Микробтық полисахаридтер мен полиэфирлерді микробтық биотехнологияда өндірудегі зерттеу әдістері

1 слайд
Тақырыбы: Микробтық полисахаридтер мен полиэфирлерді микробтық биотехнологияда өндірудегі зерттеу әдістері Орындаған:Есенжолова Мақпал Алдиярқызы

2 слайд
Жоспар І.Кіріспе ІІ.Негізгі бөлім 2.1. Тағамдық қоспалар ретінде қолданылатын жеке полисахаридтердің құрылымы 2.2. Микробтық полисахаридтерге тері өнеркәсібінде қолдануға арналған объектілер ІІІ.Қорытынды бөлім IV .Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

3 слайд
Кіріспе  Биотехнология – ғылыми п ə н ретінде. Биотехнологияның даму тарихы, мақсаты, міндеті. Биотехнологияның негізгі бағыттары. Даму перспективасы. Өндірістік микроорганизмдер штамдарын жасаудың жаңа заманғы ə дістері ж ə не олардың пайдалы қасиеттерін сақтау м ə селелері. «Популяциялық төзімділік» ж ə не «автоселекция» түсініктері. Микроорганизмдер штамдарын сақтаудың негізгі ə дістері. Биотехнологиялық процесстер: жүзеге асыру принциптері, жүйелеу, сатылары. Биоөнерк ə сіпте қолданылатын шикізаттар. Микроорганизмдерді дақылаудағы қоректік орталар құрамын жасақтау.

4 слайд
Суда еритін полисахаридтер дәстүрлі түрде тамақ дайындаудың көптеген қолданылады .  Тағамдық қоспалар ретінде қолданылатын жеке полисахаридтердің құрылымы мен қасиеттеріндегі айырмашылықтар олардың атқаратын функцияларының әртүрлілігін анықтайды. Гельдік фактор; - Қоюландырғы ш; - Толтырғыш; - Эмульгатор; - Ісіну агенті ретінде әрекет етеді;- Кристалдануға және синерезиске қарсы фактор; - Көбік түзетін агент.

5 слайд
Негізгі бөлім Тамақ өнеркәсібінде қолданылатын полисахаридтер белгілі бір талаптарға сай болуы керек: улы емес, олардың физиологиялық сипаттамалары қызған кезде нашарламауы керек, қасиеттеріне олар қосылған өнімдердің рН - ы әсер етпеуі керек.Өнеркәсіпте негізінен өсімдік тектес полисахаридтер қолданылады. Тамақ өнеркәсібінде қолдануға жарамды полисахаридтердің қосымша көздері биосинтез арқылы алынған микробтық экзополисахаридтер (ЭПС) болып табылады. ГДР Ғылым Академиясының мәліметтері бойынша биотехнологиялық жолмен бактериялық ЭПС декстран мен ксантан,сондай-ақ теңіз балдырларынан альгинат алынады. Тамақ өнеркәсібінде қолданылатын полисахаридтер белгілі бір талаптарға сай болуы керек: улы емес, олардың физиологиялық сипаттамалары қызған кезде нашарламауы керек, қасиеттеріне олар қосылған өнімдердің рН - ы әсер етпеуі керек.Өнеркәсіпте негізінен өсімдік тектес полисахаридтер қолданылады. Тамақ өнеркәсібінде қолдануға жарамды полисахаридтердің қосымша көздері биосинтез арқылы алынған микробтық экзополисахаридтер (ЭПС) болып табылады. ГДР Ғылым Академиясының мәліметтері бойынша биотехнологиялық жолмен бактериялық ЭПС декстран мен ксантан,сондай-ақ теңіз балдырларынан альгинат алынады.

6 слайд
Микробтық полисахаридтерге тері өнеркәсібінде қолдануға арналған объектілер ретінде қызығушылық мыналармен түсіндіріледі:  1) Өндірісте талап етілетін мөлшерде алдын ала белгіленген қасиеттері бар полисахаридтерді алу мүмкіндігімен ;  2) Микробтық ЭПС бірегей физикалық және химиялық қасиеттерінің және әртүрлі функционалдық сипаттамаларының болуымен;  3) Тамақ ішуге жарамдылығымен жанама әсерлерсіз, өйткені қанттардың қалдықтары мен олардың гликозидтік байланыстарының құрылымы ағзадағы ас қорытуға және метаболизмге , не инерттілікке және калориялық әсердің болмауына мүмкіндік береді;  4) Осы полимерлердің жасушадан тыс табиғатына да, олардың арзан субстраттарда түзілуінің жоғары өнімділігіне де байланысты ЭПС алудың экономикалық тиімділігі ;  5) Табиғи өсімдік шайырларының қорларын толықтыру қажеттілігі.

