Биотехнология негіздері

Процесс біткеннен дейін  бұл  сұйықтықты  вакуумда концетрлейді және оны  шашқыш кептіргіш пеште кептіріп (ылғалдылығы 5-10%) және толықтырғыштармен араластырылады.

Ең басында В12 витаминді  табиғи шикізаттан алған, бірақ  1 г. Бауырдан тек 15 мг. Витамин бөлінетін. Қазіргі кезде тек қана  микробиологиялық синтез арқылы алады. Қазіргі кезде В12 витаминінің биосинтезінің механизмі әлі күнге дейін зерттелмеген. Жоғарғы концентрацияда витамин толығымен  кілтті ферменттерді синтездейді.

В12 витамині медицинада кең қолданылады, әсіресе анемияға қарсы, сәулелі ауруларға, бауыр ауруларына, полиневрит және көмірсу  мен липидтердің ауысуы мен метаболизмдегі ауыстырылмайтын амин қышқылды және гемоглабинді көтеруге қатысады.

Егер витаминді қорекке  қосса,онда өсімдік ақуыздың сіңірілуі  мен ауылшаруашылықтағы малдардың  продуктивтілігі 10- 15 % дейін көтеріледі. 

3 Тақырып Ұн өндіру және нан пісіру

Бактерия мен ашытқының қолданылуы

Ашытқы  көміртегі  көзі және өсу ретінде қолданылып,  бұтақталмаған көміртегі  он және отыз көміртегі атомы молекуласында  болады. Негізінде олар сұйық фракциялы  мұнай көмірсутек ретінде  қайнау температурасы  екі жүз үш жүз  жиырма цельсий градуста көрсетілген. Бұл мұнай фракциялары  төменгі температура кристаллизациясында алуға болады. Ресейде бірінші корм ащытқыларын парафиннен алатын  өндірістік завод мың тоғыз жүз  жетпіс бірініші жылы  ашылды. Біздің мемлекетте және ТМД ның басқа елдерінде де мұнай парафинінен үлкен көлемде корм ащытқысын  өндіреді.  Мұнай парафинінен өсірілген ашытқы  қосылған ортаға  макро және микроэлементтер, қажетті  дәрумендер мен аминоқышқылдар қосылады. Кептірілген ащытқы массасы  түйіршектеледі де, ақуыз дәрумендері  концентраты ретінде, құрамында алпыс жетпіс  пайыз ақуыз заттары бар, ауылшаруашылығы малын қоректендіруге қолданады.

Жақсы субстракт қоректік ашытқыларға сүт сарысуы   өндірістік қалдық   сүт пайдаланады.  Бір  тонна сүт сарысуында шамамен  он килограмм ақуыз, елу килограмм лактоза шығады. Бұл ақуыздар құрғақ және майсыз сүт алуға қоданылады. Ақуызды бөліп алғаннан кейін сұйық қалдықтарын қайтадан культивирования жолымен  ащытқы ақуызға бай қоректік зат алуға болады. Көміртегі көзі ретінде ащытқы клеткалары метанол және этанол, биотехнологиямен табиғи газ және өсімдік қалдықтарынан алынатын. Ащытқы масса ащытқының спиртпен культивирования жасағаннан кейін,  көп мөлшеде ақуыз және аз зиян қоспалар, қоректік ащытқылар мұнай парафинінде жасалған, мысалға өндірістік  бензол аминоқышқылдар, аномальдық липидтер, токсиндар канцерогендік заттар. Сонымен қатар қоректік ащытқы құрамында  құрғақ массадан үш алты процент  нуклеин қышқылы  жоғары болады. Оның гидролизінің нәтижесінде  көптеген пуриндік негіздер қалыптасады. Сонымен бірге құрамында мынадай аминқышқылдары, лизин, треонин, валин, лицеин бар қоректік ащытқылар жануарлар оранизімінде жақсы қабылданады және қорытылады. Сонымен қатар ақуыз ащытқылары бөліктеп балансталмаған метионин бойынша, оларда  цистеин және селецистина аз болады. Қалыпты норма ащытқы массасы қоректік ауылшаруашылығы малдарға  бес он пайыз құрғақ қоспа құрайды.

