Биомассаны алу және өңдеудің биотехнологиясы Шымкент, 021 Әож 557. 1: 547. Ббк 28. 072 Есимова А. М., Ибраимова Ж. К. «Биомассаны алу және өңдеудің биотехнологиясы»
жүктеу/скачать 0.95 Mb.
|
| Азот фиксирлеуші бактериялар
Атмосфераның әр шаршы километр жерінің бетіндегі ауада 8 млн. тоннадай азот бар. Мұндай мол қорды өсімдіктер де, жануарлар да тікелей пайдалана алмайды, тек микрорганизмдердің ерекше бір тобы арқылы сіңіріп, органикалық азотқа айналдыра алады. Бұл микроорганизмдер топырақта еркін және жоғарғы сатыдағы өсімдіктермен бірлесіп, симбиоз түрінде тіршілік ете алады. Әрине, атмосфера азотын тиімді жолмен пайдаға асырғанда дақылдар өнімділігін едәуір арттырады, демек, минерал тыңайтқыштарды үнемдеуге жол ашады. Азотобактердің барлығы аэробты бактериялар. Азот көзі ретінде аммоний тұздарын, нитраттарды, нитриттерді және аминқышқылдарын қолданады. Азот сіңіруші бактериялардың барлығына ортақ қасиет, егерде тіршілік ортасында байланысқан азот мол болса, олар атмосфера азотын сіңірмейді. Атмосфера азотын көк жасыл балдырлар да сіңіреді. Молекулалық азотты микроорганизмдермен бірлесе отырып бірқатар жоғарғы сатыдағы өсімдіктер де сіңіре алады. Бұлардың ішінде біршама жақсы зерттелген өсімдік бұршақ тұқымдастар. Өсімдіктер тамырына енетін түйнек бактериялары олардың тамыры бөлетін органикалық қосылыстармен қоректенеді, ал өсімдіктер байланысқан азотты қабылдайды. Азот сіңіру үшін микроорганизмге біраз мөлшерде энергия қажет. Ол АҮФ ретінде жасушада жиналады. Түйнек бактериялары азот сіңіру барысында «биологиялық отын» ретінде фотосинтез кезінде өсімдіктер клеткасында жиналатын энергияны қолданады. Азотобактер препараты Azotobacter chroococcum топырақ микроорганизмін құрайды, ол атмосфералық азотты фиксациялауға мүмкіндігі бар препарат. Azotobacter бактериялары – аэробты, спора түзбейді, топырақта еркін тіршілік ете алады. Құрғақ азотобактер препаратын өндіру технологиясы нитрагин препаратын алу технологиясы тәрізді жүреді. Азотобактердің жағымды әрекеті, оның бірқатар қымбат биологиялық ерекшелігімен анықталады: азотты фиксациялау қабілеті; соның әсерінен топырақта азоттың жалпы құрамы артады; физиологиялық активті заттар (витаминдер, ауксиндер) түзуге қабілетті, өсімдіктің өсуін қалыптастырады. Сонымен қатар, азотобактерин фунгицидті заттар бөлуге қабілетті, олар өсімдікке зиянды микроскопиялық саңырауқұлақтың өсуін тежейді. Органикалық және минералды тыңайтқыштардың үйлесімділігі тура болғанда, азотобактер препаратын қолдану эффективтілігі жоғары болады. Азотобактер қанттардың біразын көптеген спирттерді, органикалық қышқылдарды сіңіре алады. Азотобактер қоректік ортада бензой қышқылы болса жақсы тіршілік етеді. Бірақ ол клетчатканы ыдыратпайды. Клетчатка басқа микроорганизмдердың көмегімен ыдыраса, азотобактер ыдырау өнімін жақсы пайдаланып өніп өседі. Органикалық заттар құрамында сутегі мол болса, азот сіңіру үрдісі жақсы жүреді, ал оттегі мол болса, бұл үрдіс баяулап қалады. Симбиотикалық – Rhizobium туысының бактериялары тамыр түйнегінде болады, молекулярлы азоттың биологиялық функциясын фиксациялайды. Түйнек бактериялары бірқатар көмірсуларды сіңіре алады. Мұнда кейбір бактериялар қышқылдар түзеді. Олардың жасушасында фосфатаза ферменті бар. Сол арқылы олар фосфорды оның минерал және органикалық қосылыстарын сіңіре алады. Түйнек бактерияларының тіршілік ортасында витаминдер, түрлі өсуді қолдаушы заттар мол болғанда жақсы өніп өседі. Молекула күйіндегі азотты топыраққа қайтарудың, биологиялық жолынан басқа техникалық жолы да бар. Бұл химиялық реакциялардың көмегімен жүреді. Оны арнаулы зауыттарда жүргізеді. Биологиялық жолмен азотты сіңіруде ген инженериясының көмегі мол. Азотфиксирлеуші бактерия препараттарының қасиеттері. Топырақтан астықпен бірге азот әкетіледі және тек бұршақ тұқымдас культуралары топырақты азотпен байытады. Азот көзі — атмосфера, оларды сіңіруге түйнек бактериялары көмектеседі. Қазіргі кезде прокариотты азотфиксирлеуші микроорганизмнің көпшілігі белгілі. Бұршақ тұқымдас өсімдіктердің түбіндегі түйнектерді түзетін азотфиксирлеуші бактериялар Rhizobium және