
Цитоплазмада ядро, ваколя және басқа да (май, гликоген, валютин) заттары
кездеседі. Ашытқы саңырауқұлағын адам қолдан өсіріп, өз шаруашылығында
пайдаланады. Ал, табиғатта жабайы ашытқы саңырауқұлақтары да болады. Олар
ауылшаруашылық өнімдерін зақымдап, едәуір зиянын тигізеді. Ашытқы
саңырауқұлағының адам баласына пайда келтіретін түрлерін біз мәдени ашытқы
саңырауқұлақтары деп атаймыз. Ашытқы саңырауқұлақтары өнеркәсіпте кең
қолданылады. Олар қантты ашытып, көмірқышқыл газы мен спирт түзеді. Олардың
бұл қасиеті нан ашытқы өндірісінде және спирт өндіруде, түрлі шараптарды,
сыраларды, сүт тағамдарын даярлауда қолданылады. Ашытқы
саңырауқұлақтарында ақуыз және витаминдер (В. Д. Е) көп болады, сондықтан
оларды қазір тамақ және мал азығын алу мақсатында кеңінен қолданады.
Ашытқы саңырауқұлағы көбінесе бүршіктену арқылы көбейеді. Бұлар спора
түзу және жәй бөліну арқылы сирек көбейеді. Олардың кейбір түрлері жыныстық
жолмен көбейеді.
Бүршіктеніп көбейгенде, алдымен аналық жасушадан төмпешік пайда болады
да, кейіннен ол үлкейіп бүршікке айналады. Одан кейін жас жасуша аналық
организмнен мүлдем бөлініп кетеді. Қолайлы жағдайда бүршіктену екі сағатқа
созылады. Көмірсу мен азотты қоректік затқа бай ортада ашытқы
саңырауқұлағының бүршіктенуін жәй биологиялық микроскоптармен де көруге
болады.
Сурет 1. Ашытқы саңырауқұлақтары
Спора арқылы көбею оларда жыныстық және жыныссыз жолдармен жүреді.
Ашытқы саңырауқұлақтары жасушасындағы споралардың саны екіден он екіге
дейін барады. Жыныссыз жолмен спора пайда болғанда вегетативтік жасушалар
ұсақ бөлшектерге бөлінеді де олардың әр қайсысының сыртында қабық пайда
болады. Ал жыныстық жолмен спора пайда болған екі жасуша қосылады да оның
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 саңырауқұлақтары жатады. Олар
бүршіктену және спора түзу арқылы көбейеді. Сондықтан бұларды нағыз ашытқы
саңырауқұлақтары деп атайды. Мәдени ашытқы саңырауқұлағынан нан, шарап,
сыра, ашытқы саңырауқұлақтары жатады.
Өндірісте, әсіресе олардың сахаромицес церевидзе және сахаромицес
элипсойдеус деген түрлерінің маңызы зор.
Сахаромицес церевидзе жасушасы шар немесе жұмыртқа тәрізді. Олар шарап
спиртін алу үшін, сыра қайнатуда және нан ашытуда кеңінен қолданылады.
Бұлардың бегілі бір температурада және жағдайларда тіршілік ететін жеке
топтары – рассалары бар. Ал сахаромицес эллипсойдеустің жасушасы эллипс
тәрізді, шарап өнеркәсібінде қолданылады, олардың кейбір расалары шараптағы
хош иісті түзуге тікелей қатысады.
Сахоромицет емес ашытқы саңырауқұлағы негізінен жалған ашытқы
саңырауқұлақтар. Олай деп аталатын себебі: ашытқы саңырауқұлақтарының спора
түзуге қабілеті болмайды, бүршіктену арқылы ғана көбейе алады. Бұлардың
көпшілігі әртүрлі өндірістегі өнімдерді зақымдайды. Дегенмен олардың ішінде
шаруашылық үшін маңызды туыстары бар. Олар: торула және микодерма. Торула
туысына жататын ашытқы саңырауқұлақтары шар тәрізді келеді және ашыту
процесі барысында азғана мөлшерде спирт түзеді. Торула айран деп аталатын
өкілі қымыз және айран сияқты сүт тағамдарын даярлауда пайдаланылады, ал
торула утилис–тағамдық және мал азығы ашытқы саңырауқұлақтардың жасушасы
ұзынша. Олар спирт түзе алмайды. Бірақ ортадағы бар спиртті және
органикалық қышқылдарды су мен көмірқышқыл газына дейін тотықтыра алады.
Құрамында спирті бар ішімдіктердің бетіне қонса, микодерма
қатпарланған қабықша түзеді де, оның иісі мен дәмін бұза бастайды. Сонымен
қатар микодерма сүт тағамдарын, тұздалған жидектерді бүлдіріп, сірке және
нан ашытқы саңырауқұлағын жасайтын өндірістерге өте зиянын тигізеді.
1.2 Ашытқы жасушасының құрылысы
Ашытқылардың жіктелуі [3]. Ашытқылардың жіктелу негізінен олардың
спора түзу қабілеттілігі жатады. Спора түзетін немесе түзбейтін, ашытқыға
ұқсас саңырауқұлақтар. Спора түзетін және ашытқыға ұқсас саңырауқұлақтардың
көбеуі. Sacchavomycetes классындағы бүршіктену арқылы көбейетін спора
түзетін ашытқылар. Спора түзетін саңырауқұлақтар тұқымдастары:
Sacchavomycetaclae, Sacchavomycodaceae, Schizosacchavomy cetaceae.
Gziptococcaceae тұқымдас бүршіктенбейтін, ашытқылар және ашытқы тектес
саңырауқұлақтар. Жемдік ашытқылар өндірісінде аспорогенді саңырауқұлақтарды
қолдану. Наубайханалық ашытқылардың мәдениеттері мелассалық орталарға
тұрақтылығы гинетакалық белсенділігін анықтайды., өсіру салыстырмалы
жылдамдығына ие болу тиіс және құрамындағы ферменттер ß - фруктофура
нозидаза және λ - глюкозидаза белсенді жоғары болады. Наубайханалық
ашытқылардың жасушалары ірі, шаң-тозаңды болады. Наубайханалық ашытқыларды
өндіру үшін келесі расалар мен штаммдар қолданылады: Толеская 7, ЛБД - 1,
Одессалық 14, л - 441,А-1, киевтік 21, гибридті расалар. Ашытқы
жасушаларының құрылымы. Ашытқы жасушасы қабықтан, цитоплазматикалық
мембрамадан және цитоплазмадан тұрады.
Морфологиясы. Ашытқы жасушасы жасушалы қабырғадан, цитоплазмалық
мембранадан, протоплазмадан, цитоплазмалық қосылыстар- митохондриядан,
рибосомадан, ядродан,вакуоля және қоректік заттар волютин, гликоген, майлы
тамшылардан тұрады.
Жасушалы қабырға жасушаның негізгі құрылымдық элементі болып
табылады.Қабырға қалыңдығы 1500-2500нм құрайды.Оның құрамына 90% көмірсулар
10% ақуыздар,липидтер,хитиннен тұрады.Орындайтын функциясы жасуша жасуша
формасын бір қалыпты ұстап тұрады.
Цитоплазмалық мембрана жасушалы қабырғадан кейін орналасады.Қалыңдығы
75-80нм,ақуыздармен липидтерден тұрады.Орындайтын функциясы жасушаның зат
алмасуын реттейді.
Цитоплазма (протоплазма) жартылай сұйық фаза, негізінен коллойдтардан
тұрады.Онда түрлі жасушалы құрылымдар орналасады-митохондриялар,ядро,
қоректік заттар грануллалары, вакуолялар болады.
Рибосомалар-бұл ұсақ гранулалар олардың құрамына 58%ақуыз 42%
рибонуклейн қышқылы (РНК) ақуызбен байланысқан түрінде болады.Бұл
гранулаларда ақуыз синтезі жүреді.Бұларды ақуыз фабрикасы деп атайды.
Митохондрия- бұл бөліктер гранула немесе шыбықты жіпше түрінде
болады.Олар ақуыздардан, липидтерден фосфолипидтерден, майлы
қышқылдардан,ферменттер мен ДНК дан тұрады.Бұл бөліктер де энергиямен
жасушаларды қамтамасыз ету процестер жүреді.Бұл бөліктерді жасушалардың
энергетикалық цехтары деп атайды.
1 – қабықша; 2 – бөлінетін ядро; 3 – гликоген; 4 – цитоплазма; 5 – волютин;
6 – вакуоль; 7 – митохондрии
Сурет 2. Бүршіктелген ашытқы клеткасының құрылымы
1.3 Ашытқылардың химиялық құрамы
Наубайханалық ашытқылардың химиялық құрамы мәдениеттеу
жағдайына,қоректік ортаның құрамына жасушалардың физиологиялық жағдайына
байланысты әр-түрлі болады.Престелген ашытқыларда 70-75% ылғал және 25-30%
қоректік заттар болады.Судың жартысы жасуша кеңістігінде болады,оны жасуша
сыртындағы су деп атайды,қалған су ашытқы цитоплазмасында болады,оны жасуша
ішіндегі су деп атайды.Ішкі және сыртқы ылғал ашытқыларда ашытқы өсіруге
қолданылатын рассаларға,технологиялық режимге және өсіру мен бөлу
әдістеріне байланысты өзгеріп отырады.Концентрленген ортада ашытқыларды
өсіргенде немесе осматикалақ белсенді заттар (мыс: натрий хлориді) қосқанда
ашытқылардағы жалпы ылғал ішкі жасушалы ылғалдық азаюына байланысты
төмендейді.
Ашытқылардың құрғақ заттары көміртегіден, сутегіден, оттегіден,
азоттан және басқа да элементтерден тұрады. Ашытқылардың құрғақ заттардағы
элементінің құрамы (%) ашытқылардың құрғақ заттары:ақуыздар және құрамында
азот болатын заттар 50% майлар1,6%, көмірсулар 33,2%, клечатка 7,6%, күл
7,6% .Бірақ бұл құрам тұрақты емес және одан көп болуы мүмкін.
Ашытқылардың құрамында азотболатын заттар негізінен ақуызбен(63,8%)
нуклеопротеидтермен(26,1%) алеидтер және пептондар (10,1%)
көрсетілген,сонымен қатар құрамында: көміртегі 53%;сутегі 7,1%;азот
15,7,оттегі 22,5% және фосфор 1,7% болады.
Ашытқылардың аминқышқылды құрамы А.С.Коновалова ұсынғаны бойынша(%)
келесі түрде болады.
Аминқышқылды құрамы ашытқылардың физиологиялық жағдайына тікелей
байланысты.Құрғақ заттарға қарағанда азотты емес заттар 37% құрамды,оның
ішінде 32-33% көмірсулар,4-5% май. Көмірсулар полисахаридтер түрінде
болады:гликоген,галоза,глюкан,хитин .
Гликоген ең алғашқы рет 1885 жылы табылды.Ол жасушаның қосымша
қоректік көмірсуы болып табылады.Құрамы және құрылымы бойынша гликоген
жануар тектес гликогенге ұқсас.Гликоген ашытқы жасушаларында цитоплазмада
орналасады және кодпен болғанда гранула түрінде анықталады.Ашытқылардан
гликогенді алу қиын, себебі тығыз глюкан мембраналарымен қорғалған.Бұдан
басқа ашытқыларда гликогеннің бірнеше фракциясы кездеседі:сілтіде еритін,
сірке қышқылда еритін және хлорлы қышқылда еритін. Сілтіде еритін фракция
цитоплазма компоненті, ал қышқылда еритін фракциялар жасушалы қабырға
маннан мен байланысқаны белгілі.
Трегалаза ашытқы жасушасының екінші қосымша қоректік көмірсуы.Бұл екі
глюкопиранозды қалдықтардан тұратын редуцирленбейтін дисахарид болып
табылады.Ашытқылардағы трегалаза алғаш рет 1825 жылы Кох ғалымы
тапқан.Ашытқы жасушасында трегалоза бос дисахарид күйінде болады деген
пікір айтылған.
Маннан жасушаның түріне полисахарид түрінде болады.Ол ашытқылардың
жасушалы қабырғасында болады және негізінен
фосфат,глюкоза,глюкозамин,аминді азот аз мөлшердегі қоспасымен маннозадан
тұрады.
