Мутанттарды алу 6 страница

Гаприн өндірісінің технологиясы

Микроорганизмдерді құрамында табиғи газы бар қоректік ортада культивирлеудің технологиялық сызба нұсқасы, сұйық Н-парафиндерде ашытқы биомассасын алу технологиялық сызба нұсқасынан едәуір ерекшеленеді, әсіресе микроорганизмдердің өсу сатысында.

Гаприн алудың технологиялық процесі келесі негізгі сатылардан тұрады:

1) егіс материалын алу;

2) қоректік тұздардың ерітіндісін дайындау;

3) табиғи газ бен ауаны (немесе оттегін) дайындау;

4) фермантация;

5) бактериалды биомассаны концентрлеу;

6) биомассаның плазмолизі;

7) кептіру;

8) буып түю.

Микроорганизмдерді табиғи газда өсіру өндірістің процесінің ерекшелігі, ферментация процесі жоғары қысымда және аппаратқа көміртегі мен оттегінің газ тәрізді көзін беру арқылы жүреді.Сондықтан ферментер герметикалық түрде жабық болады және жарылуға қауіпсіз болуы керек.Сонымен қатар метанды тотықтыратын бактериялардың ферментация процесі асептикалық жағдайда жүретіндіктен, ферментерге келетін сұйық және газ тәрізді компоненттерді және құралдар мен коммуникацияларды залалсыздау керек.

Егіс материалын алу

Бактерия культурасының –продуцентін өсіру сатысында табиғи газда егіс материалын алу үшін микробиологиялық технологияда дәстүрлі түрде жүретіндермен ажыратылмайды. Өсіру бірнеше ферментерде тізбектеле жүреді, культивирлеудің қолайлы жағдайы сақталып, қоректік ортаның көлемі ұлғаяды.Алынған таза культура жинағышқа келіп түседі, ол жақтан насостың көмегімен ферментерге келіп түседі.

Центрифугирлеу

Биотазартуда өңделген культуральды сұйықтық

Плазмолиз

Бу Су

	Кептіру

Жылуалмастырғыш Су

28 сурет- Гаприн өндірісінің технологиялық сызба нұсқасы

Ферментация

Өндірістік ферментерде метанды тотықтыратын бактерияларды үздіксіз культивирлеу процесте өсіру сатысындағы гаприн өндірісінің негізгі технологиялық процесі болып саналады. Табиғи газда қоректік орта арқылы бактерияны өсіру бір рет газ қоспаны жіберу арқылы немесе газды фазаның рециркуляциясының сызба нұсқасы бойынша жіберу арқылы жасалынады.

Бірінші жағдайда метанның ассимиляциялау деңгейі 25% аспайды. Ауаның орнына оттегі пайдаланылатын газды фазаның рециркуляция жүйесінде, ассимиляция деңгейі 85-90%-ке жетеді, бұл метан бойынша және оттегі бойынша 90-95%-ке жетеді.

Ферментерден шығарылатын газдар рациональды түрде қолданылады, мысалы, кептіргіштерде отын ретінде пайдаланылады. Метанды тотықтыратын бактерияларды өсіру герметикалық түрде жабылатын ферментерде жүргізіледі, олар жұмысшы газ бен сұйықтық циркуляция жүйесімен қамтамасыз етіледі.

Бактериялардың өсуін қамтамасыз ету үшін ферментерге үздіксіз табиғи газ, ауа (немесе оттегі), қоректік тұздардың ерітінділері, аммиакты су және тазартылған су беріліп отырады.

Ферментерге келіп түсетін сұйық және газ тәрізді компоненттердің барлығы да залалсыздандырылады. Өсіру процесі жоғары қысымда асептикалық жағдайда, оптимальды температурада және рН ортада жүреді. Бактерияларды өсіру процесінде бөлінетін жылу жылуалмастырғыш жүйе арқылы бөлініп алынып отырады. Биомассаның белгілі концентрациясына жеткен кезде ферментердегі культуральды сұйықтықтан үздіксіз бөліп алу жүргізіледі, ол дегазаторға келіп түседі, сол жерде қысым атмосфералық қысымға дейін төмендейді. Дегазатордан шыққан газдың қоспасы отын ретінде қолданылады. Культуральды сұйықтық бактерия биомассалары концентрлеуге жіберіледі.