Осылайша, күркетауық етіне 25%-к ақуыз қосылып, нан ашытқысы мен аз ғана 5%-к мөлшердегі ұн алмастырғыш қосылған шұжық рецептісі жасалды(АҚШ). Шұжық өндірісінде негізі шикізат көзі болып табылатын ақуыз тағамынан синтезделетін ұнпротеині, глюкозаның ашытқы жасушасымен ферментацияланатын жүгері крахмалынан алынады. Осыдан алынатын ацидофильді-ашытқылы сүт пен ірмшік өте пайдалы тағамдар болып табылады. Ірімшікті алу технологиясы келесі сатылардан тұрады. 2%-ды қанты бар сүтке 3%-ды ашытқы араластырып 32-33 t –да 14-17 сағат ұстайды. Алынған ұйытқыға сүт араластырып 33С температурада сарысу бөлінгенге дейін тағы да 5-6 сағат ұстайды. Осындай ірімшік В1, В2, С және т.б. витаминдерге бай. 14 түрлі ашытқы ұсынушылар сүт сарысуынан ақуызбен витаминдерге бай биомасса алуды ұсынады. Кейбір ашытқы түрлерінің каротинодты өзгерту қабілеттілігіне байланысты тағам бояғышы өндірісінде қолданыс тапты. Микропротеин қосылған шұжық өнімдері, Қант диабетімен ауыратын және басқа созылмалы аурулары барларға ұсынылады.

Оклахома штатында (АҚШ) жоғары протеині бар ашытқы ақуызымен  байытылған диеталық тағам технологиясы жасалды. Препарат қосылған сусындар жұпар  иіске ие. Тағамдық ақуыз бен витаминдерге ең маңызды рольді – сыра ашытқысы атқарады. Осындағы тағамдық заттардың 90%-дан жоғарысын адам организмі сіңіреді.

Осы ашытқылардың құрамында 14 витамин табылды, В1-ге 10%-ы, В2-ге 3 %-ы  келеді; олар ауыстырылмайтын амин қышқылымен, ақуызбен жақсы бейімделеді. Шұжық өндірісінде казеин ауыстырғыш ретінде сыра ашытқысы ұтыды қолданылады; олар биологиялық және витамин құндылығын көтереді, шұжықтың дәмін, жұпар иісі мен басқа да көрсеткіштерін жақсартады. Сыра ашытқысын тағам өнеркәсібінде етке жұпар иіс беру үшін; ірімшік пен оның тағамдары үщін қолданылады. Ереже бойынша тағам ақуызын өндірерде ашытқы биомассасын мұқият тазалайды.

Ең алдымен механикалық, сілтілі , қышқылды немесе ферментті  қайта өңдеу жолымен ашытқы қабырғасын бұзады. Ақуызды еріту үшін органикалық және минералды қалдықтан тазалағаннан кейін ашытқы тағамын сілті ерітіндісімен қайта өңдейді. Центрифугада өңдегеннен кейін ашытқы массасын қалған ақуыз ерітіндісі диализге түседі. Төмен молекулалы қалдықтардан тазартылған ақуызды тұндырып, кептіріп және ақуызды қосқыш ретінде әр-түрлі азық-түлік тағамдары ретінде қолданылады: жіңішке шұжық (сосиски), паштет, ет және кондитерлік салма(кондитерские напитки). Ақуыз ашытқысын жасанды ет алуда да қолданады. Бұл үшін оларды кезекті тез салқындатудан кейін жылытады немесе ақуыз пастасы ең кішкентай диаметрден езіп шығарады. Ақуыз пастасына полисахаридтер мен басқа да компоненттерді қосады.

Бактерияның 30 түрі белгілі, бұлар толық азықтық ақуыз  бұлағы ретінде қолданады.  60-80% ішкі ақуызы бар бактерияларды ақуыз концентраты – мал азығын өндіруде құнды препарат болып табылады. Бактериялардың ашытқы жасушасына қарағанда биомассаның тез өсіруімен қатар бактерия ақуызында цистеин әне метионин болады. Оларды жоғары биологиялық құнды ақуыздар қатарына жатқызуға болады. Бактерияның культивациясы кезінде көмірсу бұлағы болып табиғи және ілеспе газдар,сутегі және де спирттер – метанол, этанол, пропанол табылады. Бірақ азықтық ақуызды газ тәрізді азық-түліктен алу қиын әрі қымбат. Бактерины метанолда өсіру арқылы алу технологиясы кеңінен қолданылады. Ол метанның қышқылдану жолымен жеңіл алынады.

Ресейде метанолдан меприн атты препарат алу технологиясы жасалды. Бұл препаратта шамамен  74%  ақуыз, 5% дейін липидтер, 10% минералды заттар, 10-13% нуклеин қышқылы бар.қазіргі кезде эприн препараты негізінде этанолдан азықтық аұуыз алу технологиясы жасалуда.

Жоғары интенсивті ақуыз  синтезделетін бактерия қатарына су қышқылдағыш бактерияны жатқызуға  болады. Олар жасушада 80% дейін шикі ақуыз жинай алады.

