Мутанттарды алу 8 страница

Шашыратқыш кептіргіш     Пастаны тұрақтандырғыш

 

Құрғақ концетрат   Ыдыстарға құю

 

Стандарттау және буып түю   Энтобактерин

Энтобактерин

 

42 cурет- Энтобактерин өндірісінің технологиялық сызба нұсқасы

 

Егіс материалын алу.Энтобактерин өндірісі үшін бастапқы культура Bacillus thuringiensis болып табылады. Зауыт лабораториясында фагтың болмауына өндірістік штамға бақылау жасалып тексеріледі және культуральды сұйықтықтың өнімділігі вируленттігі тексеріледі. Егіс материалын алу үшін, культураны 3 л конусты колбада өсіреді. Егіс материалы өсірілгеннен кейін 1мл-де, 1,7 млрд. спора түзілуі керек. Өндірістің барлық сатыларында ашытқы полисахаридті қоректік орта (АПС) қолданылады, оның құрамы, %:

Азықтық ашытқы 2-3

Жүгері ұны 1-1,5

Кашалот майы, көп емес 1

Қоректік ортаны залалсыздау мен дайындау дәстүрлі әдістермен жүргізіледі. Колбадан алынған егіс материалын залалсызданған ортаға егіс аппаратына көлемі 0,05 % мөлшерде ортаның көлеміне қарай егеді. Аппаратта культураны өсіру үздіксіз араластыру мен аэрациялаумен 28-30 0С температурада және аппаратта 0,14-0,15 МПа қысымда жүргізіледі. Культивирлеу ұзақтығы 35 – 40 сағатқа созылады. Егіс материалын өндірістік ферментерге жіберер алдында бөгде микрофлора мен фагтың барын бақылап тексереді.

Ферментация. Ферментерге егіс материалын енгізіп, культураны өсіруді алдынғы сондай технологиялық параметрлерде жүргізіледі, қоректік ортада өсірілген сияқты сол егіс аппаратында өсіреді. Процестің ұзақтығы 35 – 40 сағаты құрайды. Культивирлеу процесі культуральды сұйықтықтың 5 – 10 % - ін бос споралар мен кристалл құрағанда аяқталады. Культуральды сұйықтық құрамында 1мл –де 1млрд. спорадан кем болмауы керек. Дайын культуральды сұйықтықты алдын – ала залалсызданған жинағыштарға ауыстырады.

Культуральды сұйықтықты концентрлеу. Культуральды сұйықтықты жинағышқа сепарирлеуге жібереді. Сепарирлеу кезінде алынған пастаны жинағышқа жинап, онда 30 минут араластырады, содан кейін сынамадан спора түзілгенін, фагтық мөлшерін, ылғалдылығын тексереді. Сепарирлеу кезінде пастаның шығымы 1м3 культуральды сұйықтықта 100 кг құрайды: пастаның ылғалдылығы 85%, шамамен 1 гр – да 20 млрд. спора түзілуі мүмкін.

Энтобактериннің тауарлы формасын кептіру және алу.Паста тексерілгеннен кейін шашыратқыш кептіргішке жібереді. Құрғатылғаннан кейін препараттың ылғалдылығы 10 %; 1м3 культуральды сұйықтықтан шығатын құрғақ препарат 12 – 13 кг; 1 г – препаратта 100 – 150 млрд спора түзіледі. Стандарттау үшін оған толықтырғыш қосады, көбінесе каолин және көлемін 20 кг етіп буып түйеді, төрт қабат полиэтилен крафт – қаптарға қаптайды, олар маркаланады.

Энтобактериннің 1 гр дайын препаратында 30 млрд. бактерия спорасы мен шамамен осындай мөлшерде эндотоксиннің ақуыздық кристалдары құралады. Препарат жәндіктердің 60 түрімен бау – бақша куьтураларының зиянкестерімен күресуге қолданылады.

Зиянкестермен зақымданған өсімдіктерді 0,5 – 1 % энтобактериннің сулы суспензиясымен, зиянкестерді белсенді қоректену кезінде дәрілейді. Жәндіктердің негізгі массасы 2-10 тәулік аралығында жойылады.

Энтобактерин тағы басқа тауарлы формада перспективті тұрақтандыратын паста түрінде шығарылады. Оны өндіру технологиясы, құрғақ препарат алуға қарағанда, оңай әрі арзан.

Культуральды сұйықтықты сепарирлегенен кейін алынған пастаны арнайы ыдысқа жібереді, оған белгілі мөлшерде карбоксиметилцеллюлозаны (КМЦ) тұрақтандырғышты енгізеді. КМЦ молекулалары ақуыз кристалын және споралар жинайды, соның әсерінен олар бір – бірінен бірдей ара қашықтықта орналасады. Мұндай жолмен тұрақтанған пастаға консерванттар қосады, олар біркелкі көлемде орналасады, бұл препараттардың ұзақ сақталуына мүмкіндік береді.

Фаголизиспен күрес. Энтобактерин өндіру технологиясының үлкен қиындықтарының бірі, басқа энтомопатогенді препараттар сияқты, фаголизиспен күрес жүргізу. Фаг – бұл бактерияларды зақымдайтын вирус. Оның әрекет ету механизмі ДНК синтезінің тоқталуына байланысты, ол бактерияның жойылуына әкеледі. Фаголизиспен күресудің әдістерінің бірі культураға антифагтық факторлардың - әртүрлі қосылысын қосу, олар фагтың дамуына жол бермейді. Мұндай қосылыстар белгілі, бірақ оны алудың қиындығы, бағасының қымбаттығы кеңінен қолданылуға мүмкіндік бермейді.Фагқа тұрақты штамдарды алудың – басқа әдісі қиын болып табылады, оны селекционерлер мен генетиктер шешуде.

Энтомопатогенді саңырауқұлақтар

Энтомопатогенді саңырауқұлақтармен жәндіктердің зақымдалу кезінде инфекция түзіледі, оларды микоздