29 Билет.

1. Ашытқы клеткалары – бұл бір клеткалы саңырауқұлақтар, 3 класқа бөлінеді: Ascomycetes, Basidiomycetes, Deiteromycetes.

- Аскомицеттер мицелий түзбейтін, клетка пішіні сопақша келген, диаметрі 3-15 мкм-ге жететін ашытқылар. Аскомицеттер бинарлы бөлінеді немесе аскоспорлар түзу арқылы жынысты жолмен (споралар арнайы клетка ішінде – дорбада немесе асқыда) бүршіктеніп көбейеді.Биотехнологияның гендік инженерия саласында тәжірибелік жұмыстарға наубайханалық ашытқыларын көп қолданады – Saccharomyces cerevisiae. Ашытқының глюкозаны этанол мен көмір қышқыл газына айналдыру қасиетін пайдаланып, бұрыннан шарап өндірісінде, наубайханалық өнеркәсібінде қолданады. S.cerevisiae ашытқысының биохимиясы, физиологиясы зерттелген, барлық хромосома жинағындағы толық нуклеотидтік реті анықталған, зертханалық және өндірістік жағдайларда өсіру женіл, қоректік субстратты қажет етпейтін күшті промоторлары бар, трансляциядан кейін модификациясы бар ашытқы сонымен қатар, GRAS – “generally recognized as safe” тізіміне енген, яғни қауіпсіз деп танылған организмдер. Saccharomyces ақуызға бай биомассаны алуға қолданады.- Базидомицеттер ашытқылар, базидиалы типті жынысты құрылым түзеді (базидиоспоралар). Базидиомицеттер арасынан өндірістік штамдар жоқ.- дейтромицеттер ашытқы тәрізді саңырауқұлақтар, бүршіктеніп көбейеді, ұштарында хламидоспоралары бар псевдомицелий түзеді (жіпше созылатын өспелі құтышалардан клеткалар бүршіктенеді). Нағыз ашытқыларда псевдомицелий және хламидоспоралары жоқ, тек аскоспора түзеді.

Candida utilis, C.arborea – биотехнологияда ақуызды биомасса алу үшін қолданады; Torula spp. – сүт қышқылды ашытуда; Rhodotorula – тағам өнімдерін бұзады; Trichoderma cutaneus – ағынды суларды тазартуға қолданады; C.albicans – адамдарда кандидоз ауруын тудырады.

Candida туыстығына жататын ашытқылар тері өндеу зауыттарында және қағаз-целлюлозалық өнеркәсіп орындарында түзілетін сульфитті ағынды суларда өседі. Олардың ішінде уыттарды, фенолдарды тотықтыратын штамдары бар.

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.

2. Биообъектілерден, шикізат (субстрат), технологиялық жағдай және құрал– жабдықтардан құралған биотехнологиялық жүйе өндірісте нақты өнім алу үшін тағайындалады. Ашыту, биосинтез және биотрансфорамция процестері нәтижесінде өнім алынады. Биологиялық объектілер арасында ең алдымен микроорганизмдер туралы айту керек, себебі көптеген жұмыс істеп жатқан үлкен маштабты биотехнологиялық өндірістер олардың биопродукциялық активтілігіне негізделген.

Биотехнологиялық жүйеде орталық орынды микроорганизмдер алады, ал технологиялық үрдістің аппараттық жабдықталуы, субстратты таңдауы микробтың биологиялық қасиеттер ерекшеліктеріне, олардың ферментациялауына байланысты.

Микробтық клетка эволюцияда биологиялық жүйе ретінде өсіп көбеюге, түрді, популяцияны сақтауға бейімделген. Мицелиалы саңырауқұлақтар және ашытқылар, бактериялармен актиномицеттер қоршаған ортаның биотикалық және абиотикалық факторларымен тұрақты өзара қарым-қатынаста болып келеді, табиғи сұрыпталу әсерінен басқа түрлермен рационалды бейімделуге, симбиозға және бәсекеге түседі, тек қандай да болмасын метоболиттің жоғары өнімдеріне сәйкестенбейді.

Сонымен қатар, микроорганизмдер биотехнологиясында ерекше міндеттер басым – адамның тіршілігіне қажетті биологиялық активті қосылыстарды, нақты метоболитті синтездеуге микробтық клетканың табиғи қабілеттілігін жоғарлату, қайта – қайта күшейту болып келеді, тағы ла прокариоттың метоболизм жүйесін қолдана отырып гендік – инженерлік технология жолымен аса құнды эукариоттық ақуыздар алу.

Биообъект ретінде микроорганизмдерді айрықша қолдануы келесі критерилерге сүйенеді: микроорганизмдердің жылдам өсіп-көбеюі, биосинтездің көптеген жолдары болуы, жоғары ферметтік белсенділікке ие болғандықтан түрлі органикалық заттарды, ксенобиотиктерді ыдырату қабілеті және керісінше, аэробты және анаэробты жағдайда бейорганикалық заттардан органикалық қосылыстар түзу, микроорганизмдердің барлық жерде кездесуі, экстремалды жағдайларға олардың жылдам бейімделуі (жоғары температура, төменгі рН, осмостық градиентке және т.б.), гендік – инженерлік мутациялар үшін жоғары организмдермен салыстырғанда микробтық клетканың ауқымды технологиялық қол жетерлігі.

Қазіргі кезде пробиотиктер мен биологиялық белсенді заттарды түзетін микоорганизмдерді қолдана отырып, қышқыл сүт тағамдарын алудың жаңа түрлерін өндіру биотехнологияның негізгі бағыттарына айналды.

Сүт өнеркәсібінің басты міндеттерінің бірі – азық ассортименттерін жетілдіру, ұлттық сүт тағамдарының сапасын арттыру балансалы қоректену талаптарын орындап, халық қолданылатын сүт тағамдарын өндіретін жаңа микроорганизмдер штамдарын өніру және оларды қолданысқа енгізу биотехнологияның басты табтарының бірі болып табылады.

Тағамдық өнімдердің технологиясында микроорганизмдер маңызды роль атқарады. Ертедегі биотехнологиялық үрдістің бірі – ол микроорганизмдердің көмегімен ашыту. Ашыту адам өміріне қажетті үрдістерде кеңінен қолданылады және қандайда бір микроорганизмдерді қолдану арқылы іске асырылады. Көбінесе наубайханаларда, шарап, сыра өндірулерде, көкөністерді тұздағанда, сүрлем дайындағанда және сүт өнімдерін сүт қышқылды өнімдерге айналдыру үрдістерінде қолданылады. Ашытудың әр түрін ерекше топтағы микроорганизмдер тудырады.

Ашу - ағылшын сөзі «yeast» бұл ескі анғылшын сөзіне «gist», «gyst» «көпіру, қайнау, газ бөлу» деген сөздерінен шыққан. Ашытқылар бұлар ең алғашқы «үй организмдері» болып саналады. Адамдар мың жылдар бой бұларды ферментация мен нан пісіруде қолданған. Археологтар бұрынғы мысыр қалаларынан наубайханалармен нан пісіретін адамдардың бейнелерін тапқан. Археологардың айтуы бойынша мысырлықтар б.з.д 6000 жыл бұрын сыра қайната білген, ал б.з.д 1200 жылы ашыған нан пісіру технологиясын игерген деп есептеледі. Жаңа субстртты ашытуды бастау үшін бұрынғы қалған ашытқыларды қолданған. Осының нәтижесінде әр түрлі шаруашылықта жылдап ашытқы селекциясы жүрді және табиғатта жоқ жаңа физиологиялық рассалар пайда болды. Бұларды ең басында жеке түр деп санаған. Бұлар өсімдік сорттары сияқты, адамның өмір сүру барысында пайда болған өнімдер. 1680 жылы голланд натуралисті Антони ван Левигук ең бірінші болып микроскоп көмегімен ашытқыларды көрді, бірақ оларды ажырата алмады. Тек 1851 жылы француз микробиологы Луи Пастер өзінің «Mémoire sur la fermentation alcoholique» жұмысында сптрттік ашу – бұл химиялық реакция емес (бұрын солай деп ойлаған), бұл ашытқы микроорганизмдердің көмегімен жүретін биологиялық процесс екенін дәлелдеп берді. (1-сурет)

1881 жылы Эмиль Христиан Хансен «Carlsberg» атты дат компаниясының лабораториясының жұмысшысы ашытқының таза культурасын бөліп алды, ал 1883 жылы бірінші рет оны сыра дайындауда қолданған болатын. ΧIΧ ғасырдың соңында Э.Х. Хансен қатысуымен ең бірінші ашытқылар классификациясын жасады. ΧΧ ғасырдың басында ашытқылар коллекциялары мен оны анықтайтын қондырғылар пайда бола бастады. Ал ΧΧ ғасырдың екінші жартысында ашытқылар туралы ғылым (зимоллогия) ашытқының практикалық жағына ғана емес оның экологиясына, цитологиясына және генетикасына көңіл бөле бастады.

ΧΧ ғасырдың отасына дейін ғалымдар тек аскомицетті ашытқылардың жыныстық циклын (шеңберін) бақылаған және бұл барлық сөмкелі саңырауқұлақтардың таксономиялық тобына тән деп есептеген болатын. Жапон ғалымы Исао Банно 1969 жылы Rhodotorula glutinis- тің жыныстық көбею цилын (шеңберін) идуцирлеген болатын, ал бұл базидомицеттерге жатады. Қазіргі кездегі молекулалық-биологияның зерттулері бойынша, ашытқылар аскомицеттер мен базидомицеттер саңырауқұлақтары, бұлар екеуі бір таксонға жатпайды бұлар тек бір өмірлік түрге жатады.

24.04.1996 жылы Saccharomyces cerevisiae-дің ең бірінші эукариотты организмнің геномын (12 млн жүп негіздер) түгелдей секвенирленгені туралы ғалымдар хабарлады. Секвенирлеу 7 жыл уақыт алды және бұған 100 жуық лабораториялар қатысқан болатын. 2002 жылы келесі геномы секвенирленген (13,8 млн жүп негіздерден түратын) ашытқы микроорганизмы және алтыншы эукариотты организм болып Schizosaccharomyces pombe болды.

Сүт қышқылды ашыту адамзатқа ертеден белгілі, алайда оның қандай себептерден, үрдістерден туындайтындығын тек 1857 ж Л.Пастер анықтап дәлелдеген. Қазіргі кезде сүт қышқылды бактериялардың көптеген түрлері белгілі болды. Соның ішінде ен негізгісі кокктар мен ішек таяқшалары.

нан.Қамыр илеу- бұл нан дайындаудағы технологиялық процестің маңызды жіне ұзақ сатысы. Ол келесі операциялардан тұрады: шикізатты мөлшерлеу, жарты фабрикаттардың және қамырдың иленуі, жарты фабрикаттардың және қамырдың ашуы, бірігуі.

Қамыр- ұнды, суды, ашытқыны, қышқылды және қосымша шикізаттарды қосу арқылы алынған, нан өнімдерін дайындауда қызмет ететін жарты фабрикат.

Нан пісірудегі жартыфабрикаттардың құрамына бар азық- түліктерді, яғни түрлі негіздер, сұйық ашытқылар, қышқылдар (қою, сұйық, құрғақ), қамыр.

Рецептура- бұл нанның ненесе нан бөлшектері өнімдерінің белгілі сортын шығаруда қолданылатын қатынасы мен негізі.

Тағайындалған рецептура негізінде нан заводының лабораториясы өндірістік рецептураны құрастырады, онда ұнның, судың және басқа шикізаттардың мөлшері көрсетіледі, яғни сол кәсіпорынның технологиясы және құрылғыларының есептелуі бойынша алынған. Сонымен қатар өнім дайындаудың технологиялық режимі (температурасы, ылғалдылығы, жартыфабрикаттардың қышқылдығы, ұзақтығы және басқа параметрлер) көрсетіледі.

Өндірістік рецептураны және технологиялық режимнің параметрін құрған соң оларды алғашқы өнімдерімен тексереді.

Нан пісіру өндірісінде шикізаттың мөлшері- бұл жарты фабрикаттарды және қамырды дайындаудағы рецептурамен көрсетілген шикізаттың порциялық немесе үздіксіз тарту немесе көлемді өлшеудің мөлшері.

Бұл операцияның өтуі қамырдың құрамына және оның технологиялық параметрлеріне, сондай-ақ дайын өнімдердің сапасына байланысты.

Қамырдың иленуі- бұл нақты реологиялық қасиеті бар, рецептура бойынша алынған, бірыңғай гомогенді салмақ алғанша болатын шикізаттарды араластыру процесі. Қамыр илеу кезінде нақты ұнның, судың, тұз ерітіндісінің және рецептура бойынша алынған басқа шикізаттарды есептеуші қондырғылардың көмегімен қамыр илейтін машинада өлшейді, яғни жұмыс органы компоненттерді берілген уақыттан (20-30 мин) илейді.

Илеу түріне қарай периодтың және үздіксіз, механикалық дәрежесіне қарай- кәдімгі және интенсивті болып келеді.

Периодтық илеу- бұл шикізатты берілген уақытта бір рет мөлшерлеу арқылы улеу түрі, ал үздіксіз – бұл шикізат мөлшерін уақыт бірлігінде (минутта) үздіксіз илеу.

Қамырдың иелу кезінде пайда болу маңызды процестердің нәтижесінде болады: физика- механикалық, коллонутың және биохимиялық. Бұл процестердің барлығы бір мезгілде өтеді және илеу ұзақтығына тәуелді. Сонымен қатар, температура, сапасына және илеу кезінде қолданылатын шикізаттардың мөлшеріне байланысты.

Физика- механикалық процестер илеу органдарының әсерімен өтеді, яғни ұнның бөлшектерін араластырады, суды, ашытқы суспензиясын және шикізат ерітіндісін барлық құрамдық компоненттерімен бірге өтеді.

Коллондық процестер илеу кезінде белсенді түрде өтеді.

Осылайша ұнның барлық құрамдық компоненттері (ақуыздар, крахмал, кілегей, шекер және т.б) сумен бірге жұмыс істей бастайды. Еруге қабілетті заттар (шекер, минералдық тұзда, ақуыз ерітінділері) еріген күйге ауысады және қамырдың сұйық фазасы формалайды.

Ұн крахмалы сумен байланыса оны беттік сіңу арқылы байланыстырады. Сіңімді крахмалдың астықтар 44 % дейін суды, дегенмен зақымдалған астықтар 200% дейін суды байланыстыра алады.

Илеу кезінде физика- механикалық жіне коллондық процестерімен қатар биохимиялық процестер өтеді, яғни ашытқылардың және ұнның ферменттерімен әсер ететін негізгі биохимиялық процестер- бұл крахмалдың- ферменттің әсерінен және ақуыздың ферменттің әсерінен сұйық фазаға өтуге қабілетті, яғни оның реологиялық қасиетінің өзгеруіне әкелетін заттардың саны артады.

Бидай ұнынан және қара бидай ұнынан иленген қамырдан үш фазаны ажыратуға болады: қатты, сұйық және газ.

Қатты фаза- бұл ісінген ерімейтін ақуыздардың, крахмалдың, целюлозаның және гемицелюлозаның дәні.

Сұйық фаза- бұл крахмалмен және ақуызбен байланысты- су( илеуге кеткен судың шамамен 1/3 бөлігі), үшін суда еритін заттар (шекер, суда ерімейтін ақуыдар, минералды тұзар), пептидтік ақуыздар және кілегей.

Газ түріндегі фаза- спирттік ашудың нәтижесінде пайда болған, илеу кезіндегі аздаған көмірсу диоксиді мен судың бір бөлігі неғұрлым илеу ұзақ болса, соғұрлым газ фазасының көлемі ұлғаяды. Қалыпты илеу кезінде газ фазасы 10^с/о алады, жоғарлағанда -20 ^с/о, жалпы көлемнен алынады. Механикалық әсердің илеуде түрлі дәрежеде оның реологиялық қасиетіне түрлі әсер етеді. Механикалық илеуде бастапқыда мыналарды: ұнды, суды, және басқа шикізаттарды-бұл сатыда механикалық әсер қамырдың пайда болуына сертігін тигізеді. Бұл әсерден кейін ақуыздың ісінуіне және ұлпаның құрылуына үлесін қосады.Бірақ илеу жалғаса берсе, ұлпаның механикалық бұзылуына, қасиетін жоғалтуға әкеліп соғуы мүмкін.

Көпсу- бұл қамырдың тесітеніп үлпілдеуі. Көпсу биологиялық, механикалық және химиялық тәсілдерімен өтеді.

Биологиялық тәсіл- илеу кезінде машинаға қысымның және спирттік ашу нәтижесінде бөлінетін диоксид көміртегінің әсерінен болатын көпсу.

Механикалық тәсіл- илеу кезінде машинаға қысымның әсерінен түсетін көміртек диоксидінің, оттектің және ауаның салдарынан болатын көпсу. Бұл көпсудың тәсілі биологиялық тәсілге қарағанда нан өндірісінде кең қолданылмайды. Механикалық тәсілдің біп кемшілігі пісіру уақыты шектелген болғандықтан өнімнің дәмі мен хош иіс беретін заттардың жетісіпеуі. Бұл тәсіл бисквиттік қоспаны дайындауда кең таралған.

Химиялық тәсіл- химиялық бөлінетін көміртек диоксидінің жәене амилактың әсерінен пайда болатын көпсу. Бұл тәсілмен печени, пряник және басқа кондитерлік өнімдерді дайындау кезінде қамырды көпсітеді. Құрамында көп мөлшерде шекер және май бар кондитерлік қоспада ашытқыны қолдану мүмкін емес. Химиялық көпсіткіштер ретінде натрий гидрокарбонатын (NaHCO₃), аммоний карбонатын, немесе олардың қоспасын қолданады.

Қамырдың ашуы. Илеу операциясынан кейін ашу процесі басталады.Бұл операциялардың басты мақсаты қамырды газ түзетін халге жеткізуі. Ашу сатысы бөлек алып қарағанда, қамырдың қалыптасуы маңызды. Қамырдың қалыптасуы ашу периодындай болып келеді.

Қамырдың қалыптасуына келесі белгілер тән:

-қамырдың газ түзуі операциясының аяғына дейін интенсивті түрде өтуі керек.

- қамыр дайындау кезінде ашымаған шекердің және ақуыздардың мөлшері жеткілікті болу қажет.

- пісіруде, көміртек диоксидін және формасын сақтауда, дөңгелектеуде, бөлшектеуде реологиялық қасиеті оптимальды болу керек.

-нанға дәм және хош иіс беретін заттар қажетті мөлшерде сақталуы және пайда болуы керек.

Көрсетілегн белгілер оның қалыптасу кезінде қиын процестердің нәтижесінже болады. Ашу кезіндегі негізгі процестер- бұлар спирттік және сүтті қышқылды ашу.

Қамырдың дайындығын анықтау. Қамыр ашыған болу керек. Ашуы аз бидай қамыры көлемінің төмендігімен, жабысқақтығымен, спирттік иісінің жоқтығымен ерекшелінеді. Бұл ұнның жоғарғы мөлшерінің гидролизбен байланысты және оның коллоидтарының ісінуімен байланысты биохимиялық және коллоидтық процестердің аяқталуымен түсіндіріледі. Мұндай қамырдың қышқылдығы нормаға сай емес. Қамырды көп ашымаған комптор қашып қалды. Мұндай қамырдың дайындаолған нанның беті күйген болып келеді, тез сынғыш болады. Үлпілдіктігі жуан қабырғалы, бірдей емес. Тұрып қалған қамырдың құрамында қышқылдығы жоғары, аз мөлшерде ашымаған қанттарының болуымен сипатталынады. Мұндай нанның беті тесіктеліп, қышқыл дәм береді.

Жартыфабрикаттардың органоидтары дайындығын, келесі көрсеткіштерді көрсетеді: беттік жағдайы, түсі, иісі, дәмі, көтерілу дәрежесі, консистенциясы, құрғақтық дәрежесі, салмағының бірыңғайлығы.

Ашымаған қамырдың біркелкі торлы структурасы, спирттік иісі болу қажет. Жақсы ашыған қамыр 1,5-2 есе ұлғаяды, беті ісініп және спецификалық хош иісі болады. Ашымаған қамырға саусақты батырсақ, орны тез қалыпқа келеді, ашымаған қамырды баяу тұрып қалған қамырда қалпына келмей сол күйде қалып қояды.

