«биотехнология негіздері» пәнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені

Бұл кептіру тәсілі материлға жылуды кептіргіштің ыстық бетімен түйісу арқылы жүзеге асырылады. Бұл жағдайда ауа кептіргіште буланған ылғалды мұнарадан шығару үшін қолданылады, яғни ылғал жұтқыш болып табылады.

Материалдың әр түрі қабаттарында температура әр түрлі: ең жоғары температура қыздырғыш бетімен түйісетін қабатта болады, ең төмен температура – сыртқы қабатта.

Кептіру процесінде ылғалдың үлесі біртіндеп қыздырғыш бетімен түйісетін қабаттардан өнімнің сыртқы қабаттарына қарай ұлғаяды. Қыздырғыш беті температурасы 100 °С-ден астам судың буымен жылытылады, сондықтан материалдың ыстық бетпен түйісетін қабаттарының температурасы осы температураға дейін көтерілуі мүмкін. Нәтижесінде дайын өнімнің сапасы төмендейді.

Контакттік әдіспен тағам өнімдерін кептіру вальцовый кептіргіш қондырғыларында жүзеге асырылады. Бұл қондырғыларда өнім қызу жазық немесе цилиндр түріндегі бетпен тікелей түйіседі (конттактте болады).

Инфрақызыл сәулелермен кептіру.

Өсімдік тектес тағам өнімдерін кептіру үшін қысқа толқынды (толқын ұзындығы 1,6-2,2 мкм) инфрақызыл сәулелер қолданылады. Бұл тәсілмен кептіру кезінде материалға конвективтік тәсілмен кептірумен салыстырғана 30-70 есе қуатты жылу ағыны беріледі.

Бұл тәсілмен кептіргенде алдымен өнімді минус 25 градусқа дейін мұздатады, содан соң жылу беріп ыздырады. Бұл жерде мұзға айланған су бірден буға айланып ұшып кетеді (сублимация процесі) Қыстың күні жуылған кірді кептіру сублимациялық тәсілдің мысалы болып табылады.

Сусыздандыру - құрғатқыштармен немесе термиялық өңдеумен газдардан, органикалық сұйықтардан және қатты заттардан суды ажырату технологиялық операциясы.

Өнімді сусыздандыру кептіру, табиғи жолмен күнге қыздыру немесе арнайы пештер мен аппаратарда жүзеге асады. Ақырғы әдіс тиімдірек, өйткені кептіру кезінде өнімнің витаминді белсенділігі төмендейді.

Сусыздандыру әдісімен концентрлеу өнімдегі суды 8-15% -ға дейін төмендетуіне негізделген. Өнімдегі судың осындай мөлшерінде микробтар қоректік заттар алатын, микробты клетка мен тамақ өнімдерінің арасында зат алмасу процесі мүмкін емес болады. Нәтижесінде, кептірілген өнімде микробтардың өсіп көбеюі тоқтайды. Бірақ, сусыздандыру жоғарғы емес температурада өтсе, өнімдегі ферменттер белсенділігін сақтап қалады, солардың ықпалымен кейбір тағамдық заттардың ыдырап кетуі мүмкін. Сондықтан, мысалы, көкеністерді кептірер алдында оларды 1-2 минутқа қайнап тұрған суға салады немесе ыстық бумен өңдейді. Өңдеу нәтижесінде ферменттер жойылады да, көкеністерде С витамині жақсы сақталады.

Ферменттердің толық жойылуы сульфитациямен өңдегенде, яғни күкіртті газбен өңдеу барысында жүзеге асады. Сусыздандыру сүт өнімдерін (құрғақ сүт, қаймақ т.б.), көкеністер (кептірілген сәбіз, картоп, орамжапырақ, сарымсақ т.б.), жемістер (кептірілген жеміс). Кептірілген өнімдер орамамен қапталады. Әсіресе, майлы заттарға бай герметикалық орама маңызды. Олар үшін қатты ыдыс (сүт өнімдері) немесе парафинирленген қағаз ыдыс (тағамдық концентраттар) қолданылады.

