Ашытқы саңырауқұлағын биостимулятор ретінде пайдалану

Сарысудың сүт қанты – лактоза да өндіріледі, ол тағам және медицина өндірісінде пайдаланылады. Сонымен қатар сарысуды өндірістік өңдеу көлемі оның жалпы өндірісінен 50-60%ды құрайды. Осыдан жоғары бағалы сүт ақуызы мен лактозаның үлкен шығыны анық байқалады. Оған қоса, қалдықтарды утилизациялау проблемасы туындайды, өйткені сарысудың табиғи ыдырау процесі өте баяу жүреді.

Сүт сарысуының лактозасы микроорганизмдердің көптеген түрлері үшін энергия көзі бола алады, микробтық синтез(органикалық қышқылдар, ферменттер, спирттер, витаминдер) және ақуыз биомассасы өнімдерін өндіру үшін шикізат бола алады.

Барлық белгілі микроорганизмдер ішінен сарысу ақуызы микробты ақуызға конверсиялаудың жоғары коэффициентіне ашытқылар ие. Барлық белгілі ашытқылардың ішінен 20% жуығы лактозаны сіңіру қабілетіне ие. Лактозаны ашыту қабілетіне ашытқылар өте сирек кездеседі. Лактозаның активті катаболизмі әсіресе Kluyveromyces туысына жататын ашытқыларған тән. Бұл ашытқыларды сүт сарысуынан ақуыз, этанол, β-глюкозидаза препараттарын алуда қолдануға болады.   Ашытқыларды алғаш рет сүт сарысуы негізінде Германияда өсіре бастады.

Продуценттер ретінде сахаромицеттердің түрлі штамдарын қолданды. Лактозаны монокультура, сондайақ ашытқылар мен бактериялар қосындысы үшін пайдалануға негізделген микробты өнімдерді алу әдістері жасақталған.

Қазіргі уақытта продуценттер ретінде Candida, Trichosporon, Torulopsis туысына жататын ашытқыларды қолданады. Ашытқылар өсірілген сүт сарысуы биологиялық құндылығы бойынша бастапқы шикізаттан әлдеқайда асып түседі және оны сүт алмастырғышы ретінде қолдануға болады. Біржасушалылардан ақуыз алуда аталған микроорганизмдер мен процестер тізімі өте көп [4].

2.3 Азықтық ашытқыны алу әдістері

Өндірістік технологияны жетілдіруден басқа, ақуызды көп мөлшерде жинақтауға, биомассаны тез өсіруге және өзінің тіршілік әрекеті үшін субстратты пайдалануға қабілетті ашытқылардың жоғары өнімді штамдарын шығаруда маңызды орын алады. Микроорганизмдердің жаңа штамдарын жасау үшін қарапайым селекция, сондай-ақ гендікинженерлік биотехнология әдістері де қолданылады. Ашытқы ақуыздарын жануарлар рационын баланстау кезінде азықтық қоспа ретінде пайдаланумен қатар осы ақуыздарды адам тағамы үшін жарамды ету де маңызды міндет болып отыр.  1930-40 жж. кейбір елдерде сыра және басқа да тағамдық ашытқыларды культивирлеу технологиялары жасақталды, олар түрлі тағам өнімдеріне ақуыздық қоспа ретінде қолданылды.

Ашытқы биомассасын тағамдық ақуызға өңдеу барысында оларды тазартады. Осы мақсатта ашытқы жасушаларының қабығын механикалық, сілтілік, қышқылдық немесе ферментативтік өңдеу арқылы бұзады, кейін гомогенді ашытқы массасын органикалық еріткішпен экстракциялайды. Органикалық және механикалық бөгде заттардан тазартудан кейін ашытқы өнімін ақуыздарды еріту үшін сілтілік ерітіндімен өңдейді, кейін ақуыздық ерітіндіні ашытқылардың қалған массасынан бөледі және диализге жібереді.