Глюкан-полиглюкозид болып табылады.Оның құрылымы әлі анықталмаған.Бірі
глюкан молекуласы ажыратылмайтын құрылымда десе,енді бірі қарсы
пікірде.Электронды микроскопия және рентгенографиялық флорреакция көмегімен
глюкан фибриллярлы құрылымға ие және ашытқы жасушасының формасына, жасушалы
қабырғаның негізгі компоненті екені анықталған.
Хитин-N ацетилглюзамин қалдықтарынан тұратын полисахарид.Бұл
химиялық инерттілігі жоғары болуымен ерекшелінеді және қиын
анықталады.Ашытқы құрамындағы мөлшері аз, негізінен жасушалы қабырғада
болуы мүмкін.
Л.Эблом және Е Сталпе ашытқыларды сақтау барысында көмірсулардың
өзгеру динамикасына бақылау түрінде зерттеу жүргізді.Анықталғандай сірке
қышқылында еритін трегалоза және глигоген мөлшері төмендеп, ал гликоген мен
глюканның басқа фракциялары өзгеріссіз қалғаны байқалады.Бірақ маннан
алғашқы күнде жоғарылап соңынан төмендеген.Жүргізілген зерттеулер
негізінде ғалымдар келесі қорытындыға келген,жасушалардың энергетикалық
қорегі сірке қышқылында еритін трегалаза және гликоген болып табылады, ал
қалған көмірсулар энергия көзі ретінде қолданылмайды және жасушаның
құрылымдық элементтері болып табылады.
Көптеген зерттеушілердің пікірінше, құрамында қоректік көмірсулар
мол болатын ашытқылар ұзақ уақыт сақталады.Х.Суомалайнен атақты ғалым
зерттеуі бойынша ауа-ағынды әдіс бойынша өсірілген ашытқыларда
көмірсулардың жалпы мөлшері гликоген 5-12%;трегалоза1.1-8.5% маннан 17%
дейін.Сақтау барысында қосымша көмірсулар мөлшері ашытқыларда төмендегі
ғалымдармен дәлелденген. Н.Н Бочарова және В.Г Черный.
Мұндай ауытқулар ашытқыларды өсіру жағдайына байланысты болуы
мүмкін.Осы ғалымдар ашытқыларды ауа-ылғалды әдіспен өсіру прцесінде
көмірсулар метоболизімінде зерттеледі.Процес басталған да трегалаза мөлшері
төмендеп,ашытқылардың интенсивті көбею кезінде минималды болатыны және
процес аяқталғанда трегалаза мөлшері жоғарылайтыны анықталған.Ашытқыларды
трегалаза мөлшері олардың тұрақтылығымен байланысты:трегалаза көпболған
сайын, ашытқылардың тұрақтылығы арта түседі.
Ашытқылардың майлы заттары нейтралды майлардан, майлы қышқылдардан,
май тәріздес заттар: липоидтер және стеролдардан тұрады.Престелген
ашытқыларда 2% дейін май болады.Май негізінен қаныққан қышқылдардың бірінші
қатары:пальметин 75% және стеарин 25% тұрады. Ғалымдар басқа да қышқылдарды
тапқан:лаурин және олейн.Бұдан басқа ашытқы құрамында липоидтер, лицитинге
жататын глицериннен тұратын фосфатидтер, фосфор қышқылы, холин және майлы
қатардағы түрлі қышқылдар болады. Ашытқы майының құрамына жуылмайтын
эргостерин кіреді,оның мөлшері шамамен ашытқылардың түріне және
мәдениеттеу жағдайына байланысты, жалпы май мөлшерімен есептеген де 2%
құрамда. Соңғы жылдары эргостеринге ашытқылардың құнарлы заттарды
бағаламауы көп көңіл бөлінуде себебі; D провитамин болып табылады, ультра
күлгін сәулелермен сәулелендіру кезінде ашытқылардан осы дәруменге ауысады.
Ашытқылардың майлы заттары жасуша протоплазмасының негізгі бөлігі
болып табылады.Майлы заттардың молекулалары протеиннен мицелалары арасында
жайылатын, таяқша тәрізді формадағы майлы мицелалармен байланысады.Кей
жағдайда олар соңғы күрделі қосылыстар(мепопратиндер) түзіп, жасушаның
негізгі құрылымдық материалы болып табылады.
Протоплазмада байланысқан майлардан басқа кей ашытқы соңырауқұлақтарда
тамшы түрінде бос майлы заттар болады, олар арнайы бояулармен жақсы
боялады.
Ашытқылардың күлі құрғақ заттарға есептеген де шамамен 6,5-12,0%
құрайды.Кұл құрамы (%) көрсетілген. Мәдениеттеу жағдайына байланысты
өзгеріп отырады.
Ашытқылардың күлі жартысы фосфордан тұрады.Ашытқылардағы фосфор
қышқылының үлкен бөлігін органикалық қосылыстармен байланысқан
сахаромициттердегі P2О5- мөлшері3,8 ден 4,4% аралығында болады.Күл
құрамында магнии, натрии, кальцииге қараған да каллий мөлшері көп
болады.Наубайханалық және сыра сахаромициттерінде күкірт мөлшері 0,17-0,20
% құрайды.Минералды заттар аралық мицелярлы суда еріп, жасуша
цитоплазмасының биодинамикасында үлкен рөл атқарады. Натрий,калий,
кальций,магний, теміркатиондары және хлор, фосфор амиондары маңызды болып
есептеледі.
Ашытқыларда дәрумендердің бір қатары болады-В1,В2;В3;В5;В6;D
дәрумендері жасушаның жасушаның биохимиялық процестерінде маңызды рөль
атқарады. В кешендегі көптеген дәрумендер ашытқы жасушасының ферментті
жүйесінің құрамына кіреді, жоғарыда келтірілген дәрумендерден басқа
наубайханалық ашытқылар құрамына 1 гр құрғақ заттарға 8-95 мкг мөлшерінде
парааминобензойлы қышқылы және 1гр құрғақ затқа 19-35 мкг фоли қышқылы
болады.
Парааминобензойлы қышқыл фоли қышқылы бөлігі және өзі витамин ретінде
әсер етеді.Бұл қышқылдар нуклейн қышқылдарының синтезін катализдейтін
ферменттер құрамына кіреді.
Ашытқылар тіршілігінде биотин маңызды болып есептеледі.Сахаромициттер
сыртқы ортадан биотинді синтездейалады.Сондықтан ашытқылар мәдениеттелетін
қоректік ортаның құрамына өсудің маңызды факторы ретінде кіруі тиіс.Бұл
дәруменнің мөлшері 1 гр құрғақ заттарға 1,8 мкг. Биотин дәрумені
карбоксилаза ферментінің құрамдас бөлігі екені анықталған,оның белсенді
тобында болып, пирожүзімді қышқыл карбоксимирлену кезінде щавель- сірке
қышқылына айнала отырып, азотты алмасуда және СО2 нің сіңірілуінде
қатысады.
Биотин-тұрақты зат.Термиялық өңдегенде, оттегімен және араластырылған
қышқылдармен сілтілер мен әсер еткенде биологиялық белсенділігі
төмендейді. Биотин тек концентрленген сілтілер мен сутегі перекись
ерітіндісімен өңдегенде ғана ыдырайды.
Ашытқылардың кейбір түрлерінде өсудің басқа деңгейлендіргіші-
мезоинозит болады.Бұл алты атомды циклды спирт инозитінің изомері болып
табылады және 1 г құрғақ заттарға 270мкг көлемінде болады.
Анықталғандай ашытқылардың өсуіне инозит, пантотен қышқылы,аниврин,
пиридоксин, параааминобензой қышқылдары әсер ететіні белгілі.
Қоректік ортаның құрамы ашытқы жасушаларында дәрумендердің
жоғарылауына әсер етеді.Наубайханалық ашытқыларды В тобындағы дәрумендермен
байытуға болады.М.Н.Мейсель және Е.О.Одинцов еңбектерінде дәрумендерді
немесе олардың құрамдас бөліктерін қоректік ортаға 1-2 сағат ашуға салады.
Тірі ағзалардағы барлық зат алмасу процестері ферменттердің немесе
ақуызды табиғаттың биологиялық католизаторлары энзимдердің қатынасуымен
өтеді.
Ферменттердің әсер ету механизмі субстрат әлсіз байланыс-ферментті-
субстратты кешен түзеді.Фермент пен субстраттың байланысу нүктелері көп,
нәтижесінде, субстраттын ішкі молекулярлы байланыстары әлсіреп
үзіледі.Аралық өнім ыдырап, соңғы өнім түзіледі және фермент босап,
субстраттың жаңа молекуласына әсер ете алады.
Әрбір тірі ағзада ерекше ферменттер кешені түзіледі.Осыған
қарамастан,кейбір ферменттер жасуша сыртындағы тағамды қорыту үшін
қолданылады, яғни орталық күрделі заттарын қарапайым түрге ыдыратып
жасушалы қабырғадан өтеді.Бұл ферменттер жасуша немесе экзоферменттер деп
аталады.
Ферменттердің белсенділігі ортаның (рН) реакциясы және
температурасына ғана емес, сонымен қатар, жасушада қандай түрде болғанына
да байланысты.Фермент бос күйінде белсенді.Ашытқы жасушасында ферменттердің
синтезі үздіксіз.Бейімделген ферменттер ортада сәйкес субстрат пайда
болғанда түзіледі.
Соңғы кезде унитарлы теорияға сәйкес,жасушада ферменттер және
субстраттар әсер ету нәтижесін түзетіні анықталды.Бейімделген ферменттерде
ғана ортаға енгізген субстрат индукторы болып есептелсе, ал конститутивті
субстрат ретінде жасушада әрдайым болатын қалыпты метоболиттер қызмет
етеді.
Ферменттер және ферментті жүйелер органеллаларда немесе жасуша
құрылымдарында жинақталады.Барлық гликолиздің ферметті жүйесі цитоплазмалық
еритін фракциясында жиналатын болса, пирожүзімді қышқылдар, майлы қышқылдар
және кейбір аминқышқылдарының тотығуынада қатысатын ферменттер
митохондрияда болады.
1.4 Ашытқылардың көбеюі
Нан ашытқы өндірісі микробиологиялық процесс болып келеді: бұл
ашытқылардың көбею процесі. Нан ашытқылары бірнеше өндіріс орындарына
қолданылады, бірақ негізгі қолданылатын жері нан ашыту өндірісі. Онда
жұмыстың негізгі мақсаты – жақсы, сапалы өнім алу. Бұл ашытқының өсу және
көбею заңдылығына байланысты.
Ашытқы жасушасы барлық жасушалар секілді төрт өсу фазасына тән [4]:
І – лагфаза, ІІ – логарифмдік өсу фазасы, ІІІ – стационарлық фаза, ІҮ
- өлу фазасы. Алайда ашытқыларға тек үш көбею фазасы тән. Ал соңғы фаза
ашытқы өндірісінде болмағаны жөн.
Лагфаза – ашытқы жасушасы қоректік ортаға енгеннен кейін сонда
беймделетін период. Олардың ферментті жүйелері биомасса синтезінде
құралады. Аминқышқылдардың, полифосфаттардың, рибонуклеин қышқылдардың
(РНҚ), активті синтезі жүреді. Жасушалар бүршіктенуге дайындалып, жасуша
пішінінің өзгеруіне байланысты массалары өзгереді. Ашытқылар бұл уақытта
көбеймейді. Бұл периодтың ұзақтығы жасушаның ферментті жүйесіне, егіс
материалының санына, қоректік субстраттың саны мен құрамына, температураға,
рН, культуралды ортаның аэрациясына және т.б. байланысты. Бұл периодта
жасушалар сыртқы ортаға сезімтал болып келеді.
Логарифмдік өсу фазасы жасушалардың жоғарғы көбеюімен сипатталады.
Оларды қоректік және өсу заттарымен қамтамасыз еткенде, сонымен қоса
лимиттердің болмауы культуралды ортада бүршіктенетін жасушалардың көп
болуына әкеледі, ол 70-80 %-дей. Ашытқы биомассалары жас жасушалар пайда
болғанша үлкейіп, аналық жасушаға өсіп, жаңа генерация түзіп бүршіктенеді.
А.Куктың анықтамасы бойынша бір ашытқы жасушасы орта есеппен 25 жаңа
жасушаны, кейде 40 жасушаны түзеді.
Бұл фазада ашытқы жасушасының максималды өсуі байқалады. Периодтың
мерзімі ортадағы қоректік заттың санына, жасуша метаболизмдердің түзілетін
өнім санына байланысты. Периодты қайталау процесте қоректік көздердің
азаюымен, ингибирлеуші 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. Ашытқы қолайсыз жағдайларға төзу бұл периодта
жоғарылайды.
Стационарлы фазада жаңа жасушаларының түзілуі тоқталады, себебі өсу
аппаратына қоректік заттар жіберілмейді. Жасушалар өмір сүруін қамтамасыз
ету үшін қалған қоректік заттарды қолданады. Жасушалар пішіні жағынан
өседі, массасы да үлкейеді. Бұл фазада биомассаның өсуі ашытқы
массасынан 5-10 % құрайды. Жасушалардың ферментті жүйелері өмір сүруге
қажетті алмасу процестеріне ауысады. Қоршаған ортада жасушалардың
төзімділігі жоғарлайды. Бұл фаза ашытқы өндірісінде ашытқы жасушаларының
пісіп – жетілуіне сәйкес келеді.
Өлу фазасы микроорганизмдердің өсуі мен көбеюінің тоқталуымен
сипатталады. Жасуша массалары кішірейеді, себебі барлық қоректік заттар
алдыңғы фазада қолданылған. Жасушалар өмір сүруі үшін өздерінің қор
заттарын пайдаланады. Жасуша автолизі байқалады. Ашытқылар сапасы тез арада
дереу нашарлайды. Нан ашытқы өндірісінде бұл фаза қарастырылмайды, себебі
ашытқыларды культуралды ортадан бөліп алады. Ол тек (авария) қолайсыз
жағдайда болуы мүмкін, мысалы сепаратор бұзылуы кезінде, сол кезде
жетілген ашытқылар ұзақ уақыт қоректік заттар жән т.б. аппаратты тұрып
қалады.
Ашыту аппаратынан биомассаны бөліп алуды жоғарлату үшін технологиялық
процесті лагфазаны минимумға түсіріп, логарифмдік фазаны ұзартып жүргізу
қажет. Стационарлы фазада бұл екі көрсеткіштің өсуіне әсерін тигізеді.
Алайда бұл фазаның процесті енгізу негізіне дайын өнім сапасына байланысты.
Ашытқылар вегетативті 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 жүреді. Аналық клеткада бір, екі немесе одан да көп
бүршіктер пайда болуы мүмкін (2-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 (2-сурет, б). Споралар қолайсыз жағдайлардан шығу мен көбею үшін
қажет. Спорамен көбеюде репродуктивті структураладан құрылады. Олардың
пайда болу алдында жасушалар қосылып, ядролардың қосылуы жүріп, диплоидты
жасушалар пайда болады.
Эндоспоралар ескі ашытқы жасуша культураларында пайда болады.
Ашытқылардың мұндай мицелийлері жеке жасушаларға – артро спораларға
бөлінеді (3-сурет, а).
Ақырында жасушалар қосылысының асколар (сөмкелер) пайда болып, оларда
2-ден 8 аскоспоралар пайда болады. Аскоспоралар дөңгелек, ине және де басқа
тәріздес болады. Sacharamyces ашытқыларында тетраэдрлік асколар болады (4-
сурет).
Негізінен көбею дегеніміз ашытқылар жасуша санының артуы. Нан
ашытуда, ашытқының көбеюі үшін барлық жағдайлар жасалған. Сондықтан ондағы
ашытқылар тек бүршіктену арқылы көбейеді, демек спора түзбейді.
Ашытқыларды енгізгенде онда көптеген сандық және сапалық өзгерістер жүреді.
Ашытқылар саны барынша көбейеді, алайда олардың диспергирлі күйі басында
үлкейіп, кейіннен төмендейді.
Ашытқының таза культураларын сусло – агарлы пробиркада төменгі
температурада сақтайды.
Өндірісте ашытқылар қайталанып қолданыла береді. Бірақ, қайталап
қолдану микробиологиялық жағынан зақымдауға, бүлінуге әкелуі мүмкін. Сол
себептен әр 8-10 (немесе одан да аз) генерациядан соң зауыттар 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 қолайлы жағдайдағы бөлек
бөлмелерде сақталғаны дұрыс. Ол бөлмелерге жұмысшылардың кіруі қатаң
шектелгені жөн.
Ашытқылар ашыту қанттары бар, энергия қоры бар, көміртегі скелетінің
құрылысы бар, сонымен қатар биосинтез үшін азотты қосылыстардың
жеткілікті мөлшері, синтезге қажетті ақуыз, минералды тұздар, бір немесе
бірнеше өсу факторлары болған жағдайда дұрыс көбейе алады.
Ақуыздардың синтезі үшін аммоний ионын қолдануға да болады, алайда
аминқышқылдары қажеттірек. Аминқышқылдары арнайы ретпен пермезалармен
(фермент – тасымалдағыштар, трансферазалар) тасымалданады, олар жасуша
мембраналарында орналасады.
Одан басқа ашытқыларға арнайы заттар өсуді тұрақтандыратын өсу
факторлары қажет, өсуге қажет болмаса да биотин, пантотен қышқылы, никотин
қышқылы, тиамин және пиридоксин. Бұл заттардың көбісі ашытқы метаболизмінде
ферментативті кофактор болып саналады.
Бұдан басқа ашытқыларға ауаның мөлшері қажет, себебі олар қатаң емес,
ал факультативті анаэроб болып табылады, яғни ауамен және ауасыз да
тіршілік ете береді.
Бәрінен бұрын ашытқылар көміртегін қажет етеді, оны олар энергияны
түзе отырып ыдыратады. Соңында кішірек молекулярлы массасы да бар
молекулалар түзіледі, ол азотпен бірге жасуша компонентін түзуге қатысады.
Зат алмасуда энергия көзі болып моносахаридтер табылады, D – глюкоза,
D – манноза, D – фруктоза, D – галактоза, пентоза D – ксилоза
(кетопентоза), бірақ басқа пентозалар емес.
Ашытудың негізгі биохимиялық процесі – ашитын қанттардың этил спиртіне
және диоксид көміртегіне айналуы.
С6О12О6=СН3СН2ОН + СО2 + 234,5 кДж (г*моль) (56 ккал)
180,1 г глюкозадан 92,1 этил спиртін және 88 г көміртегі диоксидін
алуға болады. Мұнымен қатар қант бөлігі зиянды заттар және екіншілік
өнімдер алуға жұмсалады. 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:
С6О12О6 + 6О2 = 6 СО2 + 6Н2О + 2822 кДж (г*моль) (674 ккал)
Қазіргі кезде ашытқылардың қоректенуінің екі фазасы белгілі.
1. Заттардың жасуша қабығы мен цитоплазмалық мембранадан заттардың
өтуі.
2. Күрделі биохимиялық заттардың реакциялары.
Ашытқылардың қоректенуінде макроэлементтер (калий, натрий, фосфор,
магний, кальций) және микроэлементтер (темір, мыс, марганец, кобальт, цинк,
молибдин)
Сонымен бірге құрғақ ашытқыда болатын заттар (% бойынша): ақуыздар
және т.б. заттар – 50, майлар – 1,6, көміртегілер – 40,8, күл – 7,6.
Ақуызда (сыртқы орта) сары су факторларына сезімтал келеді. Мысалыға
жоғары, не төменгі температурамен әсер еткенде ақуыздың денатурациясы
болып, соңында жасуша өледі. Осындай көрсеткіштер қышқылмен, сілтімен, ауыр
металл тұздарымен, сәулелендірумен т.б. әсер еткенде байқалады.
Көмірсулар көміртегінен, оттегінен және сутегінен тұрады. Оларды
төменгі және жоғарғы деп бөледі. Жоғарғы көмірсуларға полисахаридтер
(крахмал, гликоген, клетчатка), дисахаридтер (сахароза, лактоза, мальтоза,
галактоза) жатады. Төменгі көмірсуларға (глюкоза, фруктоза, арабиноза,
ксилоза және т.б.) жатады.
Гликоген немесе жануар крахмалы жануар мен ашытқы организмінде қор
заты ретінде болады. Көмірсулардан жасуша энергия алады.
Майлар – жасушаның қор заты олар үш атомды спирттің күрделі эфирі
(глицерин мен органикалық қышқыл) болып табылады.
Май заттары ашытқы жасушасының протоплазмасының негізгі бөлігі болып
табылады. Майлар қажет болған жағдайда көмірсуларға айналып энергия көзі
ретінде қолданылады.
Витаминдер. Ашытқыларда бірқатар витаминдер және витамин тектес заттар
болады. Жануар мен адамдарда зат алмасу ферменттермен витаминдердің
қатысуымен іске асырылады.
В1 витамині нан ашытқы құрамының 1 г 20 мкг-дай болады. В1 витамині
адам организмінде нерв системасын қадағалап, ақуызбен май алмасуына
қатысады, бұл витамин жоқ тағамды пайдаланғанда болатын полиневрит және
т.б. ауруларын емдейді.
В2 витамині (рибофлавин) нан ашытқысының 1 г 25-30 мкг болады. Оның
адам тамағында болмауы түрлі тері мен көз ауруына шалдықтырады. Бұл екі
витаминдер жоғары температураға төзімді келеді.
Көрсетілген витаминдерден басқа 1 г нан ашытқысында 8-95 мкг
парааминобензойн қышқылы және 19-35 мкг фоли қышқылы болады.
Ашытқылардың тіршілігінде биотин витаминінің маңызы зор.
Сахаромицеттер биотинді өздері синтездей алмайтындықтан, ол қоректік
ортаның құрамына енгізілуі қажет. Витаминнің 0,5-1,8 мкг 1 г ашытқыда
болады. Биотин – тұрақты зат. Себебі термиялық өңдеуге оның сілтілік
активтілігі төмендемейді.
Ашытқыда тағы бір өсуді реттеуші мезоинозид бар. 1 г нан ашытқысында
270 мг болады.
Ферменттер. Барлық тірі организмінде өтетін зат алмасу процестері
биологиялық катализаторлар, яғни ферменттер немесе энзимдер көмегімен іске
асырылады. Ферменттердің активтілігі температурасы, рН факторларға ғана
байланысты емес сонымен бірге жасушада қандай күйде болатынына байланысты.
Фермент жеке күйде болса, активті, ал ақуыздармен байланыста болса
активтілігі төмен болады. Ашытқы жасушасында фермент үздіксіз синтезделеді.
Фермент арнайы температура мен қышқылдылықта аса активті болады. Олардың
тұрақсыз болуы белоктар секілді температураға, қышқылға, ауыр металл
тұздарына, сезімтал келуінен. Ол оның денатурациясына әкеледі.
Жеке ферменттер тірі жасушалардан 10-12 ферменттен тұратын фермент
жүйесін құрайды.
1.6 Ашу процесі
Тотығу – тотықсыздану процесі ашу процесі деп атайды. Процестің жүру
кезінде АИФ түзіледі. Ашу процесі кезінде сутегі доноры және акцептор
қызметін ашу процесі нәтижесінде түзілетін органикалық қосылыстар атқарады
[5].
Ашу процесінің қоздырғыштары – облигатты анаэробты микроорганизмдер.
Ол тек қана анаэробты жағдайда жүреді. Ашу процесінің оттегінсіз жағдайда
жүретін 1860 жылы Л. Пастер ашқан.
Әрбір ашу процесі екі кезеңнен тұрады. 1-кезеңінде глюкоза пирожүзім
қышқылына айналады да, 2 молекула сутегі субстраттан бөлініп шығады.
С6Н12О6 2СН3СОСООН + 2Н2
Көмірсу пирожүзім сутегі
қышқылы
2-кезеңінде пирожүзім қышқылының сутегі тотықсыздандырады да спирт
немесе қышқылдар түзіледі.
2СН3СОСООН + 2Н2 2СН3С НОНООН
Микроорганизмдердің әсерінен қанттың пирожүзім қышқылына айналуы үш
жолмен жүреді.
Бірінші жолы – Эмбден-Мейергоф-Парнас немесе фруктозадифосфат жолы.
Оны гликолиз деп атайды. Бұлар бактерияда анаэробты облигатты және
факультативті анаэробты организмдерде табылған.
Екінші жолы – пентозофосфат жолы. Ол көптеген прокориот және эукориот
организмдерде кездеседі.
Үшінші жолы – Энтнер-Дудоров. Ол көбінесе аэробты бактериялардан
табылды.
1. Эмбден-Мейергоф-Парнас жолы, бірнеше реакциялардан тұрады.
1. ОН
OH
H – C
H – C
H – COH
H – COH
HO – CH O + AУФ АЕФ + HO – CH
O
гексазокиназа
H – COH
H – COH
H – C
H – C
H2COH
H2C – O = PO3H2
глюкоза
глюкоза 6-фосфат
Әрқайсысы өздеріне тән фермент арқылы жүреді. Бұл реакциия – глюкоза
мен АҮФ әрекеттесіп гексокиназа ферменті арқылы глюкоза 6-фосфат және
(АЕФ) АЕФ түзіледі.
2. Екінші реакция. Глюкоза 6-фосфат глюкофосфатизомераза
ферментінің әсер етуімен фруктоза 6-фосфатқа айналады.
2. ОН
H2COH
H – C
C – OH
H – COH
HO – CH
HO – CH O глюкозофосфатизомедаза H – COH
О
H – COH
H – C
H – C
H2C – C – O – PO3H2
фруктоза 6-фосфат
H2C – O – PO3H2
глюкоза 6- фосфат
3. Түзілген фруктоза 6-фосфаттың 1-ші көміртегі атомына
фосфофруктокиназа ферменті әсерінен АҮФ-дан 2-ші фосфат тобына
тасымалданады. Фруктоза – 1,6 екіфосфат түзіледі.
3. Н2СОН
H2C – O – РО3H2
C – ОН
C – OH
HО – CH
HO – CH
+АУФ АЕФ+
H – CОH O фотофруктокиназа H – COH
О
H – C
H – C
H2C
H2C – C – O – PO3H2
фруктоза 6- фосфат
фруктоза 1,6-фосфат
4. Фруктоза 1,6 екі фосфат альдозала ферменті арқылы үш көміртекті
қантқа бөлінеді (үш фосфоглицерин альдегидке және екі оксиацетон фосфатқа):
Н2С - О – РО3Н2
C – OH H2C – O –
PO3H2 HC = O
HO – CH C=O
+ HC – OH
O
H – COH альдолаза H2C – OH
H2CO - PO3H2
H – C
фруктоза 1,6-екі фосфат екі оксиацетон 3-
фосфоглицерин
H2C – C – O – PO3H2 фосфат
альдегид
Бұдан ары қарай 3-фосфоглицерин альдегиді тотығып, ол глицеральдегидин
– 3 фосфатдегидрогеназа ферменті арқылы катализденеді. Бұл фермент
құрамына активті – 5Н тобы кіретін белок, ол коферментпен байланысқан (НАД)
никотин – амидадениндинуклеотид. Біріншіден, альдегид тобымен, 3-
глицеринальдегид – 5Н тобымен байланысады:
5. HC = O OH
HC – OH + HS фермент H – C - S фермент
H2CO – PO3H2 H – C – OH
H2C – O – PO3H2
Осы реакцияның нәтижесінде Н – С – ОН тобы түзіледі. Бұл топ НАД
молекуласына сутегі атомын бере алады:
6. OH
C = O
H – C – S фермент H –
C – OH – HAД · HH+
+ НАД
H – C – OH глицеральдегид 3, H2C – O – PO3H2
осфат дегидрогеназа
H2C – O – PO3H2
Одан кейін 3-фосфоглицеринальдегид 2 атом сутегі алынады да НАД-қа
тасымалданады. Бұл тотығу реакциясы деп аталынады.
7.
C = O C = O
S ферменті
O – PO3H2
H – C – OH + H3PO4 H – C – OH
+ HS фермент
H2C – O – PO3H2
H2C – O – PO3H2
Келесі реакцияда фосфоглицеринальдегид қышқылының қалдығы фосфор
қышқылына тасымалданып, нәтижесінде 1,3 екі фосфоглицерин қышқылы және HS
ферменті бос күйінде түзіледі.
8. C = O C = O
O – PO3H2 OH
H – C – OH + АЕФ HC – OH
+ АУФ
фосфоглицерат-
H2C – O – PO3H2 киназа H2C – O –
PO3H2
3-
фосфоглицерин қышқылы
1,3 екі фосфор қышқылы фосфоглицераткиназа ферменті арқылы АЕФ-пен
қосылып АҮФ және 3 фосфоглицерин қышқылы түзіледі.
9.
C = O C =
O
OH
OH
HC – OH H - C – O
- PO3H2
фотоглицера-
H2C – O – PO3H2 леутаза H2C – OH
3-фосфоглицерин қышқылы 2-фосфоглицерин қышқылы
Одан кейін 3 фосфоглицерин қышқылы фосфотглицеромутаза ферменті арқылы
2-фосфоглицерин қышқылына изомерленеді.
10. COOH СООН
- H2O
H – C – O – PO3H2 енолаза C – O – PO3H2
H2C – OH CH2
2-фосфоглицерин қышқылы фосфофенол жүзім қышқылы
Осы қышқылдан энолазаг ферменті арқылы су бөлініп шығып
фосфоэнолпирожүзім қышқылы түзіледі. Бұл қышқыл макроэнергиялық байланыста
болады.
11. COOH СООН
H – C – O – PO3H2 + АЕФ C – OН + АТФ
H2C – OH CH2
фосфофенол жүзім қышқылы енол жүзім қышқылы
Фосфоэнолпирожүзім қышқылы пироваткиназа ферменті арқылы фосфат тобын
және қосымша энергиясын береді де, АҮФ және энолпирожүзім қышқылы түзіледі.
Бұл екінші макроэргиялық фосфат тобы.
12. COOH СООН
C – OH C=O
CH2 CH3
этанол жүзім қышқылы жүзім қышқылы
Энолпирожүзім қышқылы өз бетімен тұрақты пирожүзім қышқылына
айналады.