Консервілеудің химиялық әдісі басты түрде балық және ет өнімдерін тұздау және көкеністер мен жемістерді қант салып консервілеу. Ас тұзының консервілеудегі басты қызметі ол суды сіңіріп алады, ал ол өз кезегінде бактериялардың өсуін тежеп, шіру процесін бөгейді. Тұздалған етте хлорлы натрий 6-12% -дан аспауы керек. Тұздау кезінде өнімдердің нәрлілігі төмендейді, ал кейбір жағдайларда тіпті олардың органолептикалық ерекшеліктері мен жұғымдылығы нашарлайды.

Жалпы, өнімді сусыздандыру - табақта кептіру, жылытқышы бар ленталық конвейерде, кептіру аппаратына газ тәрізді жылытқыш агентті жіберу арқылы, вакуум-кептіргіш шкафтарда, барабанды және шашыратқыш кептіргіштерде өтеді.
Дәріс № 19-20. Өнімнің модификациялық жолы. Өнімнің тұрақтандырылуы.
Өзгергіштік заңдылықтары.

Тұқым қуалаушылық сияқты өзгергіштік те барлық тірі организмдерге тән. Өзгергіштік дегеніміз — организмнің бойындағы түрлі белгілер мен қасиеттердің сыртқы орта факторларының әсерінен өзгеруі, соған байланысты ол жаңа белгі-қасиеттерге ие болады немесе өзінің кейбір белгі-қасиеттерін жоғалтады. Өзгергіштіктің екі түрі бар, олар: 1) фенотиптік немесе тұқым қуаламайтын өзгергіштік, бұған модификациялық өзгергіштік жатады; 2) генотиптік немесе тұқым қуалайтын өзгергіштік; бұған мутациялық және комбинативтік өзгергіштіктер жатады.

Генотиптері ұқсас, бірақ әр түрлі орта жағдайларында өсіп дамитын организмдердің фенотиптері түрліше болып қалыптасады. Дарақтардың осылайша фенотипті жағынан әр түрлі болып өзгеруін модификациялық өзгергіштік деп атайды. Модификациялық өзгергіштіктің өзі белгілі бір реакция нормасымен шектеледі, яғни организм белгілерінің өзгеруінің белгілі бір шамасы болады. Мысалы, сиырдың үш қасиетін алайық: оның сүттілігі азығы мен күтіміне тығыз байланысты. Дұрыс рацион құрып, қажетті мөлшерде азықтандыра отырып оның сүтін молайтуға болады. Бұл тез және көп өзгеретін қасиет. Ал сүтінің майлылығы сүттілікке қарағанда азық және күтім жағдайларына аз мөлшерде байланысты және ол сиырдың тұқымына тән біршама тұрақты қасиет. Дегенмен, құнарлы азық беру арқылы оны да аздап өзгертуге болады. Анағұрлым аз өзгеретін, тұрақты белгі — сиырдың түсі. Бірақ сиыр жүнінің түсін сыртқы орта жағдайларына мүлдем байланыссыз деуге болмайды, ол да аздап болса өзгереді. Бұдан біз қандай белгі-қасиет болсын сыртқы ортаның әсерінен белгілі бір мөлшерде модификациялық өзгергіштікке ұшырайтындығын көреміз. Модификациялық өзгергіштік организмнің көбею жолдарына, қандай биологиялық түрге жататындығына және өсу ортасына байланысты. Ол жер бетіндегі барлық тірі организмдерде болады. Модификациялық өзгергіштік генотиптің өзгеруіне байланысты емес, сондықтан олар тұқым қуаламайды. Бірақ гендердің қызметіне және ферменттердің белсенділігіне әсер етуі мүмкін. Мысалы, төменгі температурада кейбір ферменттердің белсенділігі кемиді. Соған байланысты зат алмасу процесі өзгереді де, организмнің өсіп-дамуы баяулайды. Олай болса, сыртқы орта факторларының әсерінен көптеген физиологиялық, биохимиялық және морфологиялық процестер өзгереді. Бірақ бұлар тек фенотиптік қана өзгерістер. Себебі мұндай жағдайда гендердің құрылымында ешқандай өзгеріс байқалмайды. Тағы да бір айта кететін жай, жоғарыда келтірілген модификациялық өзгергіштіктің реакция нормасы, яғни белгі-қасиеттердің өзгеру шамасы генотип арқылы анықталады.

