25 Билет

1Эмбрионның даму кезеңі. Буаздық ұрықтанғаннан кейін зиготаның, яғни жаңа клетканың пайда болуының басталады.

Зиготаның бөліну барысында одан бөлінген бластомерлер көлемі кішірейіп, іші ұсақ бластомерлермен толады, бұл кез морула деп атайды. Мұнда сары көпіршік блостоцель қалыптасады, ол сұйықтықпен толы. Осыдан V жаңа кезең басталады – бластула, оның сыртқы қабығын трофобласт, ішкі қабығын эмбриобласт деп атайды. Ұрықтанған жұмыртқа жасушаның қоректенуі, спермия арқылы өтеді.

Осы кезеңдегі сары дененің бөлетін гармоны жатырдың толық жиырылу белсенділігін төмендетіп эмбриотрофтың қалыптасуы мен ұрықты ауыстырып қондыруға оптимальды жағдай жасайды. Бластула сатылап гаструла сатысына ауысады. Блостоцель біртіндеп жойылып, ұрықтың ішінде қуыс пайда болады - алғашқы ішек (гаструла). Гаструляция кезіндегі жасушалардың қозғалуымен қатар, олардың тұлға пішіні де өзгереді.

Жасушалардың қозғалып ауысуы нәтижесінде ұрық жапырақшалары қалыптасады сыртқы - эктодерма, ішкі - мезодерма, ортаңғы - мезодерма. Эктодермадан жүйке түтікшесі жетіліп одан - болашақ бас миы, жұлын, құлақ, көз және бастың перефериялық жүйке жүйесі қалыптасады. Энтодерма - түтікке айналып, болашақ ішек, одан өкпе мен бауыр, ал мезодермадан - бүйрек, қаңқаның көп бөлігі және жыныс органдарының соматикалық ұлпалары қалыптасады.

Ағзаларды қалыптастыру барысында және ұлпалардың қалыптасу нәтижесінде ұрық денесі сарыуыз қапшығынан жекеленіп бөлінеді. Содан кейін органогеназа және гистогеназа кезеңінде ұрықтанған эмбрионнан дене мүшелері қалыптасып, ұлпаны дифференциалдау процесі жүреді, бұл қасиет барлық жануарларға тән. Әр түрлі байланыста өзіндік ерекшеліктері олардың хромосома аппараттарында шоғырланады.

Ұрық қабаты. Ағзалар мен ұлпалардың қалыптасуы барысында ұрық қапшығы пайда болады.

Ұрықтың даму кезеңінде трофобласттың жасушалары да үлкейіп, сыртқы қабығында өзі - трофобласт сақталады, ал ішкі жағында амнион сулы қабық түзейді.

Трофобласт беткейінде түктер қалыптасады, осы кезеңді урохорион деп атайды, ал осы эпителий жасушамен жабылған қосылыстар, қан тамырларға ұласқандағы кезеңді хорион деп атайды. Хорион мен амнион арасы қою сұйықтықпен толы, ол көп көлемде ақуыздан құралған. Амнионды сұйықтық, жатырдың моторлы қызметін жүзеге асыратады, оның құрамында питуитрин тәрізді заттар бар. Бұл сұйықтықта ұрық жатады, оның құрамына кіретін: ақуыз, көмірсу және басқа заттар ферменттердің әсерінен асқазанда және ішекте ыдырап, сіңіріліп организмнің даму процесіне қатысады. Туу кезінде бұл сұйықтық туатын төл өтетін жолдарды кеңейтіп, ылғалдандырып төлдің шығуына көмектеседі.

2Биореакторлар өндірістік көлемдерде антибиотиктер мен азықтық ашытқылар дәуірінде жасалынды. Биореакторлардың көптеген конструкцияларын аэрация және араластыру әдісіне байланысты үш топқа бөлуге болады:

- культуральдық ортаны механикалық араластыратын аппараттар;

- араластыру ауа немесе басқа газ ағынымен жүзеге асатын барботажды реакторлар;

- араластырумен қатар ауа немесе басқа газ ағынымен реактор ішінде дақылдық сұйықтықтың циркуляциясын қамтамасыз ететін эрлиттік реакторлар.

Тереңдік ферментация технологиясында оқтын-оқтын істейтін, механикалық араластырғышы және барботажы бар реакторлар (комбинацияланған) анағүрлым кең тараған (16, 17, 18-суреттер).

Мұндай аппараттар келесідей параметрлер бойынша сипатталады:

- реакторлардың биіктігі мен диаметрінің қатынасы -3:1 және 2:1 тең;

- араластырғыш диаметрінің ферментердің ішкі диаметріне қатынасы - 1:3 және 1:5;

- араластырғыштарда әдетте 4-6 қалақшалар болады. Жылдам және баяу жүрісті, проперлерлі және турбиналы, дискілі, қалақшалық (жиірек) т.б. болып бөлінеді. Араластырғыштар үлкен ауа көпіршіктерін жарады, бүкіл реактор бойына оларды шашыратады және дақылдық ортада болуын ұзартады;

- аппараттың ішкі бетіндегі дөңестер - шағылыстырушы қоршаулардың болуы араластыру кезінде қабырға іргелік кеңістіктегі биомасса қозғалысының жылдамдығы төмендемеуі және қүйын-дамауы үшін қажет;

- датчиктер: рН, рО₂, t°C, eH, рСО₂, араластырғыш айналуының жылдамдығы, реактордағы қысым, ауа шығыны (аэрация), демек, биореактордағы гидродинамикалық жағдайларды әрқашан бақылау үшін;

- жылу алмасуына арналған аппарат ішіне орнатылған сулы қабат немесе жылан қуысты түтік болуы. Буды жіберетін және қайтадан сорып алатын құбыр желісі болады. Ішкі жылан қуыстар көбінесе өсуші клетка биомассасымен ластанып, жылу алмасу бұзылуы жиі болады, кейде бұл өсінділер дақылдық ортаның тиімді араласуына кедергі жасайды;

- көптеген дақылдық орталар химиялық тұрғыдан активті де, тоттану мен механикалық зақымдалудан сақтау үшін биореактордың қабырғасын жоғары қоспалы маркалы, бұрыштары жоқ ішкі беті тегістелген болаттан жасайды. Шыны бөлшектерді көлемі 3-10 литрге дейін болатын зертханалық биореакторларда қолданады;

- аппараттың ішкі бетінде бумен стерилизациялаудан тыс қала алатын ойыстар болмау керек. Ыстық бу барлық шығатын, кіретін тесіктерге, клапандарға, датчиктерге жету керек.

Анағұрлым нәтижелі ферментация үшін микроорганизмдер-продуценттер немесе бөлінген ферменттер биореакторлар ішіне бекітілген ұстағыштарға иммобилизацияланады, ал қоректік орта­лар аппараттан ағып өтіп, оларды шаятындай болады. Иммобилизация продуценттердің, ферменттердің биологиялық белсенділігін анағүрлым тұрақты және ұзақ сақтауға мүмкіндік жасайды. Осыдан басқа да инженерлік шешім бар. Бұл жағдайда биореакторға қоректік ортамен бірге гранулаларға иммобилизацияланған клеткалар, ферменттер бар контейнерлерді орналастырады. Шұрық-шұрық контейнер аппарат ішінде айналып тұрады, аэрацияланады.

Биореактордың технологиялық орағышы қамтамасыз етеді: технологиялық ауаны тазарту және залалсыздандыруды, пайдаланылған газдарды қауіпсіздендіру, қоректік ортаның себілетін материалын толтыру, сынамаларды алу және биомассаны шығару, титранттар мен көбік басушыларды қосу.

Ауаны алдын-ала механикалық қосындылардан тазартады, конденсацияланған будан, ылғалдан босату үшін салқындатылады, кейін қыздыру арқылы залалсыздандырылады.

Қоректік орта биореакторда толтырған соң немесе аппаратқа жету барысында бумен залалсыздандырылады. Қоректік ортаның термолабильді компоненттері суық залалсыздандырылуға түседі (сүзу, фильтрация).

Үздіксіз өсіру реакторлары екі типті болады: түтікті және хемостатты. Түтікті реакторда - ұзын түтік түріндегі үлкен диаметрлі аппарат. Қоректік орта және себілетін материал аппаратқа үздіксіз жеткізіледі, жылжу барысында аппаратта биомасса, метаболиттер артады. Дақылдық сұйықтықтың тиісті көлемі аппа­раттан шығарылады. Хемостатты - араластыруы бар биореактор, субстратты беру және дақылдық сұйықтықтың шығуы реттелінеді. Биомассаны рециркуляциялайтын хемостат аппараты бар. Мұнда аппараттан шығатын дақылдық сұйықтықтың бөлігі хемостатта микробтық биомасса концентрациясын тұрақтандыру мақсатымен аппаратқа қайтарылады.

Анаэробты ферментацияға арналған биореакторлардщ конструкциясы ың біршама қарапайымдатылған: залалсыздандыру және аппаратқа ауа жеткізу жүйелері жоқ. Биохимиялық процестердің интенсивтілігінің төмендігі, жылу шығудың азаюмен байланысты жылы шығу жүйесі де қарапайымдатылған.

Анаэробты реактор себілетін материалды, қоректік орталарды, буды, суды беруге арналған құрылғылар, ферментация өнімдерін, газдарды шығаратын құрылғылармен жабдықталған.

Биомассаларды көп мөлшерде жинау немесе белгілігі бір метаболизм өнімдерін алу мақсатында микроорганизмдерді өсіру үшін алдымен өнімділігі жоғары таза дақыл, дайын стандартты себінді материалы, болуы қажет. Сонымен қатар микроорганизмдердің өсуін және биосинтетикалық белсенділігін қалыптастыратын қолайлы жағдайлар болғаны шарт. Ферментациялық қондырғыларды таңдау мен стерильді қоректік орталарды әзірлеу микроорганизмдерді өсіруге арналған дайындық сатыларының бірі болып табылады. Миркоорганизмдерді өсіру үшін беткейлік және тереңдік тәсілдер қолданылады.

Микроорганизмдердің өсуі және биосинтетикалық белсенділігі қалыптасуы үшін әр түрлі қорек көздері - органикалық және органикалық емес қосылыстар, өсуді ынталандырғыштар, қалыпты температура, ылғалдылық, аэрациялау сатысы, жарық және басқада факторлар қажет. Негізгі қорек көзіне құрамы белгісіз табиғи қоректік субстраттар және құрамы белгілі қажетті элементтері бар жасанды субстраттар жатады.

Үздіксіз үрдістерде бионысан өсудің экспоненциальді фазасында тұрақтандырылып отырылады. Биореакторға жаңа қоректік ортаның үздіксіз құйылып отыруын және жасушалардың өсінді сұйықтығын немесе олардың өнімдерінің ағып келуін қамтамасыздандырады. Үздіксіз үрдістердің принциптері жасушалардың бөлінуіне орай биомассалардың өсуінің арасындағы теңесуге және жаңа ортаны қосу кезінде жасуша көлемінің азаюына негізделген:

 =D, (1)

бұнда  - жасуша өсуінің сыбағалы жылдамдығы, D – араластыру коэффициенті (жасуша концентрациясының кему жылдамдығы). Үздіксіз өсірудің хемостатты және турбидостатты режимдерін ажыратуға болады.

Өсірудің хемостатты режимінде биореакторға үнемі белгілі бір жылдамдықпен (бақыланып отыратын) қоректік орта келіп құйылып отырылады, осында жеткіліксіз мөлшерде келіп түсетін компенттердің бірі О₂ және оның жеткіліксіздігінен дақылдың өсуінің жылдамдығы баяулайды. Бұл жағдайда реактордағы бионысан автоматты түрде тенесіп, өздігінен реттелетін жүйелік қасиетке ие болады (1). Бастапқыда араластыру жылдамдығы мен биомассаны шайып алу реттілігі жасушалардың өсуін жылдамдығын жоғарылатады, кейіннен жаңа ортамен дақылды араластыру жұмысы жүргізіледі. Бұл жағдай өсуі шектелген компоненттің концентрациясын жоғарлатуға мүмкіндік беріп, дақыл өсуінің жылдамдығын үдетеді.  D жоғарлатқан жағдайда, реакторда биомассаның концентрациялануы басталады.

Өсірудің хемостатты режимінде жұмыс істейтін биореакторды хемостатты деп атайды. Олар келесі құрамнан тұрады:

1. қоректік ортаны ағызып жіберуге арналған құрылғы;

2. жасушалары бар өсінді сұйықтығын құйып алуға арналған құрылығы;

3. ағыс жылдамдығын реттеу (бақылау) жүйесі.

Хемостаттағы қарапайым варианттардың бірі ол насостың болуы, оның көмегімен биореакторға қоректік ортаны үнемі жіберіп отыруға және арнайы түтік арқылы (биомассаның деңгейі түтіктің жоғарғы бетінен асқан жағдайда) биореактордағы сұйықтықты ағызып алуға болады.

Өсірудің турбидостатты режимі тікелей биомассаның концентрациясын қадағалауға негізделген. Биореактордағы сұйықтықты өлшеудің кең тараған түрі фотоэлементтік тәсіл. Фотоэлементтік тәсіл сұйықтықтың ағыс жылдамдығын реттеп, дақылдың өсу жылдамдығын анықтауға мүмкіндік береді. Жасушалардың концентрациясының жоғарлауы және жарықтың шашырап таралуы өздігінен сұйықтық ағысының жылдамдауына әкеп соғады. Турбиодостатты құрылымының хемостатты құрылымынан айырмашылығы тек қана ағыс жылдамдығын жүйелік бақылау.

Хемостатты және турбидостатты режимдерді әр түрлі жылдамдықта дақылдарды араластыру кезінде қолданған тиімді.

3 Микроорганизмдердің қоректенуі. Жасуша ішіне сыртқы ортадан енген қоректік заттардан жаңа заттардың түзілуі немесе олардың ыдырауы күрделі биохимиялық процестердің көмегімен іске асып отырады. Микроорганизмдер табиғатта қоректік заттарды өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарынан немесе тірі жасушалардан алады.

Зертханаларда микроорганизмдерді өсіру үшін арнайы әзірленген қоректік орталар қолданылады. Оларды өздерінің құрамына қарай табиғи (сүт, сарысу, жұмыртқа, ет, картоп, бұршақ, сәбіз, т.б.) және жасанды қоректік орталар деп екіге бөлінеді. Жасанды қоректік орталар арнайы рецепттер бойынша дайындалады. Олар жануар текті (ЕПС, ЕПА, ЕПЖ) және өсімдік текті (сыра суслосы) болып екі топқа бөлінеді. Барлық микроорганизмдер бір ғана қоректік ортада өсе бермейді. Әр организм өзінің өсіп дамуына арнайы құрамы бар қоректік ортаны керек етеді. Берілген бір ғана микроорганизмнің түрін өсіруге арналған қоректік орталарды таңдаулы (таңдаулы) орталар деп атайды. Дайындалған орталарды құрғақ, салқын орындарда ұстайды, қоректік орталарға арналған ыдыстарды (шыны түтіктерді) жақсылап жуып, бейтараптап, кептірген соң бу стерилизаторында немесе кептіргіш шкафта стерильдейді (160-170ºС). Мақталы тығындарды қолмен немесе тығын жасағыш қондырғы көмегімен әзірлейді. Қолданылған тығындарды әуелі кептіреді, сонан соң стерильдейді. Мақталы тығындар құрғақ және шыны түтікке жақсы үйлестірілген болуы керек. Дымқыл жерде олар ылғалды тартып алып, зең саңырауқұлақтардың өсуіне жағдай туғызады. Бұл саңырауқұлақтар және басқа микроорганизмдер шыны түтіктің ішіне түседі де, қоректік ортаның стерильділігін бұзады.

Агар-агар кейбір теңіз балдырларын сумен қосып қайнату кезінде пайда болатын экстракт. Судағы пайда болған масса сілікпе тәрізді болады. Жоғарғы сапалы агар-агар ТМД, Жапония және басқа да елдерде қызыл түсті теңіз балдырларынан дайындалады. Құрамына қарай агар-агар өте күрделі органикалық қоспа (70-80% полисахарид) болып табылады. Агар-агар әлсіз сары түсті ұнтақ, пластина және жіп тәрізді болады.

Пептон – қышқыл ортада ферменттердің әсерінен толық ыдырамаған белоктардың өнімі. Оның құрамы микробтардың тіршілігіне қажетті полипептидтер мен амин қышқылдарының қоспасынан тұрады. Пептонды ірі және ұсақ қара малдың үлкен қарнынан алады. Ол суда жақсы ериді, қыздырғанда ұйымайды, тұз ерітінділерін қосқанда тұнбаға түседі.

Желатин – белоктан тұратын жануарлар желімі. Оны шеміршектерді, сүйектерді, сіңірлерді әбден қайнату арқылы алады. Олардың сырт көрінісі ашық қоңыр түсті жапырақшалар тәрізді болып келеді. Иісі, дәмі болмайды, 32-34⁰С температурада балқи бастайды, 16⁰С-та қатады.

Микроорганизмдерге физикалық және химиялық факторлардың тигізетін әсері.

Микробтар қоршаған ортада көптеген факторлардың әсеріне ұшырайды.

Микроорганизмдерге физикалық және химиялық факторлардың тигізетін әсері олардың әсер ету ұзақтығына, қарқындылығына, микроб жасушасының концентрациясына, физиологиялық жағдайына, тіршілік ету ортасына байланысты болады. Бацилла споралары барлық сыртқы орта факторларына вегетативті клеткаларға қарағанда төзімдірек болады.

Физикалық факторлар. Температура микроб тіршілігі үшін маңызды факторлардың бірі болып табылады. Ол микробтың дамуы үшін оптимальді, минимальді және максимальды болып бөлінеді. Бактериялардың әр түрінің өздеріне тән оптимальді өсіп-өну температурасы болады. Соған байланысты микроорганизмдер термофильдер, психрофильджер, мезофильдер болып бөлінеді.

Термофильдер – (termos – суық, philen – жақсы көру) табиғатта көбінесе топырақта, суда, жылы су көздерінде, сонымен қатар адамдар мен жануарлардың асқазан-ішек жолдарында кездеседі. Өсудің минимум температурасы – 35⁰С, оптимум – 50-60 ⁰С, максимум – 70-75⁰С.

Психрофильдер – (psichros – суық, philen – жақсы көру) солтүстік теңіздерінде, топырақта, тоқтама суларда тіршілік ететін бактериялар. Олар тіршілік ететін минимум температура – 0⁰С, оптимум – 15-20 ⁰С, максимум – 30-35⁰С.

Мезофильдер – (mesos – орташа, philen – жақсы көру) өте кең тараған бактериялар тобы. Бұл топқа сапрофиттердің көпшілігі мен барлық патогенді микробтар жатады.. Олар үшін тіршілік етудің минимум температурасы - 35⁰С, оптимум – 50-60 ⁰С, максимум – 70-75⁰С.

Жоғары және төменгі температура микроорганизмдерге әр түрлі әсер етеді. Төменгі температурада микробтар анабиоз жағдайына еніп, бірнеше айлар бойы тіршілігін сақтауы мүмкін. Жоғары температура, әсіресе бу қысымы арқылы берілген кезде микробтарға қатты әсер (өлтіреді) етеді. Көбінесе жоғары температураны объектілерді микробтардан зарарсыздандыру үшін қолданады.

Физикалық факторларға сонымен қатар кептіру, осмостық қысым, жарық, сәулелі энергия және т.б. жатады.

Химиялық факторлар. Химиялық заттар микробтардың өсуін тежейді немесе мүлде тоқтата әсер етеді. Олардың микроб клеткасының өсуін тежеуін бактериостаткикалық, ал тіршілігін мүлде жойытуын бактерицидтік әсер деп атайды. Химиялық факторлардың практикада дезинфекциялауда маңызы зор.

Биологиялық факторлар. Биологиялық факторлар микроорганизмдердің антогонисті қасиеттеріне негізделген. Бір микробтың өсу барысындағы тіршілік өнімдері екінші бір микробтың өсіп-өнуін тежейді немесе өлтіреді. Антогонисті қасиет актиномицеттер мен спора түзуші бактерияларда жақсы дамыған.

Жасанды қоректік орталар және олардың компоненттері. Еттің суы көптеген қоректік орталардың негізгі компоненті болып саналады. Ол жылқы немесе қара малдың сапалы еттерінен дайындалады. Сүйек, сіңір, фасция және майлары алынып тасталады. Кәрі малдың етін қоректік ортаны дайындауға қолданбау керек. Етті еттартқыштан өткізіп, өлшейді, сонан соң оған ағын суының екі есе мөлшерін құяды да, 18-24 сағатқа салқын жерде қалдырады. Фаршты сығып алып, еттің экстрактын 30-40 минут әлсіз отта қайнатады. Мақталы дәке сүзгіштен экстракты өткізгеннен соң, қайта қағаз сүзгішпен сүзеді де, бастапқы мөлшеріне ағын суын құю арқылы келтіреді. Ет суын шыны сауыттарға құйып 120ºС-та 30 минут стерильдейді.

Ет суын дайындау процесін жеделдету үшін фаршқа екі есе мөлшерде ағын суын қосады да, бір сағат бойы 50ºС-де қыздырады. Пайда болған массаны екі қабатталған дәкемен сүзіп, етті сығып, алынған сұйықтықты 30 минут қайнатады. Ұйып қалған белоктарды мақталы-дәкеден, сонан соң сүзгіш қағаздан өткізу арқылы бөліп алады. Фильтратқа оның бастапқы мөлшеріне дейін ағын суын қосып, шыны сауыттарға, шыны түтіктерге құйып, 120ºС-де 30 минут стерильдейді. Дайын ет суының рН мөлшері 6,8-6,5 шамасында болады.

Ет-пептонды сорпа (ЕПС). Ет суына 1 % пептон мен 0,5 % натрий хлоридін қосады. Ет суын пептонның толық ерігеніне дейін араластыра отыра қайнатып, оның рН мөлшерін потенциометрдің көмегімен анықтайды. Қоректік ортаның рН-ын 10% натрий сілтісінің ерітіндісі немесе натрий гидрокарбонатының (ас содасының) қаныққан ерітіндісімен 7,4-7,6-ға жеткізеді. Сілтіні сорпаға қосқаннан кейін, оны тағы да 5-10 минут қайнатады. Сонан соң сорпаны дистилденген сумен дымқылданған сүзгіш қағаздан өткізеді. Ет-пептонды сорпаны шыны түтіктерге құйып, 120°С температурада 20 минут бойы стерильдейді.

Ет-пептонды агарды (ЕПА) дайындау үшін ЕПС-ға 2-3% агар-агарды қоса отыра балқытады. Балқыту кезінде қоректік ортаны агар-агардың күйіп кетпеуі үшін әлсін-әлсін араластырып отырады. Балқытылған ЕПА-ын ыстық күйінде тез сүзіп (мақталы-дәке арқылы) шыны түтіктерге құяды. «Қиғаш» қатырылған ЕПА-ды 3-4 мл-ден, ал «тік» қатырылған ЕПА-ды шыны түтіктерге 10 мл-ден құяды. Шыны түтіктер тығындармен жабылып 120°С-де 20-30 минут стерильденеді.

Ет-пептонды желатин (ЕПЖ) микроорганизмдердің белокты ыдырату қасиетін анықтау үшін қолданылады. ЕПЖ-ды 10-15% желатин қосу арқылы дайындайды. Әуелі желатинді 15 минут ЕПС-нда ісіндіріп алған соң су моншасында 50°С температурада балқытады. Ортаның рН-ын 7,3-ке дейін апарып, 20 минут 120°С температурада стерильдейді.

Сусло-агар (СА) зең саңырауқұлақтарды, ашытқыларды және басқа микроорганизмдерді өсіруде қолданылады. Сусло (сыра ашытқысы) құрамында көмірсулар, амин қышқылдары, В тобы витаминдері минералды тұздар және басқа пластикалық материалдар мен энергияның көзі болып табылатын заттардың көптеген мөлшері (20% дейін) болады. Сусло-агарды қызбаған суслоға 2-3% агар-агарды қосу арқылы әзірлейді. Қызбаған суслоны сыра қайнататын зауыттан алуға немесе зертханада дайындауға болады. Жаңа дайындалған сыра ашытқысында қанттың концентрациясы 14-18°-қа дейін жетеді. Баллинг градустары (⁰Б) ареометрдің көмегімен анықталады. Қанттың керекті концентрациясын келтіру үшін ортаға ағын су қосады.

Зең саңырауқұлақтарды – 4-6°Б, ашытқыларды – 6-8°Б, сүт қышқылды микробтарды – 8-12°Б мөлшерінде қанттары бар ортада өсіреді.

Агар және желатин қосылған орталарды мақтасы бар дәкемен сүзу арқылы немесе тауық жұмыртқасының белогы көмегімен мөлдір етуге болады. Сарысынан ажыратылған жұмыртқаның белогын сол мөлшердегі сумен араластырып, көбіктің пайда болуына дейін араластырады. Көпіршіктенген белокты балқытып 50°С-ге дейін суытылған ортаға қосып, жақсылап араластырғаннан кейін қайнап жатқан су моншасында бір сағат бойы қыздырады. Белок ұйып, қоректік ортадағы қалқып жүрген бөлшектері өзіне тартып алады. Орта сүзілгеннен кейін мөлдірленеді.

Қоректік ортаның жоғарғы бөлігінің мөлдіреуі сонымен қатар баяу салқындату кезінде де байқалады. Бұл үшін қоректік ортаны стерильдегеннен соң оны бу стерилизаторының ішінде 10-12 сағатқа қалдырады. Қоректік орта тығыздалғанға дейін қалқып жүрген бөлшектер шыны түтіктердің немесе шыны ыдыстардың түбіне шөгеді.

Китт–Троцци ортасы (ЕПБС) анаэробты микроорганизмдерді өсіруге арналған. Оның құрамында қоректік сорпа, 0,5% натрий хлориді, оттегін сорып алуға қажетті бауыр немесе бұлшық ет түйіршіктері болады. Ортаның рН-ын 7,6-7,8-ге жеткізеді. Ортаның бетіне жұқалап индифферентті вазелин майын құйып, 30 минут қайнатады. Микробтарды қоректік ортаға себер алдында, қоректік ортадағы ауаны кетіру үшін, ортаны қайнап жатқан су моншасында 15 минут ұстайды. Дайындалған қоректік орталардың стерильділігін тексеру үшін оларды 3 тәулікке 37°С-ге реттелген термостатқа қояды. Ешқандай микроорганизмдердің өсуінің байқалмауы ортаның жақсы стерильденгенінің дәлелі, ал өсуі бар орталар байқалса, барлық партия жарамсыз деп табылады.

Қоректік орта компоненттерінің қысқаша сипаттамасы.

Агар-агар кейбір теңіз балдырларын сумен қосып қайнату кезінде пайда болатын экстракт. Судағы пайда болған масса сілікпе тәрізді болады. Жоғарғы сапалы агар-агар ТМД, Жапония және басқа да елдерде қызыл түсті теңіз балдырларынан дайындалады. Құрамына қарай агар-агар өте күрделі органикалық қоспа (70-80% полисахарид) болып табылады. Агар-агар әлсіз сары түсті ұнтақ, пластина және жіп тәрізді болады.

Пептон – қышқыл ортада ферменттердің әсерінен толық ыдырамаған белоктардың өнімі. Оның құрамы микробтардың тіршілігіне қажетті полипептидтер мен амин қышқылдарының қоспасынан тұрады. Пептонды ірі және ұсақ қара малдың үлкен қарнынан алады. Ол суда жақсы ериді, қыздырғанда ұйымайды, тұз ерітінділерін қосқанда тұнбаға түседі.

Желатин – белоктан тұратын жануарлар желімі. Оны шеміршектерді, сүйектерді, сіңірлерді әбден қайнату арқылы алады. Олардың сырт көрінісі ашық қоңыр түсті жапырақшалар тәрізді болып келеді. Иісі, дәмі болмайды, 32-34°С температурада балқи бастайды, 16°С-де қатады.