7 слайд
Микробтық полисахаридтер төмен концентрацияда жоғары тұтқырлыққа ие, гельдік қасиеттерге ие, басқа полисахаридтермен синергияны көрсетеді, рН пен температураның кең диапазонында әртүрлі тұздармен біріктіріледі. Дәл осы қасиеттер микробтық полисахаридтерді өнеркәсіптік құндылыққа жатқызуға мүмкіндік береді.

8 слайд
 Химиялық синтез арқылы алынған өсімдік шайырлары мен полисахаридтер (карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза және т.б.) мұндай қасиеттерге ие емес. Микробтық полисахаридтердің қасиеттерін зерттеу оларды тағамдық қоспалар ретінде қолдану мүмкіндіктерін кеңейтеді. Осыған байланысты Тамақ өнеркәсібінде қолдануға жарамды полисахаридтерге деген қажеттілік тұрақты түрде артып келеді.

9 слайд
 Экзополисахаридтердің микроорганизмдермен биосинтезі. Экзополисахаридтер түзетін полисахаридтер табиғатта кең таралған. Бұл полимерлердің синтезі негізінен аэробты жағдайда жүретіні анықталды, бірақ ол анаэробты жағдайда да болуы мүмкін. ЭПС синтезін галофильді, психрофильді және термофильді микроорганизмдер жүзеге асыра алатындығы көрсетілген.

10 слайд
 ЭПС өндіретін бактерияларға оларды өнеркәсіптік өндіруге қызығушылық тудыратын мөлшерде мыналар жатадытүрлері: Xanthomonas campestris, Azotobacter vinelandii, Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter sp., Arthrobacter viscosus, Arthrobacter sp., Acetobacter xylinum, Alcaligenes Taecalis, Agrobacterium sp., Azotobacter beijerinckia, Erwinia tahitica, Bacillus polymyxa, Klebsiella aero-genes, Leuconostoc mesenteroides, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas elodea, Rhizobium trifolii, Zimomonas mobilis

11 слайд
ЭПС өндіретін бактерияларға оларды өнеркәсіптік өндіруге қызығушылық тудыратын мөлшерде мыналар жатадытүрлері:

12 слайд
ЭПС биосинтетикалық әдіспен алу үшін микроорганизмдердің селекцияланған штамдары көміртегі көзі бар сұйық минералды орталарда өсіріледі, олар әдетте глюкоза, сахароза, мальтоза, меласса, жүгері декстрозасы, барда, крахмал, Сарысу және лактоза. Соңғы уақытта ЭПС алу процесін арзандату мақсатында этиленгликоль, этанол, метанол, метан, көмір-сутектер сияқты азық- түлік емес субстраттарды көміртегі көзі ретінде қолдану үрдісі байқалуда.ЭПС биосинтетикалық әдіспен алу үшін микроорганизмдердің селекцияланған штамдары көміртегі көзі бар сұйық минералды орталарда өсіріледі, олар әдетте глюкоза, сахароза, мальтоза, меласса, жүгері декстрозасы, барда, крахмал, Сарысу және лактоза. Соңғы уақытта ЭПС алу процесін арзандату мақсатында этиленгликоль, этанол, метанол, метан, көмір-сутектер сияқты азық- түлік емес субстраттарды көміртегі көзі ретінде қолдану үрдісі байқалуда.

13 слайд
 Ашыту өндірушіні қатаң бақыланатын жағдайларда өсіруге және тұрақты құрамы мен берілген қасиеттері бар биополимер алуға мүмкіндік береді. Микроорганизмдердің өсу жағдайларын нақты өзгерту арқылы түзілген полимердің молекулалық массасы мен құрылымын өзгертуге болады. Әдетте, микробтық ЭПС өндірушіні 36-120 сағат ішінде мерзімді өсіру арқылы алынады. Мерзімді процестің бірқатар кемшіліктері бар, өйткені қоректік заттардың концентрациясы, жасушалар мен синтезделген өнімдердің концентрациясы үнемі өзгеріп отырады, сонымен қатар өсіру ұзақтығы мен салыстырмалы түрде төмен өнімділік.

14 слайд
Микробтық ЭПС алу проблемалары микроорганизмдердің жасушаларынан бөлумен байланысты. Бұл, әсіресе, соңғы өнім тамақ өнеркәсібінде қолдануға арналған деп есептегенде өте маңызды. Кең ауқымды өндірісте жасушаларды тиімді бөлу жиі қиынға соғады. Осыған байланысты микробтық полисахаридтерді өнеркәсіптік өндіруде продуценттің жасушаларынан бөлу бойынша бірқатар биоинженерлік проблемалар туындайды.