2-сурет. Бидай масағындағы масақшалар санының өзгермелі нұсқа қисық сызығы.

М — орташа шама, Х — вариант, — варианттардың кездесу жиілігі, n — варианттар саны, — жиынтық. Бұл формула бойынша жоғарыда аталған бидай масақшаларының вариация қатарының орташа шамасын былай есептеп шығарамыз. Сонымен, орташа арифметикалық шама 17, 13-ке тең болып шықты. Алайда, орташа арифметикалық шама өзгергіштіктің сипатын анық көрсете алмайды. Себебі орташа шамасы бірдей екі вариациялық қатардың өзгергіштігі әр түрлі болып келуі мүмкін. Белгінің өзгеру деңгейін сипаттайтын келесі бір көрсеткіш — ол орташа квадраттық ауытқу (— сигма). Оны мына формула бойынша табамыз. Мұнда орташа шамамен әр жеке варианттардың айырымдары квадраттарының жиынтығы (n — 1)-ге бөлініп, түбір астынан шығарылады. Математикалық статистиканың заңдылығы бойынша кез келген кездейсоқ шама орташа шамадан Ғ 3,0-дан артыққа ауытқымауы керек. Сондықтан орташа квадраттық ауытқудың негізінде орташа арифметикалық шаманың қателігі (М Ғ m) анықталады. Ол мынадай формуламен есептеледі. Ең соңында, осы көріністердің негізінде пайыз бойынша белгілердің өзгергіштігі анықталады. Оны вариация коэффициенті (V) деп атайды. Ол мына формуламен есептеледі. Мысалы, бидайды алып, екі белгісінің — масағының ұзындығы мен масақшалар санының модификациялық өзгергіштігін зерттейік. Аталған белгілердің вариация коэффициенттерін салыстыру арқылы олардың өзгеру шамасын анықтай аламыз.

Сонымен, модификациялық өзгергіштікке нақты сипаттама беру үшін зерттелетін объект бойынша алынатын дарақтардың саны көп болуы керек. Сонда ғана жоғарыда көрсетілген статистикалық әдіс өзінің оң нәтижесін береді. Бұған көз жеткізу үшін арнайы зертханалық жұмыс ұсынылып отыр.

Трансгендер немесе гені өзгертілген дақыл – (ГӨД) /генно модифицированный/, – бұл ДНҚ-на басқа ағза организмнің гені орналастырылған өнім. Яғни, өсімдік немесе жануардың бастапқы генін өзгерту арқылы алынған суық пен ыстыққа төзімді, өнімділігі жоғары, зиянкес жәндіктер, саңырауқұлақтар жей алмайтын, бактериялық аурулармен ауырмайтын жаңа өнім. Жалпы барлық тірі организмнің негізі болатын белоктар – реттеліп орналасқан аминқышқылдарының тізбегінен тұрады. Бір белокта жүзден бірнеше мыңға дейін аминқышқылы белгілі реттілігін қатаң сақтай отырып орналасады. Бұл тізбектің әр бөлігінің кәдімгі адамның мүшелері сияқты өзінің атқаратын қызметі бар. Біреуі суықты сезсе, екіншілері түске, үшіншілері жарыққа, төртіншісі көбеюге жауапты т.с.с кете береді. Генетиктер осы тізбектің құпиясын ашып қай аминқышқылы неге жауапты екенін анықтаған. Содан соң, керек емес (суыққа, ыстыққа, құрғақшылыққа төзімсіз, құрт құмырсқаны қызықтыратын) ДНҚ бөлігін алып тастап, орнына басқа өсімдік не жануардан алынған төзімді ДНҚ фрагменттерін орналастырған.

Ең алғашқы трансген помидор 1994ж АҚШ та жасалыпты. Бұл помидордың ДНҚ-на солтүстік америкалық камбаланың гені орналастырылған. 1 жылдан соң америкада жасалған трансгеннің саны 9-ға жеткен: қоңыз жемес үшін колорадо қоңызының гені қосылған картоп, камбала гені қосылған аязға шыдамды жүгері, сарышаян генін қосқан құрғақшылыққа төзімді бидай т.б. өнімдер. Бұл өнімдер қатаң табиғат жағдайларында да өсе береді, ешқандай күтімді қажет етпейді және ең бастысы 10есеге дейін арзанға түсіп, шаш етектен табыс әкеледі. Бүгінгі күні 100 ден аса ГӨД дақыл жасалған. Бізге шетелден /әсіресе, АҚШ пен Қытай/ әкелінетін ет пен балық консервілері, сүт өнімдері, полуфабрикаттар 60% ы ГӨД соядан тұрады өсімдік майы, кондитер өнімдері ГӨД дақылдардан жасалады. Тіпті, кейбір зерттеулер біз жақсы көретін «Nestle» (шоколад, кофе, балалар тағамы), «Coca-cola» («Спрайт», «Фанта», «Кока-кола»), «Danon» (йогурт, кефир, ірімшік, балалар тағамы), «Kelloggs» (дайын тамақ өнімі), «Unilever» (балалар тағамы, майонез, соус), «Mars» («M&M», «Snikers», «Twix», «Milky Way», «Mars» шоколадтары) құрамында да ГӨД ингридиенттері барын көрсеткен.

Енді осы өнімдердің қауіпсіздігі қандай? Бұл сұраққа келгенде оқымыстылар пікірі 2-ге жарылуда: бір тобы — осы уақытқа дейін адамдарға кері әсері анықталмағанын айтып, ары қарай дамытуды қолдайды. Екінші топ /бұлар көптеу/ трансгенмен қоректенген жануарларда әртүрлі ақаулар дамығанын айтып қарсы пікір айтады. 2ші топ дәлел ретінде бірнеше тәжірбиелер нәтижесін келтіреді: трансгенмен қоректенген егеуқұйрық тұқымдарының 1ші буынының 50%-ы өліп қалса, қалған бөлігі арасында бедеулері көп болған және мінез құлқы өзгеріп, аналық инстинкт бұзылуы, агрессивтілік жоғарылауы байқалған. Кейбіреулері өздерінің баласын жеп қойған /әдетте, кеміргіштерге тән емес/. Зерттеу бойынша көптеген трансгеннің құрамында антибиотиктерге төзімді және аллергия шақыратын гендер ұшырасқан. Яғни, ГӨД дақылдармен қоректенген адамдарға антибиотик әсер етпейді деген сөз. Кейбір трансгендер ішек арқылы сіңіп, қанға өтеді, ал, жүкті әйелдің іштегі баласына өтіп, гендік құрылымын өзгертіп әртүрлі кемістік, ақауларға әкелуі мүмкін. Организмді улайтын, гендік мутацияға әкелетін, қан жүйесі, бауыр, ми, көбею мүшелерінің ауруларын шақыратын трансгендер де бар екен. Қазіргі дайындалатын трансгендердің 80% ірі қара мен құстарға қорек ретінде пайдаланды. Демек ГӨД дақыл ағзаңызға тікелей жемесеңіз де, оны жеген жануар өнімін /ет, сүт, жұмыртқа/ тұтыну арқылы түсуі мүмкін.

Биотехнологияның негізгі объектісі – тірі жасушалар, атап айтқанда жануар, өсімдік текті жасушалар және микробтар немесе олардың биологиялық белсенді метаболиттері.

Мыңдаған жылдар бойы, шаруашылық және қоғамның дамуы нәтижесінде адамдардың өмір сүру ортасы, таза табиғаттан біртіндеп табиғи антропогендік және антропогендікке айналды. Табиғи үрдістер ортаның қасиеті емес, сонымен қатар қоғам және табиғаттың қарым-қатынысының мәселелері. Табиғатты пайдаланудың әр-түрлі әлемдік, аймақтық, жергілікті деңгейдегі табиғи үрдістері мен жағдайларға байланыстылығы бақыланып отырды.

XXI ғасырдағы әлемдік жүйедегі өзінің өзектілігі алдынғы орында тұрған, табиғатты пайдаланудың экология-экономикалық мәселелері болып тұр. Бүгінгі таңда Қазақстан Республикасы табиғатты пайдаланудағы дағдарыстың себепшісі, ұлттық экономика саласындағы соның ішінде ауыл- шаруашылығын экология-экономикалық тиімді пайдалану механизмдері әлемдік талаптарға сай келмеуінде жатыр. Еліміздің көптеген аймағындағы жерлердің 66% пайызы тың және тыңайған жерлерді игеру кезінде дағдарысқа ұшыраған, оны қайта қалпына келтіру көптеген қаржы мен ұзақ уақытты талап етеді. Ауыл-шаруашылық жерлерін тиімді әрі экология-экономикалық жағынан таза өнімдер алу үшін білікті де білімді мамандар қажет. Елімізде 2007 жылы Елбасының тапсырысы бойынша «Экологиялық кодекс» жанданып және барлық қоршаған ортаны қорғауға байланысты талап пен іс-шараларды жүзеге асыруда осы құжат басшылыққа алынды.

Ауыл-шаруашылық өндірістері мен жерді ұтымды пайдалану, қоршаған ортаға зиян келтірмейтін экологияға негіздеу және еңбек өнімділігінің артуына тікелей әсер етеді. Өз дәрежесіндегі экономикалық ынталандыру ауыл-шаруашылық инновациялық технологияларды енгізуге жағдай жасайды. Елбасы жолдауында дамыған 50 елдің қатарына қосылуымыздың бірден бір жолы ауыл шаруршылығын дамыту маңызды мәселелердің бірі болып табылады. Ауданның әлеуметтік дамуы жылдан жылға артып келеді, оның басты дәлелі жерді тиімді пайдалану, ортаны қорғауды ғылыми негізде жоспарлау, құқықтық ережелерді дайындау, экономикалық ынталандыру.

1. Энергия көздерін алуда жасыл өсімдіктердің фотосинтездік қабілетін пайдалану.

2. Энергия көздері ретінде сутегін пайдалану
1. Энергия көздерін алуда жасыл өсімдіктердің фотосинтездік қабілетін пайдалану.

Қазіргі кездерде адамзат үшін қажетті энергия көздері ретінде табиғи қазбалы байлықтар: мұнай, газ, көмір, уран сияқты заттар кеңінен пайдалануда. Бірақ та, уақыт өткен сайын табиғи байлықтардың қорлары азайып, таусылу қауіпі туындауда. Кейбір табиғи қазба байлық көздері өте аз елдерде энергетикалық кризис сезіле басталды. Осының бәрі жасанды, яғни қайта толықтырылатын энергия көздерін іздестіру қажеттігіне алып келеді.

Дүние жүзіндегі энергия көздерінің сарқыла бастауына байланысты, энергоэкологиялық мәселені шешуде таусылмайтын немесе қайта өндірілетін энергия көздерін пайдаланудың маңызы зор. Осы бағытта Қазақстанда күн және жел энергияларын пайдаланумен бірге биоэнергетиканы пайдаланудың да зор мүмкіндіктері бар. Өйткені, респубикада мал және құс шаруашылықтары қалдықтарының жылдық құрғақ массасы 22,1 млн. Тоннаны құраса, бұл 8,6 млрд, куб биогаз өндіруге мүмкіндік береді. Қазақстанда жылына өсімдік қалдықтары 17,7 млн. Тонна көлеміне қалса, олардың құндылық эквиваленті 14-15 млн. Тонна шартты отынға немесе 12,4 млн. Тонна мазутқа тең келеді екен. Ауылшаруашылық дақылдарынан биоотын, атап айтқанда биоэтанол дайындаудың да болашағы зор деп есептелінеді. Осы мақсатта 2006 жылдың қыркүйек айынан бастап Солтүстік Қазақстан облысында астық өнімдерін терең өңдеуге бағытталған «Биохим» кәсіпорны өз жұмысын бастаған. Бұл ТМД мемлекеттерінің ішіндегі осы бағыттағы алғашқы және қазіргі кезге жалғыз кластер болып табылады. Аталған кәсіпорынның өндірістік қуаттылығы жылына 57 мың тонна биоотын өндіруге қабілетті деп есептелінеді.

Энергия тапшылығын азайту мақсатында көптеген елдерде атом энергия станциялары салынуда. Алайда, атом энергиясын өндіруге қажетті уран көздері де жер шарында көп емес. Сондықтан ғалымдар жасанды энергия көздерін табу мақсатында көп ізденіс жұмыстарын жүргізуде. Осы бағытта жүргізіліп жатқан жұмыстар қатарына күн сәулесін пайдалану, жел және геотермиялық энергияларды пайдалану сияқтыжұмыстарды атап өтуге болады. Бірақ оларды пайдалану үшін жасап шығарылған қондырғылардың тиімділіктері әлі де төмен дәрежеде.

Табиғатта күн сәулесі энергиясы көзін, органикалық заттарды пайдалану арқылы химиялық энергияға айландырудың табиғи жолы бар екендігі айқындала бастады. Бұл мүмкіндіктің негізі ретінде жасыл өсімдіктерде жүретін фотосинтез құбылысын атауға болады. Ғалымдардың есептеулері бойынша жер шарындағы мұхиттар мен теңіздерді қосып есептегенде, жасыл өсімдіктердегі энергия көздері жыл сайын жағатын көмір энергиясынан 100 есе көп екендігі анықталған. Тек қана жер шарында қазіргі кезде өсіп тұрған ағаштардағы энергия қуаты, барлық табылған газ, мұнай және көмір қуаттарын қосып есептегеннен артық екендігі мәлім болды. Қазбалы байлықтармен салыстырғанда, жасыл өсімдіктердің қорын қайта қалпына келтіріп отыруға мүмкіндік бар. Бұл дегеніміз, жасыл өсімдіктердің фтотсинтез қабілеті арқасында түзілген органикалық заттардан алынған энергия көздерін пайдалана келе, адамзат келесі жылдары да осындай энергия алуды жоспарлы түрде жүргізу мүмкіндігіне ие бола алатынын білдіреді.
2. Энергия көздері ретінде сутегін пайдалану.

Бензин немесе көмір отындарымен салыстырғанда сутегін энергия көзі ретінде пайдаланудың пайдалы жақтары өте көп. Атап өтер болсақ, сутегі экологиялық тұрғыдан өте таза, қауіпсіз болып табылады. Сутегін пайдаланып оны энергия алу үшін жаққан кезде тек қана су түзіліп, ешқандай басқа зиянды күл немесе канцерогенді заттар бөлінбейді. Қуаты жағынан сутегі ешқандай жоғары сапалы бензиннен төмен болмайды. Бірақ та, қазіргі кезде жер шарында сутегі қоры өте аз болып табылады. Соңғы кездерге дейін сутегі суды электролиздеу арқылы алынып келінді. Алайда, бұл әдіс көп мөлшерде электр эенергиясын қажет етуі себепті, экономикалық тұрғыдан өзін-өзі ақтай алмайды. Сондықтан, өнеркәсіптік мақсатта сутегін, негізінен, табиғи газдан алады. Мұндай жолмен алынған сутегінің өзіндік құны суды электролиздеу жолымен алынғанмен салыстырғанда 2-3 есе арзанға түседі. Осындай жолмен жер шарында жылына орта есеппен 30 млн. Тоннадан артық сутегі алынады. Бірақ, табиғи газ қорының да азая бастауына байланысты, мұндай жолмен сутегін алудың да келешегі жоқ деп есептеуге болады. Сондықтан ғалымдар сутегі алудың жасанды жолдарын қарастыруда.

Жасыл өсімдіктерде жарық жнергиясы әсеріменб фотосинтез нәтижесінде, оттегінің бөлініп шығатыны белгілі. Ал мұндағы сутегі қайда кетеді? Оның, ерекше тасымалдаушылар көмегіменб көмірқышқыл газының қант түзілуіне тікелей қатысатыны анықталған. Мұнда хлоропластардан бос күйіндегі сутегін шығару үшін міндетті түрде ерекше фермент-гидрогеназаның болуы шарт екені анықталған. Сондықтан құрамында гидрогеназа ферменті бар микроорганизмдерді жапырақтан бөлініп алынған хлоропласт суспензиясына қосу, хлоропластардың жарық энергиясы көмегімен сутегін шығаруына мүмкіндік туғызады.