Сабақ тақырыбына сәйкес әдебиеттер және Web сайттар тізімі:

1. Аркадьева З.А., Безбородов А.М., Блохина И.Н. и др. Промышленная микробиология //Под ред. Н.С.Егорова - М.: Высшая школа, 1989.

2. Бекер М.Е. Введение в биотехнологаю. -М., 1979.

3. Валиханова Г.Ж., Рахимбаев И.Р. Культура клеток и биотехнология растений. -Алма-Ата, 1989.

Қосымша әдебиеттер:

1. Биотехнология. -М.: Наука, 1984.

2. Грачева И.М., Гаврилова Н.Н., ИвановаЛ.А. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и жиров. -М., 1980.

№ 9 Лабораториялық жұмыс

Лабораториялық жұмыстың аты: Қоректік ортаны дайындауға арналған шикізат.

1. Жұмыс жоспары:

1. Көміртегі көзі.

2. Азот көзі.

3. Макро және микро элементтердің көзі

4. Көмекші материалдар.

5. Фосфор көзі.

2. Жұмыс мақсаты: Қоректік ортаны дайындауға арналған шикізаттармен таныстыру.

3. Қысқаша теориялық мәліметтер:Қоректік ортаны дайындауға арналған шикізат.

Биотехилогиялық өндірісте қоректік ортаны дайындау үшін әр түрлі заттар қолданылады, (минералды, жануар және өсімдік текті) және химиялық жолмен синтезделетін -табиғи заттар. Бұл зат (оларды шикізат деп атайды) қоректік орта құрамына кіреді, сондықтан олардың құрамында зиян келтіретін қоспалар болу мүмкін емес, бағасы қымбат емес және онай табылатын болуы керек.

Шикізаттың барлық түрлері мемлекеттік стандарт талабына сәйкес болуы керек (МЕСТ). Күрделі табиғи зат және өндірістік қосымша өнім қоректік ортаны дайындау үшін шикізаттың жарамдылығына биохимиялық тексерулер қатаң жасалуы керек. ІІІикізаттың нетізгі түрлерін қарастырамыз.

Қоректік ортаны дайындау үшін су құбырынан немесе ашық су қоймасынан өзіне тән өңдеулер жасалғаннан кейін суды қолданады. Су биологиялық таза, түссіз, дәмсіз және иіссіз, құрамында тұнба болмауы керек. Судың құрғақ қалдығы 1000 мг/л жоғары болмауы керек, жалпы тұтқырлығы 7 мг-экв/л көп болмауы керек. Өте тұтқыр су микроорганизмнің өсуін төмендетеді. Судағы зиянды коспалардың құрамы келесі мәндерден көп болмауы керек, мг/л:

Қорғазын – 0,1

Мырыш – 5,0

Мышьяк – 0,05

Мыс – 3,0

Фтор – 1,5

1 мл судағы жалпы микроорганизмдердің саны 100-ден аспауы керек. Биотехнологиялық өндірістерде: су тек қоректік ортаны дауындау үшін емес, салқындату үшін, аппаратты жуу үшін қолданылады. Биотехнологиялық өндірістер таза судың үлкен көлемін қажет етеді. Мысалы: нан ашытқысы өндірісінде 1т ашытқыны алуда 150-180м³ су жұмсалады.

Көміртегі көзі.

Гетеротрофты микроорганизмдер көміртегі көзін және әртүрлі көміртегі қосылыстарының энергиясын қолдануға қабілетті. Бірақта микроорганизмнің әрбір түрі субстратқа бірінші орында көміртегін таңдайды. Микроорганизмнің көміртегі көзі ретінде қосылыстардың қолданылуы шектелмейді. Көміртегі қосылысын, микроорганизм жұту қабілетін бірден сездірмейді. Ферменттер, көміртегі болмаған кезде микроорганизм жасушасында белгілі бір затты ассимиляциялауға қатысады. Бұрыннан белгілі микробиологиялық синтезде көміртегін құрайтын шикізат көмірсулар саналады. Олар жасуша құрылысын синтездеуде микроорганизмдерді қолданады және сонымен бірге энергия көзіннің міндетін атқарады. Микроорганизм үшін көміртегі көзіне ең қолайлысы көмірсулардың ішінде глюкоза, бірақ оның бағасы қымбат болуына байланысты метаболиттер биосинтезінде ғана қолданылады. Көп тонналы микробиологиялық өндіріс үшін, бағасы арзан көміртегін құрайтын өнім - ауыл шаруашылығының қалдықтары, қағаз - целлюлоза және тамақ, өнеркәсібінің қалдықтары қолданылады, әсіресе көміртегі көзінің ішінде ағаш қалдығы ұнтағы, шикізатты жанартыу категориясына жататындар жоғары орын алуда.

Глюкоза С₂Н|₂О₆ кристал түрінде , судың 9% көп емес бөлігін құрауы мүмкін , күлдің - 0,07% көп емес бөлігін, {соның ішінде темірдің 0,004% көп емес бөлігін кұрауы керек). Құрғақ заттың құрамында редуцирлеуші заттың 99,5% аз емес бөлігі болу керек.

Сахароза (қант қызылшасы, тростникалы қант) С\£\%&\\ техникалық құрамы 99,75 % сахарозадан аз емес болуы керек, күлділігі 0,03 % болу керек. Ылғалдылығы 0,15 % дейін болуы керек.

Лактоза (сүтгі қант) СігН₂₂О₁₁, сүттің сары суынан алынған, майды дайындагандағы қалдығы болып саналады. 50 % қант концентрациясы қоюланғаннан кейін және кристаллизациясынан лактоза коңцентраты алынады. Лактоза қант шикізаты 92 % аз емес қантты құрайды, судың 3% аз емес бөлігін кұрайды, күлділігінің 2% және сүт қышқылының 1 % құрайды. Ақуыз санын көрсетпейді, бірақ ол 3% жоғарыламайды.

Крахмал - полисахарид түрінде болып келеді, өсімдік дәнінде кездеседі (өсімдіктің көміртегі қоры). Өндірістік масштабта картоптан және жүгеріден алынады. Микроорганизм ферменттін әсерінен крахмалды глюкозаға дейін гидролиздейді. Сортына қарай ( I, П, III ) байланысты, крахмалдағы күлділік құрамы 0,35 - 1,2% дейін жетеді.

Гидрол -крахмал өндірісінде стандартты емес өнім болып саналады.

Қоңыррлау, коюлау өзіне тән иісі бар болады. Шамамен 70 % редуцирлеуші құрғак затта болады демек 50 % қант техникалык өнімде болады.

Гидрол қант негізінде глкжозадан тұрады. Глюкозадан басқа құрғақ зат шамамен 18 % ашытылмайтын қант кұралады. Бұл өнім глюкоза полимеризациясы, крахмалдың толық ыдырамаған бөлігі; қалғаны гидрольдың идентифицирленбеген көмірсуы. Крахмал гидролизінде көмірсудан басқа органикалық қышқылдың біраз бөлігі пайда болады. Гидролдың р (активті қышқыл) шамамен 4,0 құрайды; күлділігі 6 % көп емес болады. Күлдің негізгі болігі - бұл натрий хлориды; фосфор. магний, темір және аз мөлшерде гидролга қатысушы басқа элементтер болады.