3. Әлемде мал шаруашылығын дамыту саласында озық технологиялардың бірі, ол өнімі жоғары және өте бағалы аналықтар генотиптерінен ұрықтанған жұмыртқа жасушалары мен ұрықтарды алып өнімділігі төмен малдарға тасымалдап салу – трансплантация. Бұл тәсіл арқылы қазіргі таңда, ірі қара мал, қой, ешкі, шошқа мен құстардың өнімділігі жоғары табындар жинақтап алуға қол жеткізеді. Аталмыш бағыттағы өндірісте кеңінен қолданып кележатқан технологиялардың бірі, ұрықтанған жұмыртқа жасушалары мен ұрықтарды ре­ципиент – малдар организміне көшіріп-қондыру, in vitro ұрықтандыру, овуляция кезеңдерін гормондар арқылы үдетіп, зиготаларды түзілдіріп жуып –шайып, бір жұмыртқадан дамыған егіздерді алу.

Шет мемлекеттер АҚШ, Германия, Франция мен Австралия бұл жұмыстарды тек өз елдерінде жасап қоймай, келісім шарт бойынша басқа елдердің мал шаруашылығын көтеру мақсатында бірнеше қаржыланатын жобалар мен тапсырмаларды орындауда.

Казақстанмен көршілес Ресейде, ұрықтанған жұмыртқа жасушаларын, эмбриондарды (ұрықтарды) ре­ципиент – малдар организміне көшіріп-қондыру жұмыстары, мал шаруашылығын БРҒЗИ институты мен биотехнологиялық орталықтарында жасалып жетілдіріліп жақсартылуда. Соған қарамастан, асыл тұқымды малдар ұрығын көшіріп-қондыру жұмыстары ТМД елдерінде әлде қайда кейін қалуда. Басты себеп мал басының 2-3,5 есе азаюы, сапалы азық өндірудің, селекция жұмысының төмен деңгейде болуы мал өлімінің жоғарлауы мен жалпы өндірістің деградацияға ұшырауы. Бұл жағдайда қоғамдық және жеке шаруашылық қожалықтары биотехнологияның бүгінгі оздық технологияларын өздерінде қолданатындай мүмкіншіліктері жоқ.

Қазақстанның биотехнолог ғалымдары, селекционерлері мен мал дәрігерлері бірігіп, мал шаруашылығының приоритеттік мәселелерін шешудің жолдарын алдын ала ойластыруда. Маңыздысы, вирустық және басқада індеттерге - лейкоз, туберкулез, бруцеллезге төзімді қой, ешкі, ірі қара, шошқа, қоян мен құстардың трансгенді түрлерін алу. Сонымен қатар биотехнология саласындағы жаңа бағыт, адамды емдеу үшін қажет мүшелер мен ұлпалар өңдейтін трансгенді донор малдарды алып шығару.

Биотехнологияны мал шаруашылығында пайымды қолданудың бір жолы құс шаруашылығында трансгенді тауықтар мен бөденелерді шығаруымен қатар, жаңа биостимуляторлар: өсу гормоны – соматотропин, 11 химерлік ақуыздар, эритропоэтин, инсулин тәрізді факторлар мен адам инсулинін алу.

Өндіріс саласында жануарлар арасында генетикалық клондар алынуда, хирургиялық жолымен эмбриондарды бөліп санын көбейту жолдары мен тәсілдері қолданыс табуда.

Мал шаруашылығы биотехнологиясының бағдарламаларын іске асыруда, барлық әлем ғалымдары белсенді ат салысуда соның ішінде АҚШ, Германия, Индия, Жапония, Польша, Австралия, Чехия, Словакия және Бельгия, Ресей. ТМД елдерінің биотехнологтарының, Денсаулық сақтау министрліктері мен Ауылшаруашылық министрліктерінің жұмыстарын реттеп отыратын ғылыми орталық ашылды.

Ветеринариялық медицина мен биотехнология, республикада мал шаруашылығының ветеринариялық қауіпсіздігін сақтау бағытында көптеген мал мен құстар арасында кездесетін ауруларды алдын алу және емдеу жолдарын анықтап алды десе де болады.

Ветеринария мамандарымен бірігіп ген инженерлік тәсілдерді қолдану арқылы емдеу және ауруларды алдын алуға қолданылатын поливаленттік, бір валенттік сарысуларды өндірісте өңдеп шығаратын тәсілдерін ашып, ұйымдастырды. Сонымен қатар, биофабрикаларда жапатармағай вирустармен жеке жасушаларды өсіріп-өндірудің әдістерін қолданып, өте қауыпты вирус текті індеттерге (құтырық, жұқпалы ринотрахеит, оба) және бактериалдық, саңырауқұлақ текті ауруларға қарсы қолданылатын 40-қа жуық вирус-вакциналар алынуда.

Өндіріс саласында өте сезімтал балау реакциялары – ИФТ, ДНҚ-зондтар, ПТР, гибридомалық технология жолдарымен алынған моноклоналды антиденелер, ірі қара мал лейкозына қарсы рекомбинантты вакциналар, аусыл мен сібір жарасына қарсы қолданылатын гендік-инженерлік вакциналар ашылып қолданыс табуда.

4. Кез келген өндіріс шикізаттан басталады. Әлемде жылына өндірілетін биотехнологиялық өнімдердің жалпы көлемі миллиондаған тоннамен өлшенеді. Микробиологиялық өндірісте қолданылатын шикізаттардың 90%-дан астамы этанол өндіруге жұмсалса, 5% нан пісіруге қажетті ашытқыларды өндіруге, 1,5% антибиотиктерді, 1,65% органикалық қышқылдар мен амин қышқылдарын өндіруге жұмсалатындығы айқындалған. Биотехнологиялық өндірісте қолданылатын шикізаттардың құны өндірілген өнімнің жалпы құнының 40-65%-ын құрайды екен.

Қоректік субстрат немесе қоректік орта құрамы сұйық, тығыз және газ тәрізді компоненттерден тұратын күрделі жүйе болып табылады. Көптеген ферменттер жасушаның беткейінде орналасады немесе қоршаған ортаға бөлінеді. Сонымен қатар биосинтезден пайда болған өнімдердің бір бөлігі жасушалардан шығып, қоректік ортада жиналады. Кейбір аралық метаболиттер жасушалардың резервті қоректік қоры ретінде сақталады. Бұл қорды жасушалар негізгі қоректік заттардың көзі таусылған жағдайда пайдаланады. Өсіріліп жатқан биообъекті мен қоректік ортаның физико-химиялық факторларының арасы тығыз байланыста болады. Бірінші жағынан бұл факторлар (рН, осмостық қысымы және т.б.) жасушалардың өсуі мен продуценттердің биохимиялық белсенділігін қадағалап отырады. Екінші жағынан жасушалардың өсіп-өнуінің әсерінен қоректік ортаның химиялық құрамы мен физико-химиялық құрамы әрдайым өзгеріп отырады. Бұл жағдайлар ферментацияланған субстраттарды жасушалардың ішкі ортасының жалғасы ретінде қарастыруға мәжбүр етеді. Ферментация кезінде субстраттар мен биообъектілердің жиынтығы қалыптасады.

Микробиологиялық өнеркәсіпке қажетті шикізаттар. Микроорганизмдер кез келген органикалық қосылыстарды сіңіре алатындықтан микробиологиялық биотехнологияда потенциальды ресурс ретінде әлемде кездесетін барлық органикалық заттарды, фотосинтездің бастапқы және екіншілік өнімдерін, сонымен қатар жер қойнауындағы органикалық заттардың қорын пайдалануға болады.

Тақырып: Микроорганизмдерді және олардың метаболиттерін биотехнологияда қолдану

Биотехнология ерте заманда (б.з.д 6000...5000 жыл бұрын) адамдар нан пісіруді, сыра қайнатуды, сыр және шарап дайындауды үйренген кезінде пайда болған. Біздің ата бабаларымыз бұл ұрдістердің негізінде жатқан технологиялар туралы ештеңе білмеген. Олар осылардың барлығын интуитивті түрде жасаған.

Биотехнологияның әрқарай дамуына түрткі болған ол 19 ғасырдың соңында шыққан Л.Пастердің еңбектері болатын. Ол ашу үрдісі кезінде басты рөлді микроорганизмдер атқаратынын дәлелдеген болатын. Л.Пастердің зерттеу нәтижелері бойынша өндірістік ашыту үрдісінің негізі қаланды. Ашу үрдісі кезінде өсімдіктердің көмірсулары микробтардың оттегісі жоқ ортада өскен кезде пайдалы өнімдерге айналады. (Ашуды біз жеке қарастырамыз). ХХ – ғасырдаң бірінші жартысында биотехнология сферасы микробиологиялық өндірістің бір қатар қажетті өнімдерін антибиотиктер, спирттер, биогаз, дәрумендер, азықтық ақуыз және т.б. өнімдерді өндірумен айналысты.

Микробтық синтез және ферментация ұзақ уақыт бойы (шамамен 1980 жылға дейін) технология негізін құрады, бұнда қажетті құнарлы заттарды алу үшін табиғи прокариотты және эукариотты микроорганизмдер қолданды. Бұрынғы дәстүрлі биотехнологияның орнына жаңа биотехнология келді, бұның негізін жасанды жолмен алынған суперпродуцент – микроорганиздер штммдары жатады, олар тек қажетті бір ғана өнімді өндіреді. Жаңа биотехнология молекулалық биология, микробиология, генетика, генетикалық инженерия, иммунология және химиялық технология салаларының жетістіктеріне сүйене отырып дамыды. Жаңа биотехнологияның даму жағдайы және алға қойылған даму мақсаттары туралы сіздер мамандық бойынша арнайы пәндерден білесіздер.

Табиғатта микроорганизмдердің алуан түрлі түрлері бар. Биотехнологияда практика жүзінде тек 100 микроорганизмдер түрі ғана қолданылады.

Микроорганизмлерді азықтық қосылыстар ретінде қолдану. Микроб жасушалары органикалық және неорганикалық заттардан барлық қажетті амин қышқылдарын, соның ішінде алмастырылмайтын амин қышқылдарын да өндіре алады. Микробтар жасушаларындағы алмастырылмайтын амин қышқылдарының сандық мөлшері жағынан жануар жасушаларындағы және өсімдік жасушаларындағы мөлшеріне жақын. Сонымен қатар микроорганизмдер жасушаларында нуклеин қышқылдары, көмірсулар, органикалық қышқылдар, фосфолипидтер, дәрумендер, микроэлементтер және т.б. заттар бар. Амин қышқылының құрамыны бойынша микроорганизм ақуызымен адам ақуызы ұқсас болып келеді. Мексикада ертеден мекендейтін халық Spirulina микробалдырларынан жасалған нанды (лепешки) тағам ретінде қолданады. Бірінші жүзілік соғыс кезінде Германияда сорпамен (суп) шұжықтардың құрамына Saccaromyces cerevisiae нан ашытқыларының биомассасын ақуыздық компонент ретінде қосқан, ал екінші дүние жүзілік соғыс кезінде Candida arborea мен C.utilis биомассаларын азықтық қосапа ретінде қолданған. Микроб ақуыздарын азықтық қоспасы ретінде қолданудың себебі: а) азықтық өсімдіктерге қарағанда оның құрамында амин қышқылдарының көп болуы; б) микроорганизмдердің өсуі, көбеюі және ақуз синтез интенсивтілігі жоғары; в) микробтар биомассасын өсіруге арналған субстраттардың арзандығы және қолайлығы (ет-сүт, кондитер және басқа да өндіріс өнімдерінің қалдықтары); г) микробтарды жыл бойы культивирлеу технологиясының қарапайымдылығы; д) селекция, мутагенз және рекомбинантты ДНҚ (генетикалық инженерия) технологиясы арқылы қажетті өнімді өндіретін аса жоғары продуцент-микроорганизмдердің штаммдарын жасау мүмкіндігі.

Азықтық және тағамдық ақуыз ретінде (Saccharomyces, Candida) ашытқылары, (Methylophilus, Pseudomonas, Methylomonas, Acinetobacter) бактериялары, (Spirulina, Chlorella, Scenedesmus) бір жасушалы бактериялары және (Fusarium, Penicillium, Aspergillus) саңырауқұлақтары қолданылады.

Ашытқыларды ағаш қалдықтарының немесе целлюлозасы бар өсімдік текті шикізаттардың гидролизаттарында өсіреді, бұлардың гидролизі кезінде микробтар тез қорытатын көмірсулардың формаларын түзеді. Шикізат ретінде ағаш өндірісінің қалдықтарын, сабанды, мақтаның сыртын (шелуха), жүгері масағының ортасын, қант қызылша мелассасын, картоп мезгасын, виноград сығындысын, кондитерлік және сүт өндірісінің қалдықтарын қолдануға болады.

Ұсақталған өсімдік шикізаты жоғары атмосфералық қысымда және жоғары температурада қышқылдық гидролизге ұшыратылады. Целлюлоза олиго- және моносахаридтерге дейін гидролизденеді. Гидролизаттан лигнинды алып тастайды да ашытқыларды өсіруге қажетті минералды тұздарды, витаминдерді және басқа да заттарды еңігізеді. Ферментация үрдісі араластыру және аэрациялау жағдайында жүргізіледі. Алынған биомасса сепарацияланады да 8-10 % суы қалғанша дейін вакуум – буландырғыш қондырғыларында кептіріледі және ультра күлгін сәулесімен сәулелендіріледі (Д₂ витаминімен қанықтыру). Ашытқы текті ақуызды шұжықтарға, паштеттерге қосады. Жануарлардың азықтық рационының құрғақ затына 5-10 %-дай ашытқы массасы қосылады.

