Ашытқы саңырауқұлағын биостимулятор ретінде пайдалану

Ферменттер термолабилді. Олар қыздырған кезде белсенділігінен оңай айырылады. 50-60°С-де ферменттердің белсенділігі азайып, 80°С-де көпшілігінің белсенділігі жойылады. Бұл ферменттердің протеиндік табиғатымен түсіндіріледі. Ферменттердің әсер етуіне қолайлы (оптималдық) температура – 30-50°С, ал жануар тектес ферменттер үшін – 37-40°С.

Ферменттер белгілі бір орта реакциясында ғана (рН) әсер ете алады. Олардың өз белсенділігін көрсететін орта реакциясы әр түрлі. Пепсин қышқылды ортада (рН = 1,5-2,5), трипсин әлсіз сілтілі ортада (рН = 7,8-8,7), ал каталаза мен уреаза бейтарап ортада (рН = 7) әсер етеді.

Ферменттер реакция соңына дейін өзгермейді, соңғы өнімдердің құрамына кірмейді. Олар улы емес. Бұл маңызды қасиеттің халық шаруашылығының көптеген саласы үшін маңызы зор. Егер ферменттер улы болса, онда оларды ферментацияның көптеген өнімдерін алуда, әсіресе тамақ өнеркәсібі мен медицинада пайдалану мүмкін болмас еді.

Ферменттердің жіктелуі. Мыңнан астам ферменттер белгілі болуына байланысты, олардың ғылыми негізделген жіктелуін жасау қажеттігі туындады. 1961 жылы халықаралық биохимиялық одақтың арнайы комиссиясы ұсынған жіктеуге сәйкес ферменттер алты класқа бөлінеді: оксидоредуктазалар, трансферазалар, гидролазалар, лиазалар, изомеразалар, лигазалар немесе синтетазалар.

1 Оксидоредуктазалар – тотығу-тотықсыздану реакцияларын катализдейтін ферменттер. Олар әртүрлі заттардың тотығу және тотықсыздану процестерін тездетеді, микробтардың тыныс алуында үлкен рөл атқарады. Бұл топқа 180 астам ферменттер кіреді. Дегидрогеназалар – биологиялық тотығу процесін донор субстраттан сутегін айырып алу және оны оттегіне, немесе басқа акцепторға беру арқылы  жүзеге асырады. Аэробтық дегидрогеназалар сутегін молекулалық оттегіне тікелей және басқа жүйелерге тасымалдай алады. Олар оксидаза деген атау алды. Анаэробтық дегидрогеназалар субстратпен әрекеттесіп, оның сутегін айырып алады да акцепторға (ауадағы оттегінен басқа) береді. Цитохромоксидазалар молекулалық оттегінің белсенділігін арттырып, соның көмегімен белсенді тобы гемин болып саналатын тотықсызданған цитохромды тотықтырады. Каталаза аэробтық микробтардың жасушасында болады және молекуласының құрамында үшваленттік темір бар, электрон жоғалта алатын геминді ферменттер тобына жатады. Каталаза асқын сутегімен әрекеттесіп, оны тотықсыздандырады, нәтижесінде су және молекулалық оттегі түзіледі. Пероксидаза кейбір микробтардың құрамында болады және әртүрлі органикалық қосылыстардың тотығуын жеделдетеді.

2 Трансферазалар – тасымалдау ферменттері. Бұл класс 170-тен астам ферменттерді біріктіреді. Олар түрлі молекулалар арасында және олардың ішіндегі (метилдік, карбоксилдік және басқада топтар; азот, фосфор, күкірт, альдегид немесе кетонды қалдықтар және т.б.) жеке топтарды, радикалдарды, атомдарды тасымалдайды. Осы кластың өкілдеріне аминотрансферазалар, фосфаттрансферазалар және басқалары жатады. Аминотрансферазалар бір аминқышқылдарының топтарын келесілеріне көшіреді. Фосфаттрансферазалар АТФ-тағы фосфаттық қалдықты глюкозаға және фруктозаға тасымалдайды.

3 Гидролазалар – гидролиз реакцияларын, басқаша айтқанда күрделі заттардың су молекуласын қосып алып, қарапайым заттарға ыдырау процесін жеделдетеді. Гидролазалар 180-нен астам ферменттерді біріктіреді және бұл топқа: органикалық қышқылдар мен спирттерден түзілген күрделі эфирлерді ыдырататын – эстеразалар; спирттер мен фосфор қышқылынан түзілетін күрделі эфирлерді ыдыратушы – фосфатазалар, көміртегіндегі глюкозидтік байланысты және олардың туындыларын ыдыратушы – глюкозидазалар; протеиндегі пептидтік байланыстың гидролизденуін тездетуші – пептидазалар; амидтердің, аминқышқылдарының және басқада қосылыстардың гидролизін жеделдетуші – амидазалар кіреді.

4 Лиазалар – субстраттан топтарды гидролиттік емес жолмен бөліп алушы (көміртегі мен оттегінің, азоттың, күкірттің, галоидтардың арасындағы реакциялар) ферменттер. Бұл класқа 90-нан астам ферменттер кіреді, олардың ішіндегі ең маңыздылары карбоксилаза, альдегид-лиаза (альдолаза) және т.б.

5 Изомеразалар – сутегінің, фосфордың және қос байланыстардың молекулалар ішінде ауысуларын жеделдетіп, зат алмасуда маңызды рөл атқарады. Бұл топқа фосфогексоизомераза, триозофосфатизомераза және т.б. жатады.

6 Лигазалар немесе синтетазалар – пирофосфорлық байланыстардың ыдырауы (АТФ-ға немесе энергияға бай басқа пирофосфаттар) нәтижесінде қарапайым заттардан күрделі қосылыстардың ситезделуін жеделдетеді. Лигазалар протеин, нуклеин қышқылдары, май қышқылдары және басқада қосылыстардың синтезінде үлкен маңызға ие. Бұл класқа 40-тан астам ферменттер кіреді, соның ішінде аспарагинсинтетаза, глютаминсинтетаза және басқалары бар.

Бактерия және саңырауқұлақтардың ферментативтік белсенділігін өндірісте сірке, сүт, қымыздық, лимон қышқылдарын, сүт өнімдерін (сыр, ацидофилин, қымыз) дайындауда, шарап жасауда, сыра қайнатуда пайдаланады. Ыдыраудың соңғы өнімдеріне (қышқыл, сілті, көмірқышқыл газы, сутегінің түзілуі) қарап, микробтардың қандай топқа жататындығын анықтауға болады. Олардың біреулері көмірсуларды қышқыл және газ түзе ферменттесе, келесілері протеиндерді индол, аммиак, сутегін түзе ыдыратады. Микроорганизмдердің ферментативтік процестерін білу қоздырғыштың түрін анықтауға, демек дұрыс диагноз қойып, ауруды дер кезінде тануға мүмкіндік береді.

Ашытқы саңырауқұлақтарының көбі спирттік ашу процесін жүргізеді (сурет -1). Құрамында ақуыздар мен В витаминдері бар. Шарап, сыра ашыту мен нан пісіруде, ауыл шаруашылығында (азықтық ашытқылар) кеңінен қолданылады. Сыра ашытқылары медицинада зат алмасу процесі бұзылғанда, В витамині жетіспегенде және т.б. кезде қолданылады. Азықтық ашытқылар ағаштардың қалдығынан, күнбағыс қауыздарынан және сабандардан өндірілетін саңырауқұлақтар. Құрама жем құрамына, концентраттарға және ақуызды, витаминді және минералды қоспа ретінде пайдаланылады.

Ашытқылар сүтқышқылды өнімдерді алу үшін, сүтті ашыту үшін, қамырдың көтерілуін тездету үшін, сусындар (квас, сыра, қымыз) өндірісінде және сорпа дайындау үшін қолданылады.

Ұн өнімдерін ашыту үшін:

1) ашытқы;

2) уыт (мальтоза);

3) бір тәулік тұрған  қамыр қалдықтарынан алынған  қарабидай ашытқысы қолданылады.

Сурет -1. Ашытқы саңырауқұлағы

2. Азықтық ашытқының жалпы сипаттама

Ашытқы дегеніміз — тағамдық ортаға қосқанда ашу процесін түзетін кез келген органикалық зат. Бұл мағынада аспаздық тәжірибесінде ашытқыларға шарап сірке суы, құрғақ, қышқыл жүзім шарабы, сыра жатады.

Азықтық ашытқылар өңделетін табиғатына байланысты кандида, трихосспоры культурасын қолданады. Культураны таңдағанда оны өсу жылдамдығына бақылау керек және биомассаның құрамына ақуыздар, витаминдер көп мөлшерде болуы тиіс. Азықтық ашытқыны қоректік шикізаттан алады және оларды бірнеше топқа бөлуге болады.

1.Құрамында көмірсу бар  шикізаттардан (орман шаруашылығының  қалдықтарының гидролизаты, целлюлоза  өндірісінің сульфидттік қалдықтары);

2.Көміртегінің қышқылды  спирт қоспалары бар табиғи  және синтетикалық субстраттар (спирт өндірісінің қалдықтары, синтетикалық өндірісінің қалдықтары);

3. Көмірсутегі (мұнай, парафин  ж/ә табиғи газ) мысалы: Таусон  орыс ғалымы дәлелдеген көптеген  бактериялар мен саңырауқұлақтар  көмірсутегін пайдаланады. Мысалы  майды гидролиздейтін микробактерийлер  гексан көміртегін, актан және  парафин көміртектерін пайдаланады. Микроорганизмдердің биомасса шығуына  парафинді қолданғанда құрғақ  затқа есеппен 50-70% болады. Ашытқыларды шығару өндірісінде қоректік ортаның құрамына көміртегісі бар орталар қолданылады. Мысалы: әлсіз қышқылдар көмегімен алынған ағаш гидролизаты. Құрамында 2-3,54 редуцирлейтін заттар бар. Егер алдын ала спирт алатын болса, онда редуцирлейтін заттар мөлшері 0,5-0,7%-ға дейін азаяды. Риж әдісі бойынша консентрацияланға H2SO4 көмегімен алынған ағаш гидролизаты бойынша древесина құрамына 5-7% редуцирлейтін заттар бар. Целюлозаны алғаннан кейін сульфидтік белок құрамында 2,6-2,8 % редуцирлейтін заттар бар. Ал спиртті алғаннан кейін 0,5-1,11% редуцирлейтін заттар болады. Милассалық спирттік барда құрамында 5-7 құрғақ заттар бар, соның ішінде 2-3 % ашытқыллар қолданылады. Ортада сұйық парафин концентрациясы 0,8-1,5% болады. Қоректік ортаны дайындағанда көміртегінің мөлшерін биомассаның шығуына байланысты анықтайды. 100кг глюкозада 49-59 кг құрғақ ашытқылар алуға болады. Сірке қышқылында және оның тудыратын ашытқыларының шығыны 33-35% құрайды. Қоректік ортада азоттың мөлшерін биомассада күтілетін азот мөлшеріне есептейді. Егер 100 кг ашытқы алу үшін құрамында 50% протеині бар қоректік орта керек, онда бұл биомассаның түзілуіне 8 кг азот керек. Егер егінді материалмен белгіленген сатыда биомассаның 5% егілсе, онда енгізілген азоттың мөлшерін алып тастау керек.

Лабораторияда ашытқы культурасын өсіру 8-10 % солод ортасында алдымен 50-100 мл колбада, содан соң Пастер колбада 24 сағат ішінде 300 С температурада  рН 4,5-5,5. Содан кейін культураны өндірістегі аппараттың жұмыстық көлеміндегі бар қанттың 10%-ке жеткенге дейін егінді материал алғанша инокуляторда көбейтеді. Азықтық ашытқыны негізінен ферментация үздіксіз әдісі бойынша жүргізеді. Ашытқыны өсіретін Лефрансуа аппараты кеңінен қолданылады және онда культурамен қоректік орта көбіктелген күйде болады. Биіктігі

13 м диаметрі 7 м көлемі 320 м3. Құрамында целюллоза бар субстраттар алынған азықтық биомасса. Ашытқыда 12% нуклеин қышқыл тез өсетін бактериалар 16% адамның көректенуіне тәулігіне 2 г нуклеин қышқыл қажеттілік нормада болу қажет. Организмде өте күрделі ыдырайды. Ашытқы ішінде целюлоза белсенділігі бар түрлері аз кездеседі. Древесина гидролизаты алынған ашытқы целюлозаны және гемицелюлозаны сіңіре алады. Древисина гидролизінің басқа да өнімдерін пайдаланғанда саңырауқұлақтар 2 есе көп береді. Пеницилиум тобына жататын саңырауқұлақтар биомасса шығуына 60%  болады [1].

2.1. Азықтық ашытқының қолдану тарихы

1973 ж дүние жүзіндегі  ең алғаш азықтық ақуыздар  зауыты (жылына 70 000 т.) іске қосылды. Шикізат ретінде мұнайдан бөлініп  алынған алкандар және көмірсуларда  тез өсуге қабілетті ашытқылардың  бірнеше түрі қолданылды: Candida maltosa, Candida guilliermondii, Candida lipolytica. Кейіннен мұнай өңдеуден қалған қалдықтар ашытқы ақуызын өндіру үшін негізгі шикізат болды, өндіріс 80 жж. қарқынды дамып, өнімі 1 млн. т. құрады. Бірақ әріқарай мұнай көмірсуларында өсетін ашытқы ақуызының өндіріс масштабы күрт төмендеді. Бұған 90 ж-ғы экономикалық кризис және де өндіріске байланысты көптеген спецификалық проблемалармен байланысты. Осы мәселелердің бірі ол – канцерогенді қасиетке ие дайын азықтық өнімді мұнай қалдықтарынан тазарту қажеттілігі. Біздің елімізде ақуыз қоспаларының негізгі көзіне жататын сояны өсіруге жарамды аудандар өте аз. Сондықтан n-парафиндерде ашытқылардың көп тонналық өндірісі орнаған. Жылына 70-тен 240 мың т -ға дейін ақуыз өндіретін бірнеше зауыт жұмыс істейді. Шикізат ретінде тазартылған сұйық парафиндер қолданылады [2] .

Ақуыз продуценттерін культивирлеуге арналған көмірсу көзінің бірі-метил спирті жатады. Оны ағаш, сабан, қала қалдықтары сияқты субстраттарда микробтық синтез әдісімен алуға болады. Субстрат ретінде метанолды қолдану оның химиялық құрылымына байланысты қиындық тудырады: метанол молекуласында көміртегінің бір атомы бар, ал көпшілік органикалық қосылыстардың синтезі екі көміртегілік молекулалар арқылы жүзеге асырылады.

Көміртегінің және энергияның жалғыз көзі ретінде метанолда ашытқылардың 25 жуық түрі өсе алады, соның ішінде Pichia polymorpha, Pichia anomala, Yarrowia lipolytica. Бұл субстратта ең жақсы продуценттерге бактериялар кіреді, себебі олар минералды тұздар қосылған метанолда өсе алады [3].

2.2 Азықтық ашытқының өнімі – ақуыз

Ақуыздар — жасушаның ең маңызды макромолекулаларының бірі. Оның элементтік құрамын, құрылысының теориясын алғашқылардың бірі болып зерттеген және «протеин» (protein – бірінші) деп атауды ұсынған голландия химигі және дәрігері Г.Я. Мульдер (1802-1880) болатын.

Ақуыздар аминқышқылының тізбегінен тұрады. Ақуыздар тірі организмның құрамына кіріп қажетті маңызды функцияны атқарады. Ақуыздарды құрылымы және функционалды атқаратын қызметіне қарай бөлу қиын. Ақуыздарды құрамына, қышқылдығына қарай ақуыз емес топтарына қарай бөлген. Демек, ақуыздар 2-ге бөлінеді: жай (протеин) және күрделі (протеин). Жай ақуыздар гидролиздегенде тек аминқышқылын түзеді. Жай ақуыздарға альбумин, склеропротеидтер жатады.

Күрделі ақуыздарға ақуызбен нуклеин қышқылының комплекстері (нуклеопротеидтер), полисахаридтермен ақуыз комплестері (гликопротеидтер), липидтер (липопротеидтер), бояғыш заттармен (хромопротеидтер), фосфор қышқылының қалдықтарымен (фосфопротеидтер), ауыр мателдардың иондары (металопротеидтер) жатады. Ақуыздар молекуласының формасы бойынша глобулин және фибрилді деп бөлінеді. Ақуыздар реакцияға түскенде әр түрлі түске боялады, сондықтан оларды сапалық анализ жасаумен анықтайды. Ақуыздардың (пептидтер) қасиеті – олардың құрамына кіретін аминқышқылдардың табиғатымен және мөлшерлік қатынастарымен анықталады. Ақуыз молекуласында аминқышқылдары бір-бірімен пептидтік байланыс арқылы байланысып үлкенді кішілі полипептид тізбегін түзеді.

Жоғары молекулалы қосылыс құрамына жүзге тарта пептидтік байланысы бар қосылыстар пептидтер деп аталады да, молекулалық массасы 10000 а. е. м. Da құрайды(көміртек бірлігі).

Пептидтік байланысы жүзден асатын пептидтер ақуыздар деп аталады да, салыстырмалы молекулалық массасы 10000-нан бірнеше млн-ға дейін жетеді. Пептидтік байланысты аминқышқылдарының поликонденсациялануы деп қарастыруға да болады, яғни жоғары молекулалы қосылыс ақуызбен қатар, шағын молекулалы су түзіледі.

Қазіргі кезде табиғатта анықталған аминқышқылдардың жалпы саны 300-дей, бірақ ақуыз молекулаларында олардың тек 20-α- аминқышқылдары ғана кездеседі. Бұл аминқышқылдарды ақуыздық, протеиндік аминқышқылдары деп атайды. α-аминқышқылдарының барлығының құрылысына жалпы алғанда бір-біріне ұқса, олар амин тобынан, көмірсутектен, карбоксил топтарынан құрылған қаңқадан және ортаңғы көміртек атомымен α орны бойынша байланысқан радикалдан тұрады.

Сүт өндіретін көптеген елдерде – cарысуды утилизациялаудың дәстүрлі әдісіне оны жануарларға беру жатады. Сарысу ақуызының жануар ақуызына конверсиясының деңгейі жоғары емес (1 кг жануар ақуызын жасау үшін 1700 кг сарысу қажет). Соңғы 10-15 жыл ішінде ультрафильтрация әдісімен сүт сарысуынан жоғары сапалы ақуыздар бөліп алынып жүр, олардың негізінде құрғақ майсыздандырылған сүттің алмастырғыштарын және басқа өнімдерді жасайды. Концентраттарды тағам қоспалары, сондайақ балалар тағамы ретінде де қолдануға болады.