«биология» кафедрасы

3. Сүт қышқылын алу

Көмірсулардың сүт қышқылына дейін ашуы сүтқышқылды бактериялардың көмегімен жүзеге асады. Оларды гомоферментативті және гетероферментативті сүтқышқыл бактериялары – деп екі топқа боледі. Гомоферментативті ашудың негізгі өнімі – сүт қышқылы, ал гетероферментативті ашудың өнімі сүт қышқылымен қатар сірке қышқылы, этанол және көмір қышқыл газы болып табылады. Гомоферментативті сүтқышқыл бактерияларда көмірсулардың ашуы гликолиз жолымен, ал гетероферментативті өкілдерінде пентозофосфатты жолмен жүреді. Сүтқышқыл бактерияларды 4 туысқа: Lactobacillus, Lactoccocus, Leuconostoc, Pediococcus деп бөледі. Өнеркәсіпте сүт қышқылының өндірушілері ретінде тез өсетін және аз уақыт ішінде көп мөлшерде сүт қышқылын түзетін гомоферментативті таяқша сүтқышқыл бактериялар - Lactobacillus delbrueckii, Lb. hulgaricus, Lb. leichmanii, Lb. casei штамдарын қолданады. Сүт қышқылы өндірісі үшін шикізат көзі ретінде меласса, минералды түздар, солод және жүгері экстрактысы қосылған қантталған картопты затор, жемісті сусындар өндірісінің қалдықтарын, сут сарысуын, сүттің және сүт сарысуының ультрафильтратын қолдануға болады. Бұл жағдайда ұйытқының құрамды бөлігі Streptococcus lactis бактериясы болып табылады. Ашу процесін біраз қышқылдандырьшған ортада 2-7 тәулік аралығыңда, 49-50°С температурада мерзімді дақылдау жағдайда жүргізеді, ал сүт қышқылын бөліп алу мен тазалау бірқатар қиыншылықтар туғызады. Сүт қышқылы нашар кристалданады және таза күйінде суды тез сіңіретін түссіз сироп түрінде болады (бұл көбінесе 65%-дық ерітінді күйінде кездеседі).

Жыл сайын микробиологиялық жолмен 20 мың тоннадан көп L (+)-сүт қышқылы өндіріледі. Сүт қышқылды ашу процесі арқылы көптеген сүт қышқылды өнімдер, май және ірімшік дайындалынады, сонымен бірге, орам жапырақты тұздауда, жемістерді консервілеуде, азықтық жемді сүрлеуде негізгі рөлді атқарады. Сүт қышқылды ашудың аралық өнімдері ортада бөгде микрофлораның өсуін тежейді, ферменттелінетін қоспаға жақсы органолептикалық қасиет беріп, адам мен жануарлар организміне пайдалы әсерін тигізеді.
Бақылау сұрақтары:

1. 
   Этанолдың биотехнологиялық өндірісі?
   
2. 
   Микроорганизмдердің алатын орны?
   
3. 
   Ашу процесінің маңызы?
   

1. Технологиялық процестерді ұйымдастыру

2. 
   Ферментация процестерін ұйымдастыру.
   

Бұл міндетті орындау үшін әртүрлі бағытта жұмыс ұйымдастырылуы мүмкін. Мысалы, кейбір өндірістерде үйлесімділік процестері ортаны таңдап алу, басқаларында – жаңа штамдарды немесе микроорганизмдердің аралас культураларын пайдалану, үшіншілерде –фагқа қарсы күресу жұмыстарын нақты ұйымдастыру, төртіншісінде –микроорганизмдердің иммобилизацияланған клеткалары негізінде биореакторлардың жаңа типтерін қолдану арқылы жүзеге асырылады.

Ферментация процесі жағдайында үйлесімділік /оптимизация/ деген терминді таза тәжірибелік сипатта жүргізілетін жұмысты атқаруда мақсатқа сай өндіретін өнімді алуды, қамтамасыз ететін қоректік орта құрылымының концентрациясын және биореакторлардың жұмысын қолайлы режимде жүргізу деп түсіну керек. Технологиялық объектілер алға қойылған міндетіне сәйкес үйлесімділіктерді мынадай түрлерге бөледі:

- Аппарат конструкциясы және олардың мөлшерін таңдап апумен байланысты жасалатын, қолайлы жобалардың міндеті, қоректік орта құрамын, түзгіш-штамдар мен оларды өсіру режимдерін іске асыру. Бұл мәселемен инженер-технолог айналысады.

- Жедел басқару міндеті – режимді параметрлердің өзгерісіне байланысты технологиялық процестердің іске асуын бақылау. Бұның мәселелерімен технологиялық процестерді автоматтандыру жөніндегі маман айналысады.

Көптеген микробиологиялық синтездің технологиялық процестері оқтын-оқтын тәртіпте жүреді. Үздіксіз өсіру әдісі, тек мал азықтық ашытқыларды өндіруде қолданылады. Қоректік орта құрамындағы заттардың ара – қатынасының ең қолайлысын таңдап алу, оқтын-оқтын жүретін процестердің үйлесімділігінің басты тәсілі болып есептеледі. Математикапық әдіспен жоспарлауды қолдану, процестің едәуір қарқындануына мүмкіндік береді. Әдетте, биомасса концентрациясы немесе белгіленген ұзақ мерзім аяқталғаннан кейін ферментация соңында мақсатпен алынған өнім сапасы, үйлесімділіктің кепілі болмақ.
Бақылау сұрақтары:

1. 
   Ферментация процесі жағдайында үйлесімділік жолдары?
   
2. 
   Технологиялық процестерді ұйымдастыру?
   

1. 
   Биохимиялық инженерия.
   
2. 
   Себінді материалдарды дайындау.
   

1. Биохимиялық инженерия – микроб биомассасының айналымдарының барлық экономикалық және техникалық аспектілерінің мәселелері кіретін жаңа пән. Оның құрамына биохимиялық процестерді өткізудің техникалық қарқындатуы мен дамуы, құрал-жабдықтардың модернизациясы, биотехнологиялық қондырғыларды жоспарлау, жобалау, құрастыру және басқару кіреді.

«Өндірістік микробиология және гендік инженерия жетістіктері» жинағының кіріспесінде айтылғандай, бактериялар, ашытқылар мен саңырауқұлақтар – молекулалық деңгейде жұмыс істеуге керемет бейімделген машина – дегенге байланысты биотехнологияның инженерлі мәселелеріне үлкен қызығушылық тууда. Олар бір рет іске қосылғаннан кейін тек керекті өнім ғана емес, сонымен бірге өздерінің көшірмелерін алуға, дәстүрлі микробиологиялық технологияларға қайта түзуге әсер ететін жаңа гендік инженерия әдістерін құруға, микроорганизмдердің өнімділігіне тікелей бақылау жасауға мүмкіндік береді. Бірақ генетикалық инженерия мүмкіншіліктерінің бәрін көрсету үшін зертханалық шыны ыдыстардағы әдістерді өндірісгегі темір реакторларға ауыстыру керек. Қазіргі кезде ірі масштабты биотехнологиялық өндірістер бар. Әртүрлі қосылыстарды алу үшін үздіксіз реакторларды, 50000 л үздікті реакторларды қолдану қалыпты деп саналады.

Оқу құралының берілген тарауында микробиологиялық өндіріс технологиясына және де оларды бақылау, қарқындату және басқару әдістеріне негізгі көңіл берілген.

Микробиологиялық өндірістің технологиялық процестері келесі сатылардан тұрады:

• 
  егінді материалды дайындау,
  
• 
  қоректік орталарды дайындау және залалсыздандыру,
  
• 
  микроорганизмдерді дақылдау (микроб синтезі),
  
• 
  қажетті (соңғы, құнды) өнімді бөліп алу,
  
• 
  препараттардың тауарлы өнімдерін алу (кептіру, ұнтақтау, стандарттау және қаптау).