Бір жасушалы Chlorellа және Scenedesmus балдырлары және Spirulina түрінің көк – жасыл балдырлары СО₂-ден, Н₂О-дан және минералды заттардан жылы бассейн жағдайында күн энергиясының көмегімен ақуыздарды синтездей алады. Текскоко (Мексика) қышқыл өзенінің (рН 10-11) бетінде Spirulinа қарқынды өседі. Оны жинайды, кептіреді және тағам ретінде қолданылады. Биомассадан ұн дайындалады, содан соң оны Мексикадан экспорт ретінде Европа, АҚШ, Жапония мемілекеттерінің диеталық тағам сататын дүкендеріне жіберіледі. 1970-80 жж Өзбекстанда 400 су қоймаларының бетінде ірі қара малдарға, ұй құстарына және тутового щелкопряда азықтарына қосымша азықтық қоспалар ретінде Spirulina өсірілді. Бір жылда су бетінің 1 га-нан 70 тоннаға дейін микробалдырлардың құрғақ биомасса жиналады. Сонымен қатар микробалдырларды өсіру үшін жылу элекростанцияларының, жануарлар комплекстерінің және жеңіл өнеркәсіптің ағын сулары қолданылады.

Қазіргі уақытта азықтық ақуыз алудың көздері ретінде қолданылатын бактериялардың 30 жуық түрі белгілі. Олар ашытқыларға қарағанда тез өседі бірақ олардың жасушаларының мөлшері кішірек болып келеді. Ашытқылардың ақуыздарына қарағанда, бактериялды ақуыздардың құрамында метионин және цистеин көбірек болып келеді. Субстрат ретінде табиғи газды, газ конденсатын, метанолды, этанолды және сутегін қолдануға болады.

Микросаңырауқұлақтардың ақуызының құрамы дәрумендерге, жеңіл сіңірілетін липидтерге бай және тағамның дәмін жақсартатын ароматикалық заттары бар. Ашытқылармен салыстырғанда құрамында күкірті бар амин қышқылдары көп, ал саңырауқұлақтардың ақуызы азырақ. Саңырауқұлақтар ақырын өседі (бактерияның генерация уақыты 20-30 мин., ашытқыда – 2-3 сағат, саңырауқұлақта – 4-16 сағат). Шикізат ретінде өсімдік текті қалдықтарды қолданады. Fusarium graminearum-ды бидайдың немесе жүгерінің крахмалынан жасалған глюкозды шәрбаттында өсіріп соның негізінде азықтық ақуыз-микропротеинді алу технологиясы әзірленген.

Пробиотиктер – бұл адамның және жануарлардың тірі микроорганизмдерінің симбиозы негізінде жасалған биопрепараттар, бұлар организнің микроэкологиясын қайта қалпына келтіру қаситетіне ие. Бұларға организмде туған беттен болатын бифидобактериялар, лактобациллалар, стрептококктар және т.б. жатады. Ветеринарлық практикада пробиотиктерді әзірлеген жағдайда тек айтылып кеткен бактерия түрлерін ғана емес сонымен қатар ашытқыларды және саңырауқұлақтарды қолданады (Saccaromyces cerevisiae, Candida pintolonesi, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae). Пробиотиктерді микроэкологияны корекциялау мақсатымен қолданады.

Культивирлеу үшін қолданылатын қоректік ортаның шикізаты адам үшін қауіпсіз болуы керек. Негізгі субстарт – майсыздандырылған сүт және гидролизденген сүт. Микроб – симионттарының биомассасын сепараторда концентрлейді, әрі қарай сақтау кезінде бір қалыпта ұстап тұратын ортаның компоненттері еңгізіледі (желатин, сахароза, масыздандырылған сүт), ампулаларға немесе флакондарға құяды, лиофилиздейді.

Микроорганизмдер және биоремидиация. Биоремидиация (биотазарту), яғни ластаушы агенттерді қоршаған ортадан биогеоценоз кезінде микроорганизмдердің стимуляциясы немесе олардың сырттан интродукциясы арқылы тазарту.

Қоршаған ортаны биоластағыштардан тазарту үрдісінде топырақтың және судың микробиологиясы өте зор мақсат атқарады. Өзін – өзі тазарту, органикалық заттарды жою, токсикалық заттардың микроорганизмдер көмегімен биотрансформациясы – бұл әрдайым жұмыс істеп тұратын механизм, яғни микроорганизмдердің, соның ішінде бактериялардың катаболизм жолдарының көптігінің негізінде жұмыс істейтін үрдіс. Сонда топырақтағы пестицидтер химиялық және физикалық фактролардың көмегімен трансформацияланады, бірақ осында басты фактор болып саналатын ол микроорганизмдер. Пестицидтерді ауқымды қолданған жағдайда, үлкен көлемде кен орындары жұмыс істегенде және химиялық өнеркәсіптердің үлкен көлемді қалдықтары болағн жағдайда оны жоюға табиғаттың өзінің күш қуаты жетпейді. Сондықтан қазіргі кезде микрбтардың ассоциациясынан ксенобиотиктерді жоятын биопреператтарды жасау басты мақсаттардың бірі болып тұр. Олар ксенобиотиктермен ластанған аумақтардан алынған штаммдарынан немесе селекция жолымен алынған «дайын» микроорганизмдер-деструкторларынан дайындалады. Пестицидтерді және токсикалық заттарды псевдомонадтар, энтеробактериялар, бациллалар, коринебактериялар және т.б. сол сияқты микроорганизмдер топтары ыдырата алады. Табиғи микроб-деструкторлар тек кейбір ғана ластағыш заттарды ыдырата алады. Яғни оның құрамындағы бір ғана ластағышқа телімді ферменттердің болуына байланысты. Микробтардың деструкторлеуші қабілетін жоғарлатуға болады, яғни ол үшін деградация (бұзушы) ферменттерінің спектірін жоғарлату керек. Мысалы, мұнайдың көптеген көмірсутектерін ыдырататын «супербацилла» гендік инженерия жолымен жасалған.

Микробтық биопестицидтер. Өсімдіктерді қоғауға арналған химиялық заттарды немесе пестицидтерді келесі топтарға бөледі: гербицидтер, фунгицидтер және инсектицидтер. Пестицидтердің ішінде көбінесе хлор- және фосфорорганикалық қосылыстар көп қолданылады, бұлар тек қана керексіз жәндіктерді ғана емес сонымен қатар керекті жәндіктерді де жояды және қоршаған ортада жиналады, адам организмінде жиналып оны уландыруы мүмкін. Биопестицидтер ауыл шаруашылық өсімдіктерге патогенді саңырауқұлақтардың және бактериялардың өсуін тежейді немесе тоқтатады, токсиндерді және ұшқыш заттарды (аммиак, HCN) бөлу арқылы кажетсіз жәндіктерді өлтіреді, қоректік субстрат үшін күрескен кезде. Мысалы, псевдомонадтар, сенная палочка, клубенковая бактерия (биофунгицидттер) фитопатогенді саңырауқұлақтарға антогонизм тудырады. Биоинсектицидтердің арасында көбінесе Bacillus thuringiensis негізінде жасалған препарат кө қолданылады. Ол 1901 жылы Жапонияда тутовый шелкопрядтан бөлініп алынған болатын, ал 1938 жылы Францияда соның негізінде ең бірінші биоинсектицид жасалған, бұл тек бір неше нақты жәндіктерге ғана қарсы токсикалық қасиетке ие болған. Қазіргі кезде бұл бацилланың 35 серотипі белгілі, бұлар мольге, бабочкаға, личинок гусениц, сарымасаға, мошкаларға, колорад қоңызына, хлопоковый долгоносикке және тағы басқаларға қарсы токсикалық қасиетке ие. Жәндіктердің личинкалары бацилланы жеген кезде оның ішек қуысындағы сілтілі ортада тағам қорытатын протеиназа әсерінен микроб протоксині оның жасушасының қабатының мемебранасын жоятын токсинге айналады да жәндіктің өліміне әкеледі.

Қазіргі кезде биотехнологияда басты рөлді тек қана микроорганизмдер ғана емес, сонымен қатар олардың метоболиттері де басты рөлді алады, олар: ферменттер, антибиотиктер, витаминдер, амин қышқылдары және т.б.

1894 жылы И.Такамине дымқыл күріште немесе суланған бидайда (на отрубях) Asp. Oryzae-ны өсіру үрдісі кезінде амилаза түзілетіндігін анықтап, оған патент алғаны тарихтан белгілі. 1915 жылы О. Ремоммен «киімдердің барлық түрін триптикалық ферменттерді қосу арқылы жуу әдісін әзірлеп» оған патент алған болатын, бұның негізі бациллаларды беткейлік өсіреді кейін одан ферменттерді экстракциялайды. Антибиотиктерді өндіру технологиясының дамуына байланысты 1940 жылдан бастап биореакторларда тереңдік өсіру технологиясы қолданысқа еңгізілді. Шикізат, азот және көмір қышқылы көзі ретінде крахмал, глюкоза, жүгері, бидай, май бұршақ және балық ұндарын, казеин, аммони тұздарын қолданады.

Өндірістік жағдайда көбінесе гидролазлар (синтетикалық жуғыш заттардың өндірісіндегі детергенттер) және гликозидазалар (жеміс-жидек шырындарын және кондитерлік заттар өндірісінде) қолданады. Ауыл шаруашылығында ферменттерді қосымша азықтық қосылыстар ретінде – амилосубтиллин, протосубтиллин, глюкомоварин, амилорезин және целлюлозды-қағаз өндірісінде – целлюлаза қолданады. Амилазаларды негізінде спирт және сыра қайнататын өндірістерде қолданатын бидай және картоп крахмалдарын қантпен қанықтыру үшін қолданады. Пектолитикалық ферменттерді қолданғанда бір шикізаттан алынатын шырынның көлемін 25%-ға дейін көтеруге болады. Целлюлозаның гидролизі глюкозаның пайда болуына әкеледі, оны әрі қарай тағамдық және азықтық ақуызды препараттарды өндіру үшін немесе биоэтанол алу үшін қолдануға болады. Медицинада ферменттерді ем ретінде қолданады (амилаза АІЖ (ЖКТ) аурулары кезінде қолданады ол фестал препаратының құрамында бар; протеаза – іріңді жаралар кезінде; стрептокиназа – тромбоз кезінде; лизоцим – қабыну процесстері кезінде қолданады).

Антибиотиктер – бұл нақты бір антимикробтық қасиеті бар заттар. Бұлар микроб жасушаларынан және өсімдіктермен жануарлар тіндерінен алынады немесе бұларды тағы химиялық жолмен синтездеп алуға болады. Антибиотиктердің биологиялық рольі ол басқа микробтар топтарының өмір сүруін тежеу немесе мүлдем тоқтату, сонда ол тіршілік етіп жүрген ортамызда бәсекелестік орнату болып табылады.

Антибиотиктік заттардың продуценттері болып негізінен актиномицеттерге жататын әр түрлі топырақ микроорганизмдер, бактериялар және мицелиалды саңырауқұлақтар жатады. Олар сапрофиттер, аэробтар, гетеротрофтар. Топырақ анаэробтары, ацетоно-бутилды, дисульфатирлеуші, пропион қышқылды бактериялар арасында антибиотик продуценттері аз кездеседі, ойткені анаэробтармен бәсекелестік орта ашу метаболиттерін (бутанолды, пропион және сірке қышқылын, этанолды, сонымен қатар сульфидтер және т.б. өнімдер көмегімен) жинау жолымен құрастырылады.

Сірке қышқылды, тиолды және метилотрофты бактериялар арасында антибиотиктердің продуценттері жоқ. Бұл аэробтар бәсекелестікте жоқ деп айтуға болады, ойткені қоршаған микробтар бұлардың телімді субстраттарын қолданбайды немесе олар күшті қышқыл ортада өмірсүре алмайды.

Микроорганизмдерің бір түрі әр түрлі антибиотиктер түрін өндіре алады және бір антибиотик түрін әр түрлі микроорганизмдердің түрі өндіре алады. Мысалы, ортаға байланысты Str.griseus – тың әр түрлі штаммы өндіреді: стрептомицин, кандицидин және табиғаты жағынан пептидті антибиотик виридогризеин. Пенициллинді тек қана мицелиалды саңырауқұлақтар ғана емес өндіретін, сонымен қатар кейбір актиномицеттерде өндіреді.

Антибиотиктердің продуценттерінің арасында ең басты продуцент ретінде актиномицеттер деп есептейді. Осы микроорганизмдер тобы синтездейтін антибиотиктердің 4000-ға жуық түрі белгілі. Актиномицеттердің бір ғана түрі Str.griseus 50-ге жуық антибиотикалық қосылыстардың продуценті болып табылады. Бактерия тектес антибиотиктердің 1000-ға жуық түрі белгілі, олардың негізгі продуценттері болып Bacillus тұқымдасының (рода) спора түзуші, топырақ бактериялары болып саналады. Олар синтездейтін антибиотиктер табиғаты жағынан пептидтерге жатады.

Мицелиалды саңырауқұлақтар антибиотиктердің продуценттері ретінде – беталактат, пенициллин және цефалоспорин сияқты антибиотиктер негізінде бізге белгілі. Негізгі продуценттері Penicillium, Cephalosporium тұқымының саңырауқұлақтары болып саналады.

Антибиотиктерді өндіру үшін өндірісте келесі әдістер қолданылады: микробиологиялық синтез (полимиксин, грамицидин), химиялық синтез (левомицетин), кобинирленген (плисинтетикалық пеницеллиндер мен цефалоспориндер).

Микробиологиялық синтез культивирлеу үшін қолданылатын қоректік орта дайындаудан басталады. Субстрат микробтың жақсы өсуін қамтамасыз ету керек және өзі арзан, әрі тиімді болуы керек. Қоректік ортаны биореактордың ішінде ылғалды бу қысымымен алдын – ала стерильдейді. Сонымен қатар себінді материялын дайындау жүргізіледі, штамм – продуценттің таза культурасы ең бірінші колбада, лабораторлық содан кейін өндірістік – тәжірибелік ферментаторларда өсіріледі. Келесі этап – ол аэробты жағдайда тереңдік әдіспен 7-10 тәулік бойы кезеңдік ферментация. Ферментация үрдісі барысында температура, рН, рО2 қадағаланып отырады, культуралды ортаның әрдайым араластырылуы жүргізіліп отырады, химиялық және механикалық көбік басу әдістері қолданылады. Содан соң ферментативті биомассаның өңделуі жүргізіледі: егер антибиотиктер өсінді сұйықтығында болса фильтрация жүргізіледі; егер антибиотиктер жасуша ішінде болса, онда жасушаларды тұндырады да, олардан антибиотиктерді бөліп алады. Антибиотиктерді бөліп алу және тазалау үрдісі барысында экстракция, ион алмасушы сорбция, тұндыру және сол сияқты т.б. әдістер қолданылады. Бөліп алынған гомогенді жағдайдағы антибиотик шашыратпалы немесе лиофильді кептіру әдісімен кептіріледі және оның биологиялық белсенділігін сақтау мақсатында бір қалыпты жүйеге келтіреді немсе стабилизациялайды, одан кейін оны бір дәрілік пішінге келтіреді.

Антибиотиктер медицина мен ветеринарияда, тағам мен консервілер өндірісінде және ауыл шаруашылығында қолданылады. Медициналық және ветеринариялық практикада олар адам мен жануарлардың әр түрлі инфекцияларының емі ретінде қолданылады, тағам және консервілер өндірісінде оларды тағамдық өнімдерді консервілеу мақсатында қолданылады (консервіленетін өнімдерге ниазинді қосқанда оларды стерильдеу температурасы мен ұзақтылығын азайтады, осыған байланысты өнімнің дәмдік және қоректік заттар сапасын сақтап қалуға мүмкіндік береді), ал мал шаруашылығында 20-ға жуық антибиотиктер (биомицин, террамицин, гризин, флавомицин және т.б.) қосымша азық және өсу стимуляторы ретінде қолданылады. Өсімдіктерді фитопатогендерден қорғау үшін әр түрлі антибиотиктерді қолданылады: трихомицетин бидайдың, ячменьнің, фузариоздың, мучистой росы огурца тамырларының шіруіне қарсы қолданылады; фитобактериомицетин фасольдің, май бұршақтың, бидайдың дәндерін бактериоздерге, тамыр шіруін алдын-алу үшін, яғни профилактика ретінде қолданады; бластицин күріштің саңырауқұлақты (грибковые) ауруын емдеу үшін қолданылады.

Дәрумендер. Дәрумендердің биологиялық белсенділігі олардың ферменттердің белсенді орталықтарында кофактор ретінде еніп тұруымен анықталады. Сондықтан дәруменнің жетіспеушілігі ферменттердің биокатолитикалық белсенділігін төмендетеді, организмнің алмасу үрдісіне, өсуіне және дамуына әсер етеді. Табиғи жағдайда дәруменнің биосинтезін өсімдікттер мен микроорганизмдер жүргізеді. Өсімдік текті тағамдарды өңдеген кезде дәрумендердің жоғалуы байқалады. Осылайша жоғары сапалы ұн алған кезде дәрумендердің 80-90 % жоғалады.

Биопродуценттер ретінде бір жасушалы микроорганизмдер, актиномицеттер, метантүзуші, фотосинтездеуші бактериялар, сонымен қатар пропион қышқылды бактериялардың 10-ға жуық түрі қолданылады. Селекция жолымен Propionibacterium ari штаммы алынған, ол В12 дәруменін осы түрге жататын басқа продуценттер сияқты жасуша ішінде жинамайды, ол оны өз жасушасынан белсенді түрде бөліп шығарады. Өнімді, штамм-продуцентті анаэробты жағдайда жүгері экстрактсы, глюкоза, кобальт тұзы және аммоний сульфаты бар субстратта тереңдік әдіспен культивирлеу арқылы алады. Рибофлавинді (В2 дәрумені) жоғары сатылы өсімдіктер, ашытқылар, мицелиалды саңырауқұлақтар мен бактериялар синтездейді (өндіреді). 1 тонна сәбізден – 1г рибофлавин алуға болады, 1 тонна бауырдан – 6 г алуға болады, ал Eremothecium ashbyii және Ashbya gossipii өндірістік штаммдарын культивирлеген кезде 1 тонна қоректік орада 25 кг дәрумен жиналады. Сонымен қатар продуценттер ретінде B.subtillis-тің және Asp.niger-дің мутантты штаммдарын қолданады. Штаммдарды культивирлеу ферментерлерде үнемі аэрациялау жағдайында жүргізіледі. Субстрат ретінде майбұршақтың ұны, меласса, сүттің сарысуы, балықтың және жүгерінің ұны қолданады. Эргостериннің (D2 – кальциферол дәруменінің предшественник) продуценті ретінде Saccharomyces carlsbergensis және S.cerevisiae қолданады. Ащытқылардың ферментациясы аэрациялау жағдайында жүргізіледі. Алынған биомассаны солян қышқылымен гидролиздейді, содан соң спиртпен тазартады, концентрлейді (қанықтырады) және 280-300 нм толқын ұзындығындағы УКС сәулелендіреді. Сәулелендіру кезінде көміртегі циклындағы жекеленген химиялық байланыстар қоздырылады, соған байланысты эргостерин дәруменге айналады.

Амин қышқылдары. Жоғары сатылы организмдерге қарағанда микроорганизмдердің көпшілігі барлық 20 амин қышқылын синтездей алады, тек қана сүт қышқылды бактериялары мен тағы бірнеше топтар синтездей алмайды. Көпшілік жағдайда амин қышқылының биопродуценті ретінде Corynebacterium glutamicum қолданылады. Глутамин қышқылының продуценті ретінде Corynebacterium glutamicum-ның және Brevibacterium flavum-ның ауксотрофты штаммдары қолданылады. Глутамин қышқылын тағам өнеркәсібінде тағамның дәмін жақсарту мақсатында қолданылады. Лизинді өндірістік масштабта ең бірінші қосымша азық ретінде өндіреді. Өндірістік жағдайда лизинді Corynebacterium glutamicum-ді температурасы 30-33С° және рН 7,0-7,2 болған жағдайда 2-3 тәулік бойы тереңдік периодтық ферментациялау арқылы алады.

5. Культураларда жасушалардың өсуі жас.өсу фазасы. Сыртқы және ішкі орта фак әсері. S тәрізді қисық сызық мына фазалардан тұрады: 1лаг фаза н\е латентік бұл көзге өсу байқалмайды, бірақ су,қ.о.ны сініру ж\е бөлінуге дайындық анық байқалады. 2. үдеу ф. Клет. Бөлін.созылып өсе бастайды.3.экспоненц.н\е логарифмдік ф.бұл кезде өсу жылдамдығы қарқынды,уақытөткен сайын екі еселенеді,граф түзу сызықты болады.4.өсудің бәсеңдеу ф.өсу жылд.төм.5стационар н\е бір сарынды, өсу тұрақты. 6. клетк.біртіндеп жойылу ф, құру ф.сы. Ішкі фактор:пролиферативтік қор,созылып өсу ұзақтығы ж\е клет.күйі жатады. Сыртқы қ.о.құрамы,рН, оттегінің мөлшері, температура, клет.тығыздығы. Пролиферативтік қор деп бөлінетін клет.жалпы санына қатынасын айтады.