Дәріс 6. �Биотехнологиялық өндірісте микроорганизмдерді өсіруде қолданылатын шикізаттар.

​

Дәріскер: б.ғ.к., проф. Уалиева П.С.

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

Дәрістің мақсаты: Биотехнологиялық өндірісте микроорганизмдерді өсіруде қолданылатын шикізаттар туралы түсінік беру

​

Дәрістің міндеттері: Микроорганизмдерді өсіру үшін қолданылатын өсімдік және жануар текті шикізаттарға туралы мәлімет беру

• Биотехнологияның басты бағыттары:
• жаңа биологиялық обьектілерді енгізу;
• мақсатты өнімді бөліп алу;
• тазалау арқылы өндірістік процестердің қарқындылығын арттыру;
• ең маңыздысы продуценттің өсуі үшін қолайлы шикізат көзін таңдау болып саналады.

Микробиологиялық өндірісте қоректік орталарды дайындағанда минералды өсімдік тектес, жануар тектес және химиялық жолмен синтезделген шикізаттар қолданылады. Олар қоректік орта құрамына еніп, белгілі бір заттардың биосинтезіне және дақылдың дамуына қатысады. Олардың құрамында зиянды қоспалар болмау керек.

Микроорганизмдерді өсіру үшін әртүрлі шикізаттарды пайдаланады. Ондай шикізаттарға ағаш және ауыл шаруашылық өсімдіктерінің шикізаттары, сульфиті сілтілер, сұйық және газды көмірсутектер, метил және этил спирттері, ауыл шаруашылық өнімдерінің қалдықтары, тамақ, балық және ет өңдіруші өндірістердің қалдықтары жатады. Ауыл шаруашылық өнімдерінің қалдықтары мен орман өңдеуші өндірістердегі шикізаттарға: мақта және күріш кебегі, жүгері өзегі, күнбағыс қауызы, мақта сабағы, кебек және т.б. жатса, ал қала қалдықтарына: ескі қағаздар, ағын сулар жатады.

Шикізаттың құрамының әртүрлігі және көміртек көзінің және азот және басқада микроорганизмнің өсуіне қажет заттардың сапалық құрамы әртүрлі көлемде биомассаның шығуына алып келеді.

Биотехнологиялық өндірістегі шикізат көздері бірнеше топқа бөлінеді:

1. Өсімдік текті шикізаттар (кебек, қауыз, крахмал т.б.);
2. Жануар текті шикізаттар (қылшық, қауырсын т.б.);
3. Шығу тегі минералды шикізаттар (мұнай, табиғи газ, көмір, дизельді отын және т.б.);
4. Биосфера (ауа мен су – сутегінің, оттектің, көмірқышқыл газының негізгі көздері).

Шикізат

Көмірсудың негізгі көзі ретінде

Азот көзі ретінде

• глюкоза,
• сахароза,
• крахмал,
• лактоза
• көмірсуға бай табиғи өнімдер (меласса, жүгері ұны, гидроль)
• майлар.
• Сонымен қоса құрамына көмірсутегі бар заттар (мысалы мұнай, парафин, керосин, табиғи газ).

• органикалық тұздар (амоний сульфаты, амоний фосфаты және табиғи өнімдер жүгері экстракты, соя ұны, ашытқы автолизаты)

​

Өсімдік текті шикізаттар

Барлық өсімдік текті шикізаттарды 5 топқа бөліп қарастыруға болады:

1. Ағашты шикізаттар – ағаш кесетін мен ағаш өңдеу (отын, жаңқа, ағаш жоңқалары) және ағаш дайындаудың (түбірі көп орман, бұтақтар, ағаш шыңы) жанама заттары;
2. Ауыл шаруашылық және тамақ шикізаттары – ауыл шаруашылық шикізаттардың жанама өнімдері (меласса, кебек, қауыз, рафинадты сірне, крахмал сірнесінің және қант зауыттарының қалдықтары);
3. Ағаш емес шикізаттар – шымтезек, қамыс, жасанды өсірілген балдырлар;
4. Өндірістің екінші реттік шикізаттары (целлюлозасы бар) – макулатура, тоқыма өндірісінің қалдықтары;
5. Тамақ кәсіпорындарының қалдықтары, целлюлозды-қағаз және микробиологиялық өндірістер, қала қалдықтары.

Көмірсуға бай өсімдіктекті шикізаттар химиялық құрамы бойынша:

Құрамында целлюлозасы бар

Құрамында пентоза бар

Құрамында крахмал бар

Құрамында қант бар

• Целлюлозды шикізаттарға қылқанды ағаш сүректері, зығыр, кендір, қағаз өнеркәсібінің қалдықтары және т.б. жатады.
• Пентозанды шикізаттарға жапырақ текті тұқымдастарының сүрегі, ауыл шаруашылық өсімдіктерінің қайта өңдеу қалдықтары, жабайы өсімдіктер және т.б. жатады.
• Крахмалды шикізаттарға бидай кебектері, картоп, дән жатады.
• Қантты шикізаттарға қызылша, рафинадты сірне, меласса жатады.

Мақта қауызы - қысқа талшықтармен қапталған мақта тұқымының қатты қабығы болып табылады. Бұл мақта тазалау мен май алу зауыттарының қалдықтары. Мақта қабықшасының құрамы мақта сорттарына байланысты. Ол 36-48% целлюлозадан, 20-31% - лигниннен және 21-28% пентозаннан тұрады. Жемдік ашытқыларды алуда мақтақауызын қышқылмен гидролиздейді.

Жүгері өзегі – жүгері дәндері алынып тасталынғаннан кейінгі қалатын өзекшесі. Өзегінің салмағы жүгері собығының 25-35 %-ын құрайды. Өзекшенің құрамында (пайызбен %): су - 8, шикі протеин - 2,8, шикі май - 0,7, азотсыз экстракті заттар - 54,7, жасымық - 32,8, күл – 1 % болады. Жеке таза күйінде өндірісте қолданылмайды. Себебі құрамында витаминдер, белоктар, минералды заттар аз. Жемдік ашытқы алуда қолданылады.

Картоп целлюлозасында (құрғақ салмағында %) – крахмал – 50, жасымық – 25, еритін көміртектер - 2,5, минералды заттар – 6,2, шикі протеин – 6, басқа да заттар – 10,3. Мезгада ылғалдылық 87-88%-ды құрайды. Бұл шикізатта гидролитикалық ферменттер комплексіне ие микроорганизмдерді дақылдайды.

• Күнбағыс дәнінің қауызы - күнбағыс дәндерінен май өндірісінің қалдықтары. Оның шығуы жалпы дән массасының 30-40%-ын құрайды. Күнбағыс дәнінің қауызы құрамында 1,4% көміртекке бай фитомелан пигменті, 23,6-28% пентозандардан, 52-66% жасұнықтардан, 24,8-29,6% лигниннен, 31-42,4% целлюлозадан тұрады және жемдік ашытқылар, гидролиз спиртін алу үшін бағалы шикізат болып табылады. Жемдік ашытқыларды өсіру үшін фурфуролдан босатылғаннан кейінгі дән қауыздарының пентозогексоздық гидролизаттарын қолданады. 1 тонна жемдік ашытқылар үшін 6,7 тонна дән қауыздары шығындалады, ашытқылардың шығымы 150 кг-ға жуық құрайды.

• Жүгері ұны 67-70% крахмал және 10% басқа көмірсуларды негізінде целюлаза, пентоза, декстрин және ерігіш көмірсулар бар. 12% белок оның ішінде 30% глютилин, 45% фосфор қышқыл ангидриді, 30% келий тотығы, 15% магний тотығы. Ылғалдылығы -15% аспау керек.

• Соя ұны. Соя бұршағын ұсақтау арқылы май бөлінуден кейін алады. Соя ұны құрамында- май бар немесе май жоқ болып бөлінеді. Соя ұны буландырылған және буландырылмаған болуы мүмкін. Ақырғысын 2-3 ай сақтауға болады. Ылғалдылығы 9-10%. Бағалы компоненттер-азоты бар заттар. Белокта -20% глютаминқышқыл, көмірсу-25% аспау керек. Күлдік заттар-4,5-6,5% . Соя ұнында лецитин бар.

Қызылша мелассасы – қызылшадан алынған қанттың қалдығы (3,5-5% шамасында). Микроорганизмнің тіршілігіне маңызды органикалық және минералды заттарға бай. Құрамында 45-50% сахароза, 0,25-2,0% инвертті қант, 0,2-3,0% рафинозалар. Азотты заттардың ішінде бетаин, пирролидонкарбон, глутамин, аспарагин қышқылдары, лейцин, изолейцин, аланин, валин, ал органикалық қышқылдар ішінде – сүт, құмырсқа, сірке, лимон қышқылдары кездеседі. Аз мөлшерде онда кобальт, темір, қорғасын, бор, цинк, кремний, күміс, йод, марганец, молибден кездеседі. Жемдік ашытқылар алуда қолданылады.

• Мелассалық барда этанолдың меласса өнідірісінің қалдықтары болып табылады және құрғақ заттардың 6-12% құрайды.
• Бидай дәнінің және картоп бардасы – спирт өндірісінің қалдықтары. Бидай дәні бардасы мен картоп бардасының құрамы әр түрлі. Бидай дәні бардасы құрғақ заттардың 3,2-4,1% құраса, картоп бардасы - 6,7-8%. Картоп бардасындағы құрғақ заттарында бидай дәні бардасындағыға қарағанда протеин аз (18,7-19,5% ; 26,8-27,5%), май аз (3,1%; 5,9-7,5%). Картоп бардасы бидай дәні бардасынан көмірсу құрамы бойынша бай (56,2-58,5 %; 40-41,8%), минералдық заттар көп. Жемдік ашытқылар алу үшін 14,6% бидай дәнінің және картоптық бардасын қолданады.

Сүт сарысуы Сыр, казеин, творог өндіруде қолданылатын өнім болып табылады.