4 Спирттік ашыту. Өндірістік масштабта этанол химиялық, фармацевтикалық және тағамдық өнеркәсіптерді қолданылады., биоотын ретінде энергетикалық ресурс тұрғыдан да маңызды.

Тағамдық саласында спирттік ашыту процессі шарап жасау, сыра дайындау, этанол өндіру, нан пісіру негізіне жатады.

Спирттік ашу технологиясында ашытқының таза дақылы Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces vini, Saccharomyces cerevisiae var ellipsoids бактериялар Zimomonas mobilis сонымен қатар, Sacrina ventriculi, Erwinia amylovora және басқалар.

Saccharomyces cerevisiae-нің төменгі және жоғарғы ашыту рассаларын ажыратады. Төменгі ажырату рассасына көптеген шарап және сыра ашытқылары жатады., ал жоғарғы ашыту рассассына – спирттік, наубайханалық және кейбір сыра ашытқылары жатады. Төменгі ашытқылар 6-10⁰С активті, ал жоғарғылары 14-25⁰С температураға бейімделген. Ашытқылар қышқыл ортада (рН 4-6) жақсы дамиды және активтігін 10-15% спирт ерітіндісінде сақтайды. Жоғарғы ашытқылар ашыту процессі кезінде жоғары мөлшерде көбік түзеді, СО₂ бөлінеді, ашытқы массасы өзі көпірген сұйықтықтың үстіне шығады. Төменгі ашытқылардың қатысуы арқылы ашыту процессі бірқалыпты жүреді, ашытқы клеткасының массасы ыдыстың төменгі жағында қалады.

Zimomonas spp. – грам оң таяқшалар, бұлар этанол концентрациясына төзімді, температуралық режимі 35-37⁰С, алғашқы рет агава шырынынан дайындалған алгольдік сусын пулькадан бөлініп алынады, олар сонымен қатар пальма шырынында, қант қамысы шырынында табылған. Олар глюкозаны этанолға ашытқылардан да жылдам айналдырады, аздаған биомассасы бар, ашыту процессі кезінде аз мөлшерде сірке су және сүт қышқылдары пайда болады.

Klyveromyces flagilis ашытқыларын сүт сарысуындағы лактозаны ашыту арқылы спирт алу кезінде қолданылады. Глюкозаның этанолға айналуының 3 жолы белгілі:

А – кетокластикалық (сүт қышқыл бактериялары),

В – фосфорокластикалық (клостридалар, сарциналар),

С – декарбоксикластикалық (ашытқылар)

Ашытқыларға тәуелді спирттік ашыту Эмбеден-Мейергроф-Парнас жолымен өтеді:

А) CH₃COCOOH CH₃COH+ СО₂

<) CH₃COH + 2Н⁺ + 2е CH₃CH₂ OH

Мұнда пируват аэробты тыныс алу сияқты ацетил СоА-ға айналмайды, бірақ пируватдекарбоксилаза көмегімен (негізгі фермент) ацетальдегидке дейін декарбоксилденеді. Ацетальдегид алкогольдегидрогеназа арқылы этанолға дейін тотықсыздандырылады.

Спирт түзілуінің кезеңдері:

1. Алдын ала ферментацияға дайындау, шикізатты өндеу (субстрат). Өндірістік ашытқылар (бактериялар) штамдарының таза дақылын өсіріп-көбейтіп алу;

2. Биореакторда шикізаттың ферментациясы;

3. Этанолдың дистилляциясы.

1) Ашытқылар үшін көмірсутегінің негізгі алу көздеріне гексозалар, крахмал, инулин жатады: ал азот көздері – аммоний тұздары, мочевина, аминқышықылдар, ірі емес пептидтер, кейде – нитрат және нитриттер болады.

Ферментация процессінде қолданылатын шикізат үш типке бөлінеді:

- қантты, оны тура ашытуға болады (қант және крахмалдың өндірістегі қалдықтары – меласса, қант құрағы және қызылшаның шырыны);

- крахмалды, алдын ала өндеуді қажет етеді; қышқылдық немесе ферментативтік гидролизге ұшыратады (арпа, бидай суслосы, жүгері сиробы, күріш, қара бидай, сұлы). Ашытқыларда амилаза болмағандықтан ферментативтік гидролиз үшін бактериялық және мицелиалы амилаза пайдаланылады.

- қағаз-картон өнеркәсібінің қалдықтары, картоптық мезга, дәнді астықтардың сабаны, жүгері собығы.

2) Периодтық ферментация 48-72 сағат жүреді.. ферментация процессінің басында алдымен ашытқы биомассасын жинау үшін аэробты жағдай жасайды, осыдан кейін аэрацияны тоқтатады..