Bradyrhizobium туысына жатады. Түрінің аттары түбінде орналасқан түйнек түзуші өсімдіктің тегіне қарай сай келеді: Rhizobium lupini (люпин), Rhizobium trifolli (жоңыршқа) және тағы басқалары. Түйнек препараттары белсенді жағдайда ғана эффективті. Ол үшін культура көмірсулармен қамтамасыз етілуі керек, қолайлы температура мен газ алмасуда өсуі қажет. Бұл шарт субстрат тасымалдағыш дұрыс таңдалған жағдайда ғана орындалады. Ең тиімді шикізат болып торф: оның меншікті ауданы жоғары (шамамен 300м2/г), микрорганизмдердің үлкен көлемін егуге болады және оңай табылады, экономика жағынан арзан болып келеді. Кемшілігі - стандартты емес, кейбір сынамада - бактерия үшін улы зат. Өндірісте түйнек бактериясының торф препараты "Ризоторфин" шығарылады. Ризоторфин препаратын алу өндірісі келесі сатылардан тұрады. Түйнек бактериясының культурасын өсіру және сақтау Сұйық культурасын (инокульята) алу Торфты дайындау Залалсыздандыру Препаратты сақтау және инокуляциялау Өндірісті бақылау Өсіру және сақтау. Түйнек бактериясын өсіруде өсімдік экстрактын қолданады. Мұндай экстракты қосымша маннитпен немесе қантпен байытады. Тез өсетін түйнек бактериясы (ТӨБ) келесі ортада көбейеді,(г/л): Бұршақ қайнатпасы.............100; Сахароза.....................10-20; Агар........................................20; Бастапқы рН мәні........6,8; Жәй өсетін түйнек бактериясы (ЖӨБ) үшін – маннит, глюкоза қосылады. Қисық агарланған ортасы бар пробиркаға қажет штамдар егіледі және 28-300С температурада 4-10 тәулік бойы ұсталады. Содан соң тоңазытқышта 3-50С температурада сақталады. Сұйық культураны (инокуляторда) алу. Өсіру үрдісі тербелмелі шайқағыш қондырғыда колбаларда немесе 5 литрлік бөтелдерде жүргізіледі. Қоректік орта құрамы бұршақ қайнатпасынан глюкоза, немесе сахароза қосылған, тұздың сулы ерітіндісінде дайындалады, г/л: (NH4)2 SO4 - 0,5; КН2 РО4 - 0,5; К2НРО4 * 3Н2О - 0,5; MgSO4 * 7Н2О - 0,2; СаСО3 - 1; рН = 6,3 - 7. Бір қисық агарланған ортасы бар пробирканы 1 колбаға егеді. Колбадан 3-5 % сұйық культура алып бөтелдерге егеді. Өсіру үрдісінің уақыты тез өсетін бактериялар үшін 48 сағат, жәй өсетін бактериялар үшін - 72-96 сағат, 1 мл -де 8-15 млрд. жасуша болады. Содан соң ферментерде дәл осындай қоректік ортада өсіріледі (бұршақ қайнатпасының орнына бұршақ ұны пайдаланылады). Ферментерде ТӨБ үшін 0,7 — 1,5 айн./айн/мин. аэрациялаумен 24-36 сағат болады, ЖӨБ үшін 0,3 - 1 айн/айн/мин. аэрациялаумен 28-30°С температурасымен 36-48 сағат болады. Ферментерге көбік сөндіргіш қосылады. Түйнек бактериясының титрі — 5 млрд/мл. болады екен. 1-касяк (таза культурасымен қисық агарланған пробирка); 2-колба; 3-егіс материалына арналған ферментер; 4-жұмысшы ферментер; 5-торф; 6-ұнтақтағыш қондырғы; 7-буып түюге арналған аппарат; 8-гамма-залалсыздағыш камера; 9- өсіруге арналған инокулят; 10-араластырғыш; 11-термо қойма. 28 сурет. Ризоторфин өндірісінің сызба нұсқасы Торфты дайындау. Қышқылдығы әлсіз ортада (рН – 3,0 - 6,0) мәнімен ағаш торфы қолданады. Алынған торфты бөгде қоспалардан тазартады, ылғалдылығы 25-30% дейін кептіреді, 0,1 мм дейін майдалайды, сосын араластырғышқа салады, 35-40 % дейін ылғалдайды, рН = 6,8-7 болғанша бормен бейтараптайды, араластырады, полиэтилге орайды, әр пакетті 150-160 гр етіп буып-түйіп дәнекерлейді. Көлемі бойынша пакетті толтыру коэффициенті - 40-50%. Газ алмасу мүмкіндігін сақтау үшін полиэтилен пакетінің қалындығы - 0,06-0,08 мм етіліп жасалынады. Залалсыздандыру. Трофты термиялық залалсыздау тура келмейді, сондықтан өндірістік қондырғыда торфты сәулелендіру 2,5 Мрад радиациялық гамма-сәулелеуді (қуаты - 340 рад/с) мөшерлеп қолданады. Инокуляция және препаратты сақтау. Торфы бар залалсыздалған пакетке диаметрі (5-8 мм) инемен залалсыздалған сұйық инокулятты тез жүргізу мақсатымен 200-300 мм су.бағ.қысыммен ендіреді. Үрдісті автоматтандыруға болады. Иненің саңылауын лентамен жабыстырғыш желімделеді. Егу нормасы - 1гр препаратта 1 млрд. жасуша, ылғалдылығы 55-60% болады. Пакетті торф жақсы араласуы үшін 3-5 минут айналмалы жүктеу/скачать 0.95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|