Сарысу құрамында: 70-80% лактоза, белоктық заттар 7-15%, май 2-8%, минеральды тұздар 8-10%. Құрамында сонымен қатар витаминдер, гормондар, органикалық қышқылдар, микро- және ультрамикроэлементтер. Белокты препараттарды алуда пайдаланылады.

Кристалды глюкоза. Өнім құрамында 9%- су және 0,07%-дан жоғары күлдік заттар болады. Оның ішінде 0,004%-ден асатын темір болмауы керек. Құрғақ затында 99,5% редуцерленген заттар болмау керек.

​

​

​

​

​

Гидроль. Қара қою сироп, құрамында 50% қанты болады. Гидрольдік құрғақ заттардың құрғақ массасы құрамында 18% ашымаған қант, сонымен бірге органикалық қышқылдар болады.

Техникалық сахароза. Құрамында 99,75%-дан кем болмайтын сахароза, 0,03%-дан аспайтын және ылғалдылығы 0,15%-ке дейін болатын күлдік заттары болу керек .

​

​

​

​

​

​

​

Техникалық лактоза. Лактозаны сүт сарысуынан белоктарды алғаннан кейін алады. Құрамындағы ақуыз мөлшері 3%-дан аспайды.

Крахмал — өсімдіктердің басты қосалқы көмірсуы; глюкоза қалдықтарынан түзілетін екі полисахаридтен (амилаза мен амилопектиннен) тұрады. Ұн тәрізді ақ ұнтақ; көптеген өсімдіктерден алынады.

Сірке қышқылы - химиялық синтез өнімі. Микробиологиялық өндірісте көміртегі көзі ретінде қолданылады. Кейбір өнімде уксус қосылыстары 60%дан кем болмау керек. Ал формальдегид және құмырсқа қышқылын алу үшін -1% болу керек.

Синтетикалық этил спирті, Этиленді гидратацияланғанда алады. Техникалық спирттен 92% кем емес этанол бар. Көміртегі көзі ретінде пайдаланылады.

• Күріш қауызы - гидролиз өнідірісі мен жемдік ашытқылар алу үшін қолданылатын шикізат. Оның құрамында 18% жеңіл-, 29% қиын гидролизденетін полисахаридтерден тұрады. Күріш қауызының жалпы шығымы 50-58%.

Күріш қауызы шемішкенің сыртқы қабығы сияқты біршама қатты болып келеді. Ал оны термиялық өңдеуден өткізгеннен кейін шикізат кристалдық фазадан аморфтық фазаға ауысып, жұмсақ затқа айналады. Күріш қауызы күрделі өңдеуден кейін сорбетке айналып, оны бойында көзге көрінбейтін кеуектер пайда болады. Ал бастапқы шикізатта мұндай кеуектер болмайды.

Жануар текті қосымша шикізат көздерінің классификациясы

Жануартекті шикізаттарды қолданылады:

• Ферменттер алуда;
• Тағам өндірісінде;
• Құрама жем өндірісінде (балық,су жәндіктерінен жасалған ұн);
• Аминқышқылдар, антибиотик, витаминдер алуда;
• Фармацевтикада;
• Биоотын алуда;
• Тыңайтқыштар өндірісінде;

​

​

Қорытынды

Өндірістік микроорганизмдерді өсіру үшін әртүрлі шикізаттарды пайдаланады. Мысалы: ағаш және ауыл шаруашылық өсімдіктерінің шикізаттары, сульфиті сілтілер, сұйық және газды көмірсутектер, метил және этил спирттері, ауыл шаруашылық өнімдерінің қалдықтары. Ауыл шаруашылық өнімдерінің қалдықтары мен орман өңдеуші өндірістердегі шикізаттарға : мақта және күріш кебегі, жүгері өзегі, күнбағыс қауызы, мақта сабағы, кебек және т.б. жатады Ал қала қалдықтарына: ескі қағаздар, ағын сулар жатады.

Шикізаттар шығу тегіне байланысты 4 топқа бөлінеді:

• Өсімдік текті
• Жануар текті
• Минералды шығу тегі
• Биосфера

​

Қайталауға арналған сұрақтар:

1. Микроорганизмдерді өсіру үшін қандай өсімдік текті шикізаттар қолданылады?

2. Микроорганизмдерді дақылдауда қолданылатын жануар текті шикізаттардың түрлері қандай?

3. Шикізаттарға қандай талаптар қойылады?

Пайдаланылған әдебиеттер

• Санитарная микробиология : учебное пособие / Р. Г. Госманов, А. Х. Вол- ков, А. К. Галиуллин, А. И. Ибрагимова. 3-е изд., стер. Санкт- Петербург : Лань, 2021. -252 с.
• Дроздова Т.М. Микробиологический контроль продовольственных товаров. Кемеровский гос.унив-т, 2015.
• Азаров В.Н. Основы микробиологии и санитарии. - М.: Экономика, 2018. – 207с
• Г.Ж.Абдиева, А.С.Кистаубаева, И.С.Савицкая. Тағамдық өнімдерді санитарлы-микробиологиялық бақылау. Алматы, Қазақ университеті, 2014 ж.

​

​

​