Оттегі кірген соң ашытқылар көмірсуды тотықтыра бастайды, яғни ашыту процесінен аэробты тыныс алу процесіне ауысады. Аэробты жағдайда пирожүзім қышқылынан ацетил СоА, үшкарбон қышқылдар циклы арқылы субстраттың СО₂ мен Н₂ О дейін толық тотығуы жүреді, бұл ашытқылар үшін энергетикалық тиімді, олар жақсы өседі, биомасса көп жиналады; үш карбон қышқылдар циклі барысында клетка синтезі үшін қажетті метаболиттер көп түзіледі.

Анаэробты жағдайға ауыстырғанда этанол 3-4 есе артады, өйткені тыныс алу мен субстратты фосфолирленуі арасында еркін АТР талас тоқтайды; гликолиз жолына энергия мен шикізаттың көп мөлшері қажет.

Ашыту процессі аяқталған уақытта этил спирті 14-16% мөлшерде жиналып, ашытқылардың әрі қарай көбеюін тежейді.

3) Дистилляция – ұшпа компоненттердің сұйық және қатты бөлшектерден ажыратылуы, дистилятта этанолдың салмағы концентрлеу және ректификация бойынша 30-96% дейін болады.

Этанолдың суға қарағанда қайнау температурасы төмен, буда этанол концентрациясы суға қарағанда жоғары. Мысалы, егер де су ерітіндісінде этанол 10% болса, будағы салмағы – 50% тен, яғни дистиллят этанолмен қатты байытылған. Максималдық дистилляция 78,2⁰С температурада болады және салмағы 96% тең, жоғары болмайды.

5.Каллус ўлпасын ґсіру їшін екі тјсілді ќолданады: тыєыз ортада жјне сўйыќ ортада, яєни тереѕ ќабатта ґсіру. Бірінші тјсіл алєашќы каллус ўлпасын алу їшін жјне ґсімдікті ґз ќалпына келтіру їшін ќолданады. Екінші тјсілді – сўйыќ ортада ґсіру, кґбінесе ґнеркјсіп технологиясында, биохимиялыќ жјне физиологиялыќ зерттеулерде, пайдалы екінші зат алмасу метаболиттерін алуда жјне жасуша селекциясында  ќолданылады. Бўл тјсіл бойынша жеке жасушаларды немесе олардыѕ шаєын бґлшектерін сўйыќ ортада їнемі араластырып, ауамен толыќтырылып отыратын жаєдайда ґсіреді.Каллус ўлпасынан суспензия ґсіндісін алу. 2-3 г борпылдаќ каллусты 60-100 мл араласып тўратын сўйыќ ортаєа кґшіргенде, суспензия ґсіндісі алынады. Одан кейін колбаны жылдамдыєы  минутына 100-150 айналымы бар айналєышќа орналастырады. Каллус ўлпасын жеке жасушаларєа бґлшектеу  жјне  жаќсы ґсетін суспензия пайда болу їшін алєашќы ўлпасын 2,4–D ќосылєан Са⁺ иондарсыз ортада ґсіреді, сондай-аќ тасымалдау алдында пектиназа ферментімен ґѕдеу ќажет.  Содан кейін алынєан алєашќы сўйыќ ортаны 1-2 ќабат сїзгі арќылы ґткізіп,  каллус ўлпасыныѕ ірі бґлшектерінен бґліп алады.                                                                           

Суспензия ґсіндісін тікелей ґсімдіктіѕ мїшелерінен (тїйнектерден, картоп тїйнегінен, сјбіздіѕ ќор їлпершегінен) де алуєа болады. Біраќ бўндай жол ќиындау жјне кґп уаќытты талап етеді. Эксплант жасушалары алєашќы каллус тїзуге тиісті, содан кейін єана сўйыќ ортаєа тїсіп, кґбейген каллус жасушалары сўйыќ ортада ґсе  алатын жаѕа линияны бастайды.

Жасушаныѕ јрбір линиясы їшін инокулюмныѕ (келесі ортаєа   кґшірілетін суспензия ґсіндісініѕ бґлімі) еѕ аз мґлшері алынады. Инокулюмныѕ мґлшері азайєан сайын, лаг–фазаныѕ ўзаќтыєы ўлєая тїседі. Сўйыќ ортада ґсетін жасушаны жїйелі тїрде жаѕа ќоректік ортаєа жиі кґшіріп отыру ќажет,  ґйткені еріген ќоректік заттарєа бай сўйыќ ортада жасуша барлыќ жаєынан толыќ ќамтамасыз етіліп, жасушалары тез бґлініп,  ґсуі де жылдамыраќ болады. Жаќсы сўйыќ ортада ґсетін жасуша линияларыныѕ саны 5-10 жасушадан кґп болмауы керек. Морфологиялыќ жаєынан жасушалар /мґлшерлері кішірек, цитоплазмасы тыєыз, пішіні жўмыртќа тјрізді/ біркелкі болады.