Қантттың пирожүзім қышқылына айналуы кезінде Эмбден-Мейергоф-Парнас
жолымен бос энергия бөлінеді, АҮФ 4 молекуласының түзілуіне жеткілікті
мөлшерде түзілген 2 молекула АҮФ фруктоза 1,6 фосфатқа 4 молекула АҮФ. Осы
бөлінген АҮФ 2 молекуласы қантты ыдыратып, 1,6 фруктоза – екі фосфатқа
айналдырады, ал қалған екі молекуладан АҮФ синтездеуге жұмсалады.
Пентозофосфат жолы. Эмбден-Мейергоф-Парнас жолынан бұл жолдың
айырмашылығы сол, бұнда көмірсулар ыдырау барысында бірден пирожүзім
қышқылы түзілмейді. Мұнда субстраттың бір көміртегі атомы тотығып, көмір
қышқыл газы күйінде бөлініп шығады. Бірінші реакция глюкозаның фосфорлануы
нәтижесінде глюкоза – 6 фосфат түзіліп, соңынан ол дегиратацияланады.
Осымен қатар НАДФ тотықсызданады да 6-фосфоглюкон қышқылы түзіледі. 6-
фосфоглюкон қышқылы тотығу декарбоксилану барысында Д-рибулозо – 5-фосфат
деп аталатын пентозофосфат пайда болады. Бұл қосылыстан изомерлену арқылы Д-
ксилулозо – 5-фосфат және рибозо – 5-фосфат түзіледі. Бұдан әрі осы
қосылыстар бірқатар реакциялардың әсерінен өзгеріске ұшырап, ақыр аяғында
глюкоза – 6-фосфат түріне оралады. Кейбір зерттеушілер көмірсулар
ыдырауының пентозофосфат жолының бір кезеңінде Эмбден-Мейергоф-Парнас
ыдырау жолына көшеді деген пікірлер айтып жүр.
Сонда алты молекулалы глюкоза пентозофосфат жолы арқылы өзгеріске
ұшырағанда глюкоза – 6-фосфаттың бір молекуласы толық көмір қышқыл газына
дейін тотығады және НАДФ+-тың алты молекуласы НАДФ·Н дейін тотықсызданады.
Пентозофосфат жолының негізгі мақсаты: 1) нуклеин қышқылдарын
синтездеу үшін қажетті пентозалармен қамтамасыз ету; 2) микроб жасушасында
түрлі биосинтетикалық реакциялар үшін керекті НАДН·Н көбірек түзілуін
қамтамасыз ету.
Глюкозаның пирожүзім қышқылына дейін ыдырауының үшіншісі Энтнер-
Дудоров жолы арқылы жүзеге асуы мүмкін. Мұнда алдымен гексокиназа
ферментінің қатысуымен глюкоза фосфорланады. Осыдан шыққан өнім глюкоза –
6-фосфат 6-фосфоглюкон қышқылына дейін тотығады да, сусызданып, 2-кето 3-
дезокси 6-фосфоглюкон қышқылына айналады. Бұл өнім альдолаза ферментінің
әсерінен пирожүзім қышқылы мен 3-фосфоглицерин альдегидіне ыдырайды. Одан
әрі субстратқа Эмбден-Мейергоф-Парнас жолындағы ферменттер әсер етіп,
пирожүзім қышқылының екінші молекуласы түзіледі. Сонда Энтер-Дудоров
жолымен глюкоза ыдырағанда бір молекула АҮФ мен екі молекула НАД·Н пайда
болады. Осы жолмен глюкозаны ыдыратушы бактериялардың пирожүзім қышқылынан
сүт және басқа қышқылдарды түзетін қажетті ферменттері болмайды. Бұл жол
көбінесе аэробты микроорганизмдер тіршілігіне тән.
1.7 Ашытқы биомассасы синтезінің механизмі
Соңғы кезде бірнеше рет жұмыс істеудің және зерттеудің нәтижесінде
ашытқылардың құрамындағы ақуыз заттардың синтезінің сызба нұсқасы
ұсынылған. Бастапқыда Эмбден-Мейергоф-Парназ сызба нұсқасы немесе
пентозофосфат тізбегі бойынша қанттың пирожұзім қышқылына дейін ыдырау
процесі жүреді [6].
Кербыс тізбегі бойынша пирожүзім қышқылы шавельді сірке қышқылына
айналады да аммиакпен байланысып жасушаның негізгі ақуызды құрамы болып
табылатын аспаршы қышқылын береді.
Ақуыз синтезінің процесі жасуша ядросымен бақыланатыны белгілі. Бұл
жерде негізгі роль нуклейн қышқылдары айналатынын біз Ф.Мишердің
фундаментальді зерттеулерінің нәтижесінен көруге болады.
Нуклейн қышқылының екі түрі бар дезоксирибонуклейн қышқылы ДНҚ және
рибонуклейн қышқылы РНҚ. Олардың құрылысынан және функциясына ажыратуға
болады. РНҚ күрделі полимерлі құрылысы, яғни 18000-нан 2 000 000 дейін
молекулярлы массасы бар химиялық құрылымы жағынан полинуклейд болып келеді.
Нуклеотид үш молекуладан құралған: сахаррибозадан, азотты құрылымнан
және фосфорлы қышқылдан тұрады. Сонымен қатар нуклеотидтің төрт түрдегі
түрі болады, олар азотты құрылымымен бір – бірінен ерекшеленеді. Мұндай
құрылым төртеу: пуринді-аденин және гуанин, пиримидті-цитозид және уромил.
РНҚ спиральді құрылысты және нуклеотид қатарынан тұратын, олар
нуклеотид бірінші рибозосынан, екінші фосфор қышқылының оттекті
байланысымен құралатын тізбекті құрайды.
ДНҚ-ның құрылысы көбінесе РНҚ-ның құрылысына ұқсас болып келеді, бірақ
оның құрамында молекулярлы массасы (4-8 млн) жоғары болады. Сонымен қатар
ДНҚ нуклеотидтен тұрады, оның құрамына негізгі пуриндер және
пиримиддиндер, көміртектер және фосфор қышқылы кіреді.
Соңғы он жыл ішінде жасушадағы (1) ақуыз синтезіндегі нуклеин
қышқылының ролі рибосома процесінде жүретіні ... 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