Бактериалды биомассаны концентрлеу

Биомассаны концентрлеудің бірінші сатысында культуральды сұйықтық тұндырғыш ыдысқа жіберіледі, ол жерде оның екі қабатқа бөлінуі жүреді. Төменгі қабат, сипаттамасы бойынша қою суспензия, ол насостың көмегімен сепараторға, ал одан кейін соңғы рет қоюлануы үшін – центрифугирлеуге жіберіледі. Өңделген культуральды сұйықтық тұндырғыш ыдыстан, сепараторға және центрифугирлеуге биологиялық тазартуға жіберіледі.

Микроорганизмдерді инактивациялау мақсатында қоюланған бактериялды биомасса 135°С температураға дейін қыздыру жолымен плазмолизге ұшыратады және осы температурада қысқа уақыт ішінде 20 секунд аралығында ұстайды.Бактериялды биомасса жылуалмастырғышта 100°С дейін қыздырылады, сөйтіп бу контактілі қыздырғышқа жіберіледі, өткір бумен 135°С температураға дейін қыздырылады. Биомассаны тез салқындату 90°С температураға дейін будың өздігінен буланатыны кеңейткіштен вакуум насос көмегімен жүргізіледі.

Гапринді кептіру, буып-түю. Гапринді кептіру шашыратқыш кептіргіштерде 10%-ке дейін ылғалдылықта жүргізіледі. Гаприн өндірісінде кептірілген биомассаны майдалау, түйіршіктеу ескерілген, оны сақтауда буып – түюде және тауарлық өнімді тасымалдауда едәуір жеңілдетеді.

Ашытқыны және бактерияны қолдану

Биомасса өсу үшін ашытқы жасушасының көзі ретінде көмірсуды 10-нан 30 дейін көміртегі атоммен молекулада өсіруге қолдануға қабілетті бар. Негізінде олар, сұйық фракция болып көрсетілген. Мұнайдың көмірсуының қайнау температурасы 220°-320°С. Бұл фракция төменгі температуралы кристаллизациядан, карбомидті депарафинизациядан алуға болады және молекулярлық тордан (цеолитон). Ресейде бірінші зауыт мұнайдың сұйық парафиннен 1971ж. азықтық ашытқы алу өндірісі жұмыс істеуге кірісті. Н-парафинінде үлкен көлемде азықтық ашытқы өндірілді.