Меласса - қант өндірісіндегі стандартты емес косымша өнім, кристал қантты екінші рет бөлгендегі қалған өнім. Түсі - қара қоңыр, тығыздыгы I 35 - 1,40 г/см¹ болады. Мелассада 61-68 % құргақ затты құрайды . 40-55 % сахарозаны кұрайды. Одан басқа 0,5-2,0 % инвертгі қанттан тұрады және 0,5-2.5 % рафинозадан тұрады. Мелассада 1,1-1,5 % азот құралады, оның үшінші бөлігі бетаин формасында болады, микроорганизм оны қолдана алмайды. Мелассаның құрамына көптеген амин қышқылдары (аспарагин, глутамин. лейцин, изолейцин, тирозин) кіреді және В витамин тобы (биотин, гиамин, рибофлавин, инозит, никотинді және панотен кышқылы) кіреді. Әсіресе биотин үлкен мәнге ие (оның құрамы 80 мг/т).

Мелассалы күлде калий көп (30-40 %), магний (1,5-4,5 %)кальций (14 %), темір жәнс басқа элементтер, бірақ салыстырғанда фосфор көзі аз болып келеді.

Мелассаны сақтау кезінде қанттың жоғалуы микроорганизм қызметінің нәтижесіне байланысты.

Жүгері ұны. Жүгері үнының кұрамы жүгерінің сортына, оны өсіруіне және сақтауына байланысты ауытқып отырады. Орта есеппен алғанда 67-70 % крахмалды кұрайды шамамен 10 % басқа комірсуды кұрайды (клетчатка, пентоза, декстрин, еріген көмірсулар), шамамен 12 % ақуызды (30 % глютелин жәке 45-50 % коземн) құрайды. Ылғалдылығы шамамен 25 % аспауы керек. Күлділігі шамамен 0,9 % құрайды. Жүгері ұнының күлділік құрамында 45 % дейін фосфор ангидриді, 30 % калий оксидін және 15% магний оксидін кұрайды. Жүгері ұны антибиотик фермент биосинтезі үшін қоректік ортада көміртегі көзінің кызметін атқарады. Ол барлық дән өнімдерінің ішіндегі ең арзаны және оның бағасы оның ұнтақталған дәрежссіне байланысты,

Меласалы барда спирт өндірісінің калдығы, стандартты емес өнім болып саналады. Табиғи бардада 6-10 % құрғак зат құралады. Барда құрамына ашытқы массасынан басқа амин қышқылы, гликол, сүт янтар қышқылы. кальций тұзы, калий, натрий, марганец кобальт, мыс. және офкатар В витамин тобы қатысады.

Ацетонбутилді барда-органикалык ертінділер-ацетон мен бутил спиртінің микробиологиялық өндірісінің қалдығы стандартты емес өнім. Микробиологиялык синтез үшін шламды бөлгеннен кейін барда қолданылады. Барданың кұрамына көмірсу клечатка, азот құрайтын және күлді заттар кіреді.

Ағаш шикізаты. Көпжылдық өсімдік ұлпасы болып келеді целлюлозаны, лигнинді пентозаның гемицеллюдозаны және басқа да «өсімдік ұлпасының жасушалы магриксі пайда болатынын құрайтын зат. Бұл шикізатта көміртегі көзі болып гексоза пентоза органикалық қышқыл саналады. Шикізатта олар бос күйінде іс жүзінде кездеспейді. сондықтан шикізатқа арнайы өндеу жасалады: майдалайды және гидролиздейді (судың көмегімен ыдыратады) жоғарғы температурада гидроди аппаратында жүргізіледі. Ағаштың полисахаридтері гидролиз процесінде суда еріген куйге моносахаридтерге айналады, микроорганизмдерді онай сініреді. Микробиологиялық синтез үшін өнеркәсіптік өндірісте субстрат ал үшін ағаштың өзі емес ағаш өңдеудегі ағаш угіндісі қолданылады.

Ағаш гидролиз процесінен алынған ертіндіні гидролизат деп атайды, микроорганизмді осіру үшін субстраттың сапасын моносахарид құрамына қарай бағалайды. Гидролизаттағы қант құрамы ағаштың тегіне байланысты және гидролиз әдісінс және басқа факторларына байланысты ажыратылады. Ашықтық ашытқысын алуда целлюлоза өндірісінің қалдығы сілтілі сульфиді кеңінен қолданылады. Гидросульфит кальций және күкірт қышқылды ортада ағашты кайнату процесіндс сілтілі сульфіт пайда болады. Целлюлоза бұл процесте саналады ал сілтілі сульфит ертіндісіне лигнин, гемицеллюлоза, шайыр, май минсрал тұз ауысып өтеді. Сілтілі сульфит арнайы өндеуден өткеннен кейін биотехнологиялық өндіргсеінде этил спирті және азықтық ашытқы алуда қолданылады. Гидролизат аЛдында сулы немесе қышқыл гидролиздеуде ағаштық гемицеллюлозасы және пентозды қант және декстрин пайда болады.

Ағаш өңдейтін қалдықтан басқа және целлюлоз кағаз өндірісінде целлюлоза құрайтын шикізат болып (мақтаның кауашағы, жүгерінінң собығы күнбағыстың, күріштің, сабаны) саналады. Микробиологиялық синтез үшін мұндай шикізатты дайындау, гидролиздеуде целлюлозаны еріген қантқа дейін жеткізу болып табылады. Шикизатты жаңарту категориясына жататын өсімдік шикизатына биотехнологиялық өндірістер үлкен көңіл аударып отыр.

Торф химиялық құрамы бойынша өсімдікке жақын,ол содан пайда болған. Торфка 50 % дейіи полисахарид қатысады. Қышқыл гидролиздеуден кейін белгілі жағдайда торф оңай сіңірілетін микроорганизммен моносахарид болып кследі. Микроорганизм формасы үшін фосфорды және азотты торф кұрайды

Көмірсулар. Биітехнологиялық өндірісте азықтық ашытқы алуда кұрлысын - парафинді көмірсуларды, молекуласында кеміртегі атомының 10-нан 27-дейінгі саны (С₀-С;₇) '"сұйық парафиндер" деп атадатыңдар қолданылады. Оларды мұнай фракциясынан алады, және бастапқы және соңғы қайнау температурасы (280-320^сС) болатынын сипаттайды сондай-ақ құрамы бойынша негізгі компоненттің (99 % кем болмауын ) құрайды.

Микраорганизмдер газ тәрізді көміртегі көмірсулардың С₄; метан СН а- пропан СзН және бутан СН₁₀ сияқтыларын сініру мүмкін. Өндіріс көлеміндегі табиғи и газды құрайтын метан үлкен мәнге ие метанның құрамы табиғи газ шығаратын жеріне байланысты және 94-96 о/_о-дейін құрайды

Метил спирті (метанол) СН₃ ОН түссіз жеңіл жылжитын сүйықтық, ісі этил спиртіне жақын. Суда жақсы ериді көптеген микроорганиізмдермен сіңіріледі. Метил спиртін қолданудың болашағы көбінесе, омы алу әдісінің тиімділігіне байланысты. Ескере кету керек, адам өмірі үшін оте улы. 30 мл адам баласы қабылдаса өлімге әкеп соқтырады.

Этил спирті (этанол) С₂Н₅ОН микроорганизмді өсіруде болашағы мол шикизат болып саналады. Этил спирті сумен жақсы араласады улы емес этил спиртінде алған биомассаға арнайы тазартулар қажет етілмейді. Биотехнологиялық және химиялық жолмен алынған этил спиртінің барлық маркасын көміртегі көзі ретінде қолдануға болады. Этил спиртінде изопропил спиртінің біраз саны, күкірт кұрайтын қосылыс, органикалык қышқыл күрделі фирлер, дизтил эфир, суда ерімейтін заттар қатысады.

Сірке қышқылы СН₃СООН негізгі зат құрамында 60 % кем болу керек ал формальдегид НСНО және құмырсқа қышқылы НСООН- 1 % көп болмауы керек оны көміртегі көзі ретінде қолданады.