15 слайд
 Микроорганизмдердің жасушалары бөлінгеннен кейін ЭПС культуралық сұйықтықтан салыстырмалы түрде жұмсақ және қарапайым түрде алынады, ол полимерді органикалық еріткіштермен(ацетон, этанол) тұндырылады. Тағамдық полисахаридтерді алу үшін қышқыл полисахаридтердің 2,8-3,2 рН - та иондалған амин топтарын тасымалдайтын сүт ақуыздарымен әрекеттесуіне негізделген әдіс ұсынылады. Бұл әдіс ақуыз компонентін бөліп, оны процестің бастапқы кезеңдеріне қайтаруды қамтамасыз етеді. Дайын өнімді кептіру барабанмен немесе бүріккіш кептіргішпен жүзеге асырылады. Қазіргі уақытта бірқатар микробтық полисахаридтердің (декстрандар, ксантан, геллан, занфло, политран) өнеркәсіптік өндірісі жүзеге асырылуда. Бірқатар басқа микробтық ЭПС алу тәжірибелік-өнеркәсіптік даму сатысында.

16 слайд
Тамақ өнеркәсібінде полисахаридтерді қолданудың негізгі бағыттары. Жоғарыда айтылғандай, микробтық полисахаридтерден тек ксантан FDA- ға тамақ өнеркәсібінде қолдануға рұқсат етіледі. Ксантанды өсімдік полисахаридтері мен химиялық синтез арқылы алынған полисахаридтерден айырмашылығы - барлық дерлік тағамдарда қолдануға болады. Тамақ өнеркәсібінде қолдануға ұсынылатын микробтық экзополисахаридтер. Ксантан. Ксантан-көмірсу субстраттарында өсіру кезінде Xanthomonas campestris Nrrlv-1459 штаммы синтездейтін полианионды гетерополисахарид.Тамақ өнеркәсібінде полисахаридтерді қолданудың негізгі бағыттары. Жоғарыда айтылғандай, микробтық полисахаридтерден тек ксантан FDA- ға тамақ өнеркәсібінде қолдануға рұқсат етіледі. Ксантанды өсімдік полисахаридтері мен химиялық синтез арқылы алынған полисахаридтерден айырмашылығы - барлық дерлік тағамдарда қолдануға болады. Тамақ өнеркәсібінде қолдануға ұсынылатын микробтық экзополисахаридтер. Ксантан. Ксантан-көмірсу субстраттарында өсіру кезінде Xanthomonas campestris Nrrlv-1459 штаммы синтездейтін полианионды гетерополисахарид.

17 слайд
 Өнеркәсіптік полисахаридтердің негізгі қолданылуы сулы ерітінділердің реологиялық қасиеттерін өзгерту болып табылады. ЭПС негізінен толтырғыш, тұтқыр немесе гельдік агенттер ретінде қолданылады. Гель, әдетте, жоғары температурада молекулалардың ретсіз түрінен төмен температурада реттелген түрге ауысу нәтижесінде пайда болады. Кейбір ЭПС молекулааралық немесе молекулаішілік өзара ерітіндідегі басқа полимерлермен (мысалы, ксантан өсімдік галактомананымен) әрекеттескенде гельдер түзілуі мүмкін және ақырында металл катиондарының (термостабильді кальций альгинаты гелі) қатысуымен гельдер түзілуі мүмкін.

18 слайд
 EPS құрылымын өзгертудің көптеген мүмкіндіктері бар, сондықтан әлеуетті өнеркәсіптік құндылығы бар полисахаридтерді алу ықтималдығы жоғары.Осылайша, микробтық ЭПС-ны бірқатар тағамдардың (нан-тоқаш өнімдері,сыра, жеміс шырындары және т.б.) сапасын жақсарту, тағамның қасиеттерін тұрақтандыру, жаңа дәмді тағамдар алу, диеталық төмен калориялы тағамдарды дайындау үшін қолдануға болады.

19 слайд
Қорытынды бөлім  Қорыта айтар болсақ микробтық полисахаридтердің коммерциялық препараттарының құны өте жоғары, бұл тамақ өнеркәсібі үшін тазартылған препараттарды алу технологиясының күрделілігі мен күрделілігіне байланысты. Сонымен, азық - түлік мақсатындағы ксантанның құны 1 кг үшін 12-13,7 долларды құрайды, бұл тазартылмаған препараттың құнынан шамамен 3 есе жоғары. Бірақ микробтық ЭПС алудың пайдаланылатын және әзірленетін жаңа технологияларының экономикалық бәсекеге қабілеттілігі төмен болған жағдайда да, олардың кепілді өндірісіне, тұрақты қасиеттеріне және экологиялық тазалығына байланысты оларға артықшылық берілуі мүмкін.Қолданыстағы және әзірленіп жатқан жаңа полисахаридтердің құрылымы мен қасиеттері туралы зерттеулер азық-түлікті ұтымды өндіру үшін үлкен маңызға ие.

20 слайд
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі  https://kazatu.edu.kz/kz/edu-program/biotehn ologia  Клеткалық биотехнология. С.Қ.Тұрашева,2011.