Мұнайдың н-парафинінде ашытқыны өсіру үшін оған қоректік ортаға макро-микроэлементтерді, қажетті витаминдерді және аминқышқылын қосады. Кептірілген ашытқы массасы түйіршітеледі және құрамында 50-60% ақуыз заттары болады, ауылшаруашылық жануарларына ақуыз витамин концентрат ретінде қолданылады. Азықтық ақуызды өсіру үшін сүт өңдегендегі қалдық, сүттің сары суы жақсы субсрат бола алады. 1 т сүттің сары суында шамамен 10 кг ақуыз және 50 кг лактоза құрайды. Сүттің сары суынан мембрана арқылы төмен молекулалы затты ультрафильтрация әдісімен ақуыз алу әдісінің эффективті технологиясы өңделген. Бұл ақуызды құрғақ майсыз сүт алу үшін қолданылады. Сұйық қалдық ақуызды бөліп алғаннан кейін, ашытқыны культивирлеу жолымен өңдейді, азықтық өнімді ақуызбен құнарландырады.Спирттегі ашытқы культивирленгеннен кейін алынған ашытқы массасы ақуызды құрайды және азырақ зиянды қоспаларды н-парафинінде өсірген азықтық ашытқыға қарағанда, сондай-ақ бензол туындысы D аминқышқылды токсиндер және концерогенді заттар құрайды. Одан басқа да азықтық ашытқыда нуклеин қышқылының 3-5% құрғақ массасының жоғарғы құрамын құрайды. Осындай концентрация жануарлар организміне зиянды әсер етеді. Олардың гидролизінің нәтижесінде көп пурин негізі пайда болады, мочевина қышқылына және оның тұзына айналады, олар мочекамен, остехондроз және басқа да ауруға себепші бола алады. Одан басқа азықтық ашытқы жануарлар организмінде жақсы сіңіріледі, ал мұндай амин қышқылы, лизин, треонин, валин және лейцин құрамы бойынша көптеген өсімдік ақуызы жоғарылайды. Ашытқы ақуызы метионин бойынша балансталмаған, онда цистеин азырақ болады. Ауыл шаруашылығының жануарларының азығына ашытқы массасына оптимальды мөлшерде қосады, ол 5-10%-тен көп емес құрғақ заттар құрайды. Ашытқы ақуызды ауыл шаруашылық рационында жануарларға азықтық қоспа ретінде қолдану, одан тамақ ақуызын алу технологиясы өңдеген. Кейбір елдерде (Saccharomyces ctrevisiae, Candida arbrea, Candida utilis) сыра және нан ашытқысы әр түрлі тамақ өніміне ақуыз қоспа ретінде қосылады. Ашытқы ақуызы қоректік витаминнің бағалылығы тамақ өнімінің ароматы дәмін жоғарылатады. Нан ашытқысын дайындауда және кеспе дайындауда ұнды алмастыратын (АҚШ) 5% дейін рецепт өңделеді. Жүгері крахмалынан алынған глюкозаның ашытқы жасушасымен жасалған ферментация процесінің нәтижесінде, мукопротейіннің ақуыз өнімі синтезделген.Өте маңызды өнім болып ацидофильді-ашытқы сүті және сүзбе саналады, содан жасалған сүзбені алу технологиясына келесі сатылар қосылады. Сүтке 2% қантпен, 3% ашытқының тәуліктік культурасы қосылады және 32-33°С температурада 14-17 сағат бойы ұстайды. Мұндай сүзбе В₁, В₂, С және тағы басқа витаминдермен байытылған. Ашытқының 14 түрлі Candida туысы витаминмен және ақуызбен байытылған, биомасса алу үшін сүттің сары суы қолданылады. Кейбір ашытқы Rhodotorula glutimis түрі тамақ бояулары өндірісінде каротиноидтарды продуцирлеуге қабілетті. Бактерияның 30 астам түрі белгілі, ол азықтық ақуыз көзі ретінде қолданылады. 60-80% шикі ақуыз құрайтын бактериялы ақуыз концентраты азықтық өндірісіндегі бағалы препараттар. Ашытқы жасушасына қарағанда бактерия биомассасын тезірек өсіретінін белгілеуге болады, одан басқа ақуыз бактерия цистеинді және метионинді құрайды, оның биологиялық бағалылығы жоғары оларды ақуыз қатарына санайды. Бактерияны культивирлегенде көміртегі көзі ретінде табиғи газ, сутегі атқарады, сонымен қатар метанол, этанол, пропанол саналады. Methylococcus туысындағы бактерияны газды қоректік ортада 85-90% метанды арнайы ферменттерде өсіруге қолдануға қабілеті бар. Бірақ газ тәрізді өнімнен азықтық ақуыз алу өндірісі күрделі, қымбат болып келеді. Метанда бактерияны өсіру технологиясы метанолмен культивирлеуде Methylomonas, Pseudomonas, Methylophillus бактериясының туысы қолданылады. Метанол негізінде азықтық ақуыз алудың көлемді өндірісі бірінші рет Великобританияда ұйымдастырылды. Россияда метанолды меприн препаратын алу технологиясында өңдеді. Бұл препаратта 74% ақуыз, 5% липид, 10% минералды заттар, 10-13% нуклеин қышқылы құрайды. Қазіргі кезде Acinetobacter туысын культивирлеу негізінде этанолдан азықтық ақуыз алу технологиясы өңделуде (эприн препараты). Ақуызды жоғарғы интенсивті синтездеуде бактерия қатары кіреді және сутегін тотықтырушы бактерия 80% дейін шикі ақуыз жасушада жиналуына қабілетті.

