6В05102- «Биотехнология» мамандығы бойынша «Сүт және сүт өнімдер биотехнологиясы» пәнінен №4 дәріс
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі Қ.Жұбанов атындағы Ақтөбе өңірлік мемлекеттік университеті Жаратылыстану факультеті
Биология кафедрасы
Тақырыбы: Сүт қышқылды ашу процесі
Жоспар
Сүтқышқылды ашу процесі.
Гомоферментативті және гетероферментативті ашу процестерінің айырмашылықтары.
Ашуға қатысатын ферменттер түрлері.
Ашуды жүргізетін микроорганизмдер алуантүрлілігі.
Ашу, ашыту — органикалық заттардың ферментті тотығу тотықсыздану процесі. Оның нәтижесінде организмдер өмір суруге қажет энергия алады.
• Ашу организмдер дамуының ерте сатысына тән және ол энергия алудың тиімсіз түрі болып есептеледі. Ашу процесі жануарларда, өсімдіктерде және көптеген микроорганизмдерде жүріп жатады. Кейбір бактериялар, саңырауқұлақтар, қарапайымдылар тек ашудан алынатын энергия арқылы өсіп-өнеді: спирттер, органикалық қышқылдар, аминқышқылдар, пуриндер, әсіресе, көмірсулар ашуы мүмкін.
• Ашитын заттың құрамына және оның метаболизміне байланысты ашыту нәтижесінде - спирттер (этанол т.б.), - органик. қышқылдар (сүт, май т.б.), - ацетон, - органик. заттар, - көмір қышқыл газы, - сутек те түзіледі. Осы процестен түзілетін заттарға байланысты Ашу спиртті, сүт қышқылды, ацетонды т.б. болып бөлінеді
Сүт қышқылы- бір негізді оксикарбон қышқылы. Сүт қышқылы жануарлар, өсімдіктер, микроорганизмдердегі зат алмасу нәтижесінде түзілетін маңызды аралық өнім. Сүт қышқылы суда, спиртте, глицеринде, эфирде жақсы еритін түссіз кристалдар. Оның тұздары және эфирлері лактаттар деп аталады.
Ашу барысында қанттан бірден сүт қышқылы пайда болмайды. Алдымен аралық өнім – пирожүзім қышқылы түзіледі. Ал ашытқыларда пирожүзім қышқылын сірке альдегидіне дейін ажырататын карбоксилаза ферменті болады. Ол сүт қышқылы бактерияларында кездеседі. Сонда пирожүзім қышқылы ажырамайды, қайта сутегінің әсерінен тотығып, сүтқышқылына айналады.
Ашу процесінің сипатына қарай сүт қышқылы
бактерияларын мынадай екі негізгі топқа бөлуге
болады:
а) гомоферментативті сүт қышқылы бактериялары. Олар қанттан тек қана сүт қышқылын түзеді.
б) гетероферментативті сүт қышқылы бактериялары. Қанттан сүт қышқылын, едәуір
мөлшерде сірке қышқылын, этил спиртін, глицерин және көмірқышқыл газын түзеді.
Гомоферментативті ашыту
Гомоферментативті сүт қышқылымен ашыту кезінде қант гликолиз арқылы ашытылады және соңғы өнімнің шамамен 90% - ы лактатқа түседі (қалған 10% - ы ацетат, ацетоин және этанол). Лактоза, басқа моно және дисахаридтер, сондай - ақ органикалық қышқылдар гомоферментативті сүт қышқылын ашыту үшін субстрат ретінде қызмет етеді. Гомоферментативті ашытудың жалпы теңдеуі: глюкоза → 2 лактат + 2 АТФ.
Гомоферментативті ашытуды Streptococcus, Pediococcus, сүтқоректілердің асқазан-ішек жолдары мен сүт бездерінде, сондай-ақ өсімдік бетінде өмір сүретін Lactobacillus тұқымдасының көптеген түрлерінің өкілдері жүзеге асырады.
Гетероферментативті сүт қышқылымен ашыту кезінде қанттар пентозофосфат жолы арқылы ашытылады және сүт қышқылы соңғы өнімнің жартысына жуығын ғана құрайды. Лактаттан басқа, гетероферментативті ашыту кезінде ацетат, этанол және көмірқышқыл газы түзіледі.
Гетероферментативті сүт қышқылының ашытуының негізгі субстраты-мальтоза. Ацетил-КоА екі бағытта түрленуі мүмкін: не ацетатқа тотығады, тағы бір АТФ молекуласын береді немесе Nadh + H+а рқылы этанолға дейін тотықсызданады. Гетероферментативті бактерияларда гликолиздің негізгі ферменттері жоқ — альдолаза және триозофосфатизомераза[en] — бұл бактериялардың гликолиз арқылы қантты тотықтыра алмауына әкеледі. Кейбір лактобактерияларда мальтозаның гидролизі оның фосфорлануымен бірге глюкоза-6-фосфат пен галактоза түзеді. Бұл жағдайда ашытудың энергетикалық шығымы артады
Гетероферментативті ашыту
Гетероферментативті сүт қышқылы бактерияларына Lactobacillus тұқымдасының кейбір түрлері (L. fermentum, L. brevis және басқалары), сондай-ақ leuconostoc тұқымдасының өкілдері жатады.Кейбір гомоферментативті бактериялар құрамында пентозалар бар ортада каталаза түзе бастайды және гетероферментативті ашытуға ауысуы мүмкін. Сонымен, өсімдік қалдықтарында өмір сүретін Lactobacillus plantarum гексозаларды тотықтыру үшін гликолизді пайдаланады, ал пентозалар пентозофосфат жолымен тотығып, лактат пен ацетат түзеді.Бірқатар гетероферментативті бактериялар қоршаған ортаға өте сезімтал. Сонымен, өнімдердің бірі ретінде этанол түзетін Leuconostoc mesenteroides оттегімен байланыста полисахаридтердің едәуір мөлшерін шығарады және осыған байланысты шырышты болады.