Диализ кезінде ақуыздық ерітіндіден төмен молекулалы қосылыстар жойылады. Диализ арқылы тазартылған ақуыздарды тұндырады, кептіреді және алынған ақуыздық массаны әртүрлі тағам өнімдеріне: шұжық, паштет, ет және кондитерлік өнімдерге қоспа ретінде қолданады. Ашытқы ақуыздары жасанды ет алуда қолданыс тапты, ол үшін ақуыздарды– қыздырып, тез суытып немесе ақуыздық пастаны кіші диаметрлі саңылау арқылы өткізу. Сапасын жақсарту мақсатында ақуыздық пастаға полисахаридтер мен басқа да компоненттерді қосады. Ақуыздардың гидролизаттары дәмдеуіш ретінде  медициналық препараттар мен емдік тағамдарды жасау үшін қолданылады.

Ашытқы клеткалар азот көзі ретінде аммоний тұздарын және аздап жиі нитраттарды қабылдай алады. Биомассаны тез өсіру үшін көміртек көздері ретінде түрлі органикалық субстраттарды пайдалану, бейорганикалық азотты ақуызға айналдыру өнеркәсіптік өндірістің негізі болып табылады.

Ашытқыларды құрамында целлюлозалық шикізаты бар қалдықтардың гидролизаттарында өсіреді. Гидролиз барысында шикізат көзі ретінде ағаш өңдейтін өндірістің қалдықтары, сабан, арпа, мақта қауыздары, жүгері собықтары, қызылша мелассасы, жүзім сығындысы, кондитерлік және сүт өнеркәсібінің қалдықтары қолданылады. Гидролиз нәтижесінде микроорганизмдер үшін оңай қорытылатын көмірсу түрлері пайда болады. Ұнтақталған өсімдік шикі зат жоғары атмосфералық қысымда және температурада қышқылды гидролизге ұшырайды. Целлюлоза олиго және моносахаридтерге дейін гидролизденеді. Гидролизаттан лигнинді бөліп тастайды, минералды тұздар, витаминдер және басқа ашытқы дақылдауына қажетті заттар қосылады. Аэрация және араласу жағдайында тереңдетілген оқтынды ферментация жүзеге асады. Алынған ашытқы биомассасы сепарацияланады, вакуумбуландыру құрылғыларды 8-10%  суға дейін кептіріп, ултракүлгін сәулесімен әсер етеді (Д2 витаминімен байыту).

Ашытқы биомассасының дәстүрлі әдіс престеу (нығыздау) немесе кептірілген наубайханалық ашытқыларды алумен қатар ашытқы экстрактісі шығарылады. Ол үшін ашытқы биомассасын әбден тазартып, клеткаларды ферменттер, сілті және қышқылдар көмегімен, механикалық жолмен лизиске ұшыратады. Ашытқы клеткаларының гидролизі жабық герметикалық жабдықта араластыру және 1 тәулік бойы қыздыру жағдайында жүргізіледі. Әрі қарай клеткалық лизис 2 фракцияға – сұйық экстракт және микроорганизмдердің клека қабырғасына сепарацияланады (әдетте тарелкалы сепараторлар қолданылады). Сұйық ашытқы экстрактісі кейін вакуумкептіргіш құрылғыда 20-25% құрғақ затқа дейін қойылады.

Келесі кезең – ортадан тепкіш немесе форсундық шашыратқыштарды қолдану арқылы шашырандыру арқылы кептіру. Ашытқы экстрактісін тамақтық ақуызға қайта өңдегенде тұндыру, диализ жолымен қайта тазартылады. Мұндағы мақсат төмен молекулалы қоспаларды, оның ішінде нуклеин қышқылдарынан, ақаулы липидтерден, Д-аминқышқылын және басқа қосылыстардан тазартады. Ашытқы ақуызы шұжықтарға, паштеттерге, сілікпелерге қосылады және ет пен сүзбелерге ароматтау мақсатында қолданылады [5].

Ақуыз өндіруде техникалық жағынан ең тиімдісі – ашытқы ақуыздары.

Ашытқы-продуценттерге қойылатын талаптар:

1) өте тез өсу;

2) биомассаның қалыптасуы;

3) қоршаған ортаның өзгерісіне  субстраттың төзімді болуы;

4) жасушалардың мөлшері (көлемі).

Ақуыз продуценттері ретінде көбінесе қолданылатын организмдер – полиплоидты мутантты ашытқылар. Олардың жасушаларының көлемі дәстүрлі ақуыз продуценттеріне қарағанда 2 есе үлкен. Қазіргі уақытта бұндай талаптарға сай 2 топ микроағзалар бар:

1. ашытқы – Candida (қышқылдық ортада өсе береді)

2. бактерия – Metilophilus (Metilophys)

Микробтық клетка тәулік ішінде өзінен 40 есе асып түсетін қоректік заттардың өте көп мөлшерін өндіре алады. Көбеюдің жылдамдығы, үлкен көлемде алуан түрлі заттарды синтездеу және өсімдік пен жануар жасушалары жүзеге асыра алмайтын биохимиялық процестерді тудыру мүмкіндігі – микробтардың осы барлық қасиеттері оларды көптеген өнімдердің, ең алдымен ақуыздың ауыстырылмайтын өндірушілеріне айналдырады. Қазіргі уақытта, деректер бойынша дүниежүзі халқы жануар ақуызын аз қабылдайды –тек 40% (бекітілген қалыпты нормадан). Алдағы уақытта халықтың жылдам өсіміне байланысты ақуыз көп мөлшерде  қажет болады (жылына 65 - 70 млн т). Ол уақытта ақуызды алудың дәстүрлі әдістері жеткіліксіз болады (өнімсіз жерлерді тез меңгеріп, өсімдіктердің жоғары өнімді түрлері мен жануарлардың жоғары өнімді тұқымдары шығарылса да). Өзінің аминқышқылдық құрамы,тағамдық сапасы бойынша табиғи ақуызға ұқсас және одан асып түсетін микробтық ақуыз алу идеясы 30 жыл бұрын пайда болды.

Ақуыз алудың 2 бағыты қойылды: адам тағамы үшін және мал азығы үшін. Екінші бағыт толығымен меңгерілді. Арнайы кәсіпорындарда микроорганизмдер көмегімен азықтық ақуыз және ауылшаруашылық жануарлардың азығында ақуыз тапшылығын ликвидациялау (жою) мақсатында басқа да өнімдер алынып жатыр.  Микробтық ақуыз алмастырылмайтын амин қышқылдарына бай екендігі анықталды (лизин, треонин, триптофан, метионин, изолейцин, фенилаланин, тирозин). Оның аз мөлшердегі қосындысы азықты құнарлы етеді. Микробтық ақуызды алу тәсілі — индустриалды, ол ауа райына да, маусымға да тәуелді емес. Солтүстікте де және экваторлық мемлекеттерде де қолдануға болады. Биотехнологияда қолданылатын бактериялар, ашытқылар өте жоғары өнімділігімен ерекшеленетіндігі маңызды.

Микробты биомассаның өндірісі – ең ірі микробиологиялық өндіріс болып табылады. Микробты биомасса үй жануарлары, құстар мен балықтар үшін сапалы ақуыздық қоспа бола алады. Микробты биомассаның өнірісі әсіресе үлкен масштабта сояны культивирлемейтін мемлекеттер үшін маңызды (соя ұнын азыққа дәстүрлі ақуыздық қоспа ретінде қолданады). Микроорганизмді таңдау барысында берілген субстратта өсу жылдамдығы мен биомассаның қалыптасуы, культивирлеудегі тұрақтылық, жасушалардың мөлшері ескеріледі. Ашытқы жасушалары бактериялар жасушаларымен салыстырғанда ірі, және олар центрифугалау кезінде сұйықтықтан оңай бөлінеді. Ірі жасушалары бар ашытқылардың полиплоидты мутанттарды да өсіруге болады. Қазіргі таңда ірі масштабтағы өндіріс үшін қажетті қасиеттерге ие микроорганизмдердің тек 2 тобы белгілі: бұл n-алканда өсетін (қалыпты көмірсулар) Candida ашытқылары және метанолда өсетін Methylophillus methylotrophus [6].

Микроорганизмдерді басқа да қоректік орталарда өсіруге болады: газда, мұнайда, көмір, химия, тағам, арақ-шарап, ағаш өңдеу өнеркәсібінің қалдықтарында және т. б. Оларды қолданудың экономикалық тиімділігі айқын көрінеді. Осылайша микроорганизмдермен өңделген мұнайдың бір киллограмынан-1 килограмм ақуыз алуға болады, 1 килограмм қанттан  тек 500 г ақуыз алынады. Осындай қоректік орталарда өсіріліп алынған ашытқы ақуызының аминқышқылдық құрамы қарапайым көмірсулы орталарда өсіріліп алынған ақуыздардан еш айырмашылығы болмайды десе де болады. Көмірсуларда өсірілген ашытқы препараттарын биологиялық сынақтардан өткізу барысында (сынақтар біздің елімізде және шетелде өткізілген) олардың жануарлар ағзасына еш зиянды әсері жоқ екендігі дәлелденді. Сынақтар көптеген ондаған мың зертханалық және ауылшаруашылық жауарларға жүргізілді. Өңделмеген күйде ашытқыларда спецификалық емес липидтер мен аминқышқылдар, биогенді аминдер,полисахаридтер мен нуклеин қышқылдары болады, ал олардың ағзаға әсері әзірше жақсы зерттелмеген. Сондықтан да ақуызды ашытқылардан химиялық таза күйде бөліп алу көзделеді. Ақуызды нуклеин қышқылдарынан ажырату қазіргі кезде еш қиындық тудырмайды. Микроорганизмдерді қолдануға негізделген қазіргі биотехнологиялық процестерде ақуыз продуценттері ретінде ашытқылар, басқа саңырауқұлақтар, бактериялар және микроскопиялық саңырауқұлақтар қолданылады. Олардың арасында технолгиялық көзқарас бойынша ең тиімдісі – ашытқылар болып табылады. Ашытқылардың артықшылығына ең алдымен  олардың «технологиялығы»: ашытқыларды өндіріс жағдайында өсіру оңай. Олар жоғары өсу жылдамдығымен, бөтен микрофлораға төзімділігімен сипатталады және кез келген қорек көздерін сіңіруге қабілетті, ауаны спораларымен ластамайды.

Ашытқы жасушаларында 25% құрғақ заттар болады. Ашытқы биомассасының ең бағалы компоненті – аминқышқылдық құрамы бойынша астық культураларының, бидайдың ақуызынан асып түсетін және аз мөлшерде ғана сүт пен балық ақуызына жол беретін ақуыз болып табылады.

Ашытқы ақуызының биологиялық құндылығы алмастырылмайтын амин қышқылдарының мөлшерімен анықталады. Дәрумендердің мөлшері бойынша ашытқылар барлық ақуыздық азықтардан, соның ішінде балық ұнынан да асып түседі. Сонымен қатар, ашытқы жасушалары құрамында микроэлементтер және қанықпаған май қышқылдарына бай майлар кездеседі. Сиырларды азықтық ашытқылармен қоректендіргенде олардың сүт мөлшері және сүттегі майдың мөлшері артады, ал тері беретін жануарларда терісінің сапасы жақсарады. Гидролитикалық қасиеттерге ие және олардың алдын ала гидролиздеусізақ көмірсуларда өсуге қабілетті ашытқылар да өндірісте кең қолданылады. Осындай ашытқыларды қолдану көмірсуы бар қалдықтардың өте қымбат гидролизінен бас тартуға мүмкіндік береді. Жалғыз көмірсу көзі ретінде крахмалда жақсы өсетін ашытқылардың 100 артық түрлері белгілі. Олардың арасында глюкоамилазаларды, сондайақ β-амилазаларды түзетін 2 түрін атап өтуге болады, жоғары экономикалық коэффициетпен крахмалда өседі және крахмалды сіңіріп қана қоймай, ашыта да алады: Schwanniomyces occidentalis және Saccharomycopsis fibuliger. Екі түр де – ақуыздың және крахмалы бар қалдықтарда амилолитикалық ферменттердің перспективті продуценттері болып табылады. Оған қоса табиғи целлюлозаны ыдырата алатын ашытқыларды іздестіру жұмыстары жүргізілуде.

Целлюлазалар кейбір түлерде табылған, мысалы Trichosporon pullulans, бірақ бұл ферменттердің белсенділігі төмен, сондықтан бұл түрлер өндірісте әзірше қолданылмайды.  Kluyveromyces түріне жататын ашытқылар инулинде жақсы өседі – топинамбур түйнегінің негізгі қор заты, негізгі азықтық культура, ол сонымен қатар ашытқы ақуызын алуда қолданылуы мүмкін. Қоректік заттар мен энергия көзі ретінде микрорганизмдер әртүрлі субстраттарды қолданады – қалыпты парафиндер және мұнай дистилляттары, табиғи газ, спирттер, өсімдік текті гидролизаттар және өндірістік мекемелердің қалдықтары. Ақуыз алу мақсатында микроорганиздерді өсіру үшін көміртегіге бай, бірақ арзан субстрат болу қажет. Бұл талаптарға мұнайдың қалыпты парафиндері толығымен сәйкес келеді. Олады қолданғанда биомассаның қалыптасу мөлшері 100% дейін жетеді. Өнімнің сапасы парафиндердің тазалық деңгейіне байланысты. Жақсы тазартылған парафиндерді қолданса, алынған ашытқы массасы жануар рационында қосымша ақуыз көзі ретінде қолданыла алады [4].

2.3 Ашытқының микробиологиялық әдістемесі

Ашытқы – бір клеткалы қозғалмайтын және бактериялардан шамамен алғанда он еседей ірі саңырауқұлақ микроорганизмдер. Табиғатта бұлар кең тараған. Клетка пішіні әр түрлі: дөңгелек, сопақша және таяқша тәрізді болады. Ашытқы саңырауқұлақтары клетканың мөлшері 8- 10 микронға тең. Оларда қозғалу органеллалары болмайды. Клетка сыртында қабығы бар. Цитоплазмада ядро, вакуоль басқа да май, гликоген, валютин заттар кездеседі. Ашытқы саңырауқұлақтарын адам баласы қолдан өсіріп өз шаруашылығында пайдаланады. Ал табиғатта жабайы ашытқы саңырауқұлақтары да болады. Олар ауыл шаруашылық өнімдерін зақымдап, едәуір зиянын тигізеді. Ашытқы саңырауқұлақтарының адам баласына пайда келтіретін түрлерін біз мәдени ашытқы саңырауқұлақтар деп атаймыз. Ашытқы саңырауқұлақтар өнеркәсіпте кең қолданылады. Олар қантты ашытып, көмірқышқыл газымен спирт түзеді. Олардың бұл қасиеті нан өндірісінде және спирт өндіруде, түрлі шараптарды, сыраларды және сүт тағамдарын даярлауда қолданады.

Ашытқы саңырауқұлағында ақуыз және витаминдер көп болатындықтан оларды қазір тамақ және мал азықтық мақсатта кеңінен қолданылады.

Бүршіктеніп көбейгенде, алдымен аналық клеткадан төмпешік пайда болады да, кейінен ол үлкейіп бүршікке айналады. Бұдан кейін жас жасуша аналық организм мүлдем бөлініп кетеді. Қолайлы жағдайда бүршіктену

2 сағатқа созылады. Көміртек  пен азотты қоректік затқа  бай ортада ашытқы саңырауқұлағының  бүршіктенуін жай биологиялық  микроскоптармен де көруге болады.

Спорамен көбею оларда жынысты және жыныссыз жолдармен жүреді. Ашытқы саңырауқұлақтары клеткасындағы споралардың саны екіге дейін барады. Жыныссыз жолмен жаңадан спора пайда болғанда вегетативті клеткалар ұсақ бөлшектерге бөлінеді де, олардың әр кайсысының сыртында қабық пайда болады. Ал жынысты жолмен спора пайда болғанда екі клетка қосылады да, сыртында қабық пайда болады. Споралардың пішіні дөңгелек немесе сопақша болып келеді.