Олардың культивациясы  үшін газды ортаға әдетте 70-80% сутегі, 20-30% оттегі және 3-5% көмірқышқыл газы(СО2) болады. Су қышқылдағыш бактерия қолдану  негізінде азықтық ақуызды өндіру химиялық өнеркәсіп маңында ұйымдастырылады.

Бактериялды азықтық  ақуызды құрама жемге 2,5-7,5% ауылшаруашылық малдың азық үлесі, ал ересек  шошқаны азықтандырғанда 15% дейін қосады.

Балдыр мен  микроскопиялық саңырауқұлақтарды  қолдану

Азықтық ақуыз алу  үшін бір жасушалы,көк жасыл түсті  хлорелла балдыры қолданылады. Олар күн энергиясы есебінен көміртегі диоксид ақуызын,су және минералды заттарды синтездеуге қабілетті. Балдырлар өздерінің өсіп өнуі мөлшерде су қажет етеді.

Әдетте оларды табиғи жағдайда, оңтүстікте ашық типті бассейінде өсіреді. Хлорелла балдыры нейтралды  ортаны қажет етеді. Олардың жасушасының қабырғасы тығыз целлюлозаға ие. Сол себепті олар мал организмінде әрең қорытылады,спирулинаға қарағанда. Спирулинаны сілтілі өзенде өсіреді.

1 г сулы бетті ашық  типті культиваторда балдыр өсіргенде  жылына 70 т дейін  құрғақ биомасса алынады. Бұл бидай, күріш, соя, жүгері дәндерінен биомасса алудан көбірек

Хлорелла массасының 55%-ын ақуыз құрайды. Балдыр ақуызы алмастырылмайтын амин қышқылдарының құрамымен жақсы  бейімделген. Бұдан басқа балдыр жасушасында май қышқылдары да синтезделеді.

Балдыр жасушасындағы  ақуызды масса өндіріске суспензия  күйінде түседі,сонымен қатар  құрғақ ұнтақ немесе паста тәрізді  препарат тәрізді де болады. Балдыр жасушасын судан бөлу процесі  қиынға түседі. Жас сиырды хлорелла суспензиясымен азықтандырудың күндік нормасы - 3-6  л.,ересектерде - 8-10 л. Осы балдырды жібек тұты азығына қосу,жібектің шығуы мен сапасын көтереді.

Микроскопиялық саңырауқұлақ  биомассасында алмастырылмайтын амин қышқылдары жақсы бейімделген,оған витаминдер мен липидтер жатады. Өздерінің қоректік қасиеттеріне қарай саңырауқұлақ ақуызы соя және ет ақуыздарына жақындайды. Оны тек азықтық концентрат дайындауда ғана емес,сонымен қатар азық түлік тағамдарына қосқыш ретінде пайдалануға болады. Микроскопиялық саңырауқұлақтарды өндірісте өсіру көмірсу бұлағы болып өсімдік қалдықтары,амицеллюлоза,сондай ақ торф және навоз табылады. Микроскопиялық саңырауқұлақ қосу арқылы алынған щұжық үлгісі,активті пепсин және трипсин арқасында қорытылатын ақуыз заттары in vitro жоғары дәрежесімен мінезделеді. Шабылған ет өнімдеріне, әдетте микроб биомассасы 5-15% қосылады.

Ұлыбританияда негізгі  компонент саңырауқұлақ тәрізді ақуыз болып табылатын азық-түлік тағамы ашылды - микопротеин глюкозаның арзат шәрбетінде. 

Энзимотерапияда қатерлі  жаңа ашуларда протеиназдарды қолданудың тиімділігі жайлы мәліметтер жинала бастады. Бұл протеиназ қоспаларын қосудың нәтижесінде ісік клеткаларына тез әсер етуіне байланысты гидролитикалық ферменттердің қалпты клеткалармен салыстырғанда қатерлі ісік клетка мембраналарының өткірлігімен түсіндіріледі. Протеололитикалық ферменттерді – плазмин және активті стерптокиназ бен урокиназды қан тамырларындағы тромбты еріту үшін; коллагеназды – Рубцовты ілімдерді тығыздау үшін; эластазаны – атеросклероздың дамуын тоқтату үшін; лизоцин- конъюктивтерді емдеу үшін; стрептаккоктағы  дезоксирибонуклеаза – көз ұйашығы мен жоғарғы тыныс алу жолдарын емдеу үшін қолданады.

Медицинада бұндай ферменттерді қолдану энзимодиагностика –  тестілеу патологиясында немесе адам ағзасындағы активті ферметтердің және олардың көптеген формаларына байланысты болады. Аспартатаминотрансфераза, лактатдегидрогеназа, изоцитратдегидрогеназа және альдолаза миокордиалық инфарк тудыруға; аланинаминотрансфераза, аспартатаминотрансфераз, лактатдегидрогеназа – бауыр диагностикалық ауруларына; глутаминтрансфераза – адам мүшелерін ауыстырғында қан кетуді тыйу үшін қолданылады.

Сондықтан фермент препараттарын  өндіру қазіргі биотехнологияда  жетекші рөл алады және оның бір  саласына жатады, қолданылу ортасы кеңіп,  өнімнің көлемі үнемі өсіп отырады. Осындай ферметтерді өндіру көлемі боцйынша Батыс Еуропа алдынғы орында. Бұл индустрияның бірден өсуі АҚШ пен Жапонияда да байқалады.

Нанның сапасы ұнның  химиялық құрамы мен оның ферментті кешенінің белсенділігімен анықталады.

Қамыр илеу кезінде микробиологиялық процестер мен биохимиялық айналулардың жылдамдығы гармониялық сәйкес келген жағдайда ғана сапалы нан алуға болады. Нанның сапасына шикізаттың жоғары молекулалы компонентері белок пен көмірсудың ферментативті гидролизі осы айналулардың қарқындылығына оң әсер етеді.

Қамырдың газ бөліп  шығару қабілеті деп белгілі бір  мөлшердегі ұннан, белгілі бір мөлшерде ашытқы, тұз қосылған су ерітіндісінде  иленген қамыр ашығанда, белгілі  уақыт кесіндісінде бөліп шығаратын  көмірқышқыл газдың мөлшерін айтады.

Қамыр ашығанда онда спирттік божу процесі жүреді:

С6Н12О6 = 2 С2Н5ОН + 2 СО2 + О.

Бұл процесте ашытқының  зимаза кешені деп аталатын көптеген ферменттер жиынтығы қатынасады. Сонда  бөлініп шығатын этил спиртінің 2 молекуласының буы және 2 молекула көмірқышқыл газ қамырды қопсытады, көлемін үлкейтеді. Ол газды қамырдың құрамындағы желмше ұстап тұрады. Сондықтан қамырда физика-механикалық қасиеті осы екі әсердің өзара қатынасына байланысты болады.

Ұнның газ бөліп шығару қабілетіне әсерін тигізетін себептер. Ұнның газ бөліп шығару қасиеті оның құрамындағы крахмалдың қантқа айналу қабілетіне байланысты. Крахмалдың қантқа айналу қабілеті ондағы амилаза ферменттері тобына жататын ферменттердің белсенділігіне қарай және крахмалдың олардың ықпалына қарай көну мүмкіншілігіне қарай өзгеріп тұрады. Крахмал амилаза ферменттерінің әсерінен мальтоза уыт қантына айналады. Осы процесті көміртек-амилазалық кешен деп атайды.

Ұнның құрамындағы табиғи қант (сахароза, глюкоза және фруктоза). Бұл қант дәннің тұқым бүршігінде көп, ал эндоспермнің орта шенінде жоқтың қасы, тек алейрон және сыртқы қабаттарында біраз көбірек болады. Сондықтан да жоғарғы сорт ұнда қант аз болады. Олардың ішінде глюкоза 0,01-0,05; фруктоза 0,015-0,05; мальтоза 0,005-0,05 және сахароза  0,1-0,55 процент шамасында. Бұлардан басқа аздап рафиноза, мелабиоза және глюкофруктозан кездеседі. Осы қанттардың жиынтығы сапалы астықта және оның ұнында 0,5-1,1 процент шамасында болады.

Дәнні тұқым бүршігінде қанттың мөлшері, құрғақ затқа есептегенде 12-28 процентке дейін жетеді де, оның жартысы сахароза, 40 проценке жақыны рафиноза қанты.

Егер ұн өніп кеткен, бұзыла бастаған бидайдан тартылса, онда мальтоза уыт қантының үлесі тез өседі.

Нан пісіру және қамыр  дайындауда биокаталитикалық процестерді  реттеу үшін бұрын ферменттер көздері ретінде солодты пайдаланса, ал соіғы жылдары көп көлемде ферменттік препараттар қолданылуда. Солод негізінен сұйық ашытқылар, престі ашытқыларды және де нанның арнайы сорттарын дайындауда қолданылады.

Нан пісіруде осы және басқа да ферменттік препараттарды қолдану белсенділігі көбіне ұнның сапасына байланысты болады. Ұнның нан пісірудегі қасиеттері, әсіресе кликавинаның сапасы және жеке ферменттердің белсенділігі ферменттік препараттар арқылы анықталады.