Газды ортада оны культивирлеу үшін 70-80% сутегі, 20-30% оттегі, 3-5% СО₂ құрамы керек. Суды тотықтырушы бактерияны қолдану негізінде химиялық өндіріске жақын азықтық ақуыз өндірісі ұйымдастырылды. Комбикормге бактерия тектес азықтық ақуызды 2,5-7,5% мөлшерде қосады, ірі шошқаларды тамақтандыруда азығына 15% дейін қосады.

Микроскопиялық саңырауқұлақты балдырларды қолдану

Азықтық ақуыз алу үшін бір клеткалы Chorella және Schenedesmus балдырлары қолданылады, күн сәулесі энергиясының есебінен минералды заттар және көміртегі диоксидінен, судан алынған, ақуызды синтездеуге қабілеті бар. Балдырлар өзінің дамуы үшін жарықты және температураны және үлкен көлемде суды белгілі режимде қажет етеді. Оларды табиғи жағдайда оңтүстік аумақтарда ашық типті бассейндерде өсіреді.

Хлорелла және сценедесмус балдырлары бейтарап ортаны қажет етеді, олардың жасушаларында берік целлюлозалы қабырғасы болады, соңында жануарлардың организмінде нашар қорытылады, спирулинге қарағанда сілтілі өзенде өсіріледі, балдырларды ашық типтегі культиваторда өсіреді, жылына су бетінің 1 га-нан 70т құрғақ биомассаны су бетінде жинап алуға болады, бидай, күріш, жүгері өңдегенде биомасса шығымы жоғарылайды.

Chorella және Scenedesmus жасушасындағы шамамен 55%, Spirulina жасушасында ақуыз құрамы – 65% болады. Балдырлар ақуыз құрамы бойынша метионинді есептемегенде алмастырылмайтын амин қышқылымен балансталады.

41 cурет-Адамды азық –түлікпен қамтамасыз етудегі перспективтік бағыт

Балдырлардың жасушасында көптеген қаныққан полин майқышқылы синтезделеді және β каротин (150% мг дейін) синтезделеді. Балдырлардың жасушасынан ақуызды масса өндіріске суспензия түрінде, құрғақ ұнтақ немесе паста тәрізді препарат түрінде келіп түседі. Су массасынан балдырлардың жасушасын бөлу процесі көлемді еңбек етуді қажет етеді. Хлорелла суспензиясының тәуліктік нормасы ірі қара малдың бір баласын тамақтандыруда 5 - 6%, ал есейіп өскен малды тамақтандыру нормасы – 8-10л.

Осыған байланысты Spirulina биомассасы ақуыздың үлкен массасымен аминқышқылының құрамы бойынша жақсы балансталады, оны тамақ өнімдерін және кондитер тағамын дайындауда қолданады.

Бұл балдырлар тұт жібек тоқушыға азығына азықтық қоспа ретінде қосады, жібектің шығымы жоғарылайды және оның сапасы жақсарады. Көптеген микроскоптық саңырауқұлақ биомассасында ақуыз аминқышқылы бойынша жақсы балансталады, олар сондай-ақ витаминдерді және липидтерді қосады.

Саңырауқұлақ ақуызы қоректік қасиеті бойынша соя және ет ақуызына жақын, оны қолдану азықтық қоспа ретінде қолданады.

Өндірісте микроскоптық саңырауқұлақты өсіру үшін көміртегі көзі ретінде өсімдік қалдығын, клечатка құрайтын гемицеллюлозаны, лигнинді, сондай-ақ торфты және малдың қиын қолданады.

Жануарлар организмінде саңырауқұлақтың ақуыз массасы жақсы қорытылады, сондай-ақ нуклеин қышқылының құрамының төмен болуымен оны азықтық ашытқыға қарағанда азықтық қоспа ретінде үлкен концентрацияда қолданады.

Шикізатты қолдану барысында өте жоғарғы коэффициентке саңырауқұлақты өсімдік қалдығының гидролизатында және ағаш өңдеудегі сұйық қалдықта өсіргенде жетеді және оларды қатты қоректік ортада культивирлеумен салыстырғанда целлюлоза – қағаз өндірісінде өсіргенде жоғарғы коэффициентке жетеді. Саңырауқұлақ массасында ақуыз құрамы түптік культивирлеу әдісін қолданғанда құрғақ масса 50-60 % құрайды. Шикізатты толық қолдану үшін саңырауқұлақты және бактерияны бірлесіп культивирлеу есептеледі.

Саңырауқұлақтан алынатын ақуыз

Азықтық ақуыздың өнімі болып қоректенуге жарамды саңырауқұлақтар болып табылады. Бұл саңырауқұлақтарды жасанды культивирлеуде өнеркәсіптік биотехнология және ауылшаруашылығы арасындағы арнайы аумағы болып келеді.Саңырауқұлақтарды культивирлеу жолымен өндіру бүкіл әлемде жылына 1 млн тоннадан жоғары. Ғалымдардың жорамалы бойынша 2050 жылы азықтық рационында адамның ақуызының 1/3 бөлігін саңырауқұлақ ақуызы құрайды екен.

Жасанды культивирлеу үшін негізінде шампиньондарды қолдынады. Шампиньон өндірісі көбіне АҚШ-та, Францияда, Нидерландияда, Ұлыбританияда, Италияда, Испанияда және Канадада жоғары дамыған. Шампиньон арнайы температура мен ылғалға тұрақты болатын жылы жайда өсіріледі. Саңырауқұлақтарды культивирлеу үшін көп сатылы қайықшалар және саңырауқұлақтардың споралары (мицелий) себілген қоректік орта дайындалады. Саңырауқұлақтар өндірісінде ең қиын және ұзақ сатылы болып субстратты культивирлеуге даярлау болып табылады. Қарапайым субстрат ретінде құрамында 65-70% жылқы қиы бар кампост қолданылады. Зерттеушілердің күші осы субстратқа тең алмастыратын субстратты табуға және оның даярлау уақытын қысқартуға бағыталған. Кампостың құрамына бидай және күріш ұнтағы, құс саңғырығы, шошқа қиы, мақта ұны және басқа целлюзасы бар қалдықтар қосылады. Саңырауқұлақтың өнімі кейбір 200-240 кг субстраттан 1 т кампостқа жетеді. Өнімді жинап алған соң кампостты ауылшаруашылығы культураларына арналған тыңайтқыш ретінде қолдануға болады. Қоректенуге жарамды саңырауқұлақтарды культивирлеу үшін үлкен кемшілігі болып оны өндіру циклінің ұзақ бірнеше ондаған күнге созылуы саналады. Сонымен қатар температура мен ылғалды автоматты түрде реттеу, осыған қарамастан, қазіргі жылы жайда культивирлеуге көлемді қол жұмыс еңбегінің күшін қажет ететіндігі бар.

Азықтық ақуыз алудың перспективтік және экономикалық жағынан тиімді тәсілі болып саңырауқұлақ мицелиясын түптік культивирлеу болып табылады.

Саңырауқұлақ массасының мол жиналуы беттік әдіспен культивирлеуге қарағанда түптік әдіспен культивирлеу бірнеше есе жылдам жүреді. Түптік культивирлеу арқылы алынған мицелиялы биомассаның сапасы мен азықтық бағасы бойынша жеміс беретін саңырауқұлақтың денесінен кем түспейді.

Түптік культивирлеу жағдайында шампиньон мицелиясы, вешенка және саңырауқұлақтың басқа түрлері жақсы өседі. Саңырауқұлақ мицелииясын алудың түпік культивирлеу әдісінде көміртегі көзі ретінде әртүрлі тамақтың қалдығы және целлюлоза қағаз өнеркәсібінің қалдықтары: меласса, сүттің сарысуы, сульфитті щелок қолданылады.

Англияда азықтық ақуызды көмірсу ортасында түптік культивирлеу әдісі арқылы токсинді емес Fusarium саңырауқұлағының түрін алады. Саңырауқұлақтың биомассасы культуральды сұйықтықтан бөлінген соң, нуклеин қышқылынан арылу үшін арнайы өңдеуден өтеді. Алынған өнім витаминнің және ақуыздың жоғарғы құрамымен ажыратылады және қаныққан май қышқылының және холестериннің жоқ болуымен ерекшеленеді.

Францияда сүттің сарысуында азықтық ақуызды өндіруді өңдеу дамуда. Рenicillium саңырауқұлағының кейбір штамын культивирлегенде немесе ашытқыны лактозалы ортада культивирлегенде 30 т сүт сарысуынан 1 т ақуыз алуға болады екен.

Микробалдырлардан алынатын ақуыз. Микробиологиялық өндірісте азықтық ақуыз алудың қызықты ерекше көлемін микробалдырды культивирлеу құрайды. Микробалдырлардың арасында маңыздысы хлорелла және спирулин. Көк-жасыл спирулин балдырларын ертеден азықтық тағамға Мексика және Африка елдері қолданған. Бұл балдырлардың биомассасы 60-70 % ақуызды құрайды. Құрғақ климатты аудандарда спирулин тұзды суда, ауыл шаруашылығына қолдануға жарамсыз тұзды суларда жақсы өседі. Азия және Мексика елдерінде спирулин өндіру өнеркәсібінің қондырғылары жұмыс жасайды.

Көптеген елдерде хлорелланы культивирлеуді зерттеуде. Тайвань аралында хлорелла биомассасын азықтық мақсатта өндіру өнеркәсібі ұйымдастырылған. Жапонияда микробалдырлардың биомассасын диеталық азық ретінде қолданады. Балдырларды минералды ортада көмірсу көзі ретінде көмірқышқыл газын қосып культивирлеу әдісімен азықтық ақуыз алу болашақта жоғары қызығушылық тудыруда.

Тест сұрақтар

1. Өсімдік шикізатының химиялық құрамы, %:

А) 40-75% ақуыздар;

Б) 3-30% майлар;

В) 1-2% полисахаридтер;

Д) 100% ақуыздар;

Е) 1000% ақуыздар;

2. 1т. сүттің сарысуында (сыворотка) құрайды:

А) Шамамен 10 кг ақуыз және 50 кг лактоза;

В) Шамамен 1 кг ақуыз және 20 кг фруктоза;

С) 1кг. лактоза, 50 кг – нан аса ақуыз;

Д) 50 кг – нан аса ақуыз 1 кг лактоза;

Е) 100 кг көп ақуыз;

3. Технологиялық әдістің көмегімен өсімдік қалдықтарынан алуға болады:

А) Метанол және этанол;

В) Мұнай парафині;

С) Сүтті сыворот;

Д) Циклопентан;

Е) Алма және қымыз қышқылын;

4.Candida ашытқылары қандай түрге жатады:

А) Ашытпайтын ашытқыларға;

В) Жартылай ашытатын ашытқыларға;

С) Ашытатын ашытқыға;

D) Нан пісіретін ашытқыға;

Е) Улы вирустарға;

5. Гидролизде торфты қабылдайды:

А) периодтық гидролизде;

В) шикізаттың жануы;

С) перколяциялау;

Д) ацетонның құйылуы;

Е) дұрыс жауабы жоқ;

8-сабақ. Өсімдіктерді қорғаудағы микробиологиялық əдістер мен бактериалды тыңайтқыштар

Сабақ жүргізу формасы: Миментереңірек ойланып жүргізу

Жоспары:

1.Жалпы мәлімет

2. Биотехнология және өсімдік шаруашылығы

3. Биотехнология және мал шаруашылығы

4. Микробтық патогендер және бактериялы тыңайтқыштар

5. Жәндіктерге қарсы вирусты және микробты препараттар

6.Кеміргіштерге қарсы микробтық препараттар

Жалпы мәлімет

Ауыл шаруашылығының өсімдік культурасын және жануарларын қорғау, өсімдік шаруашылығында және мал шаруашылығында проблема. Алдымен бұл топырақты өңдеу сияқты қарапайым әдіс болған. Әртүрлі механикалық және физикалық әдіс қолданылған (қақпан құру, сумен жуу, қолмен жинау сияқты т.б.) Содан соң адамдар жануарларға өсімдік зиянкестеріне жыртқыш жануарларды ит, мысық, үй және жабайы құстарды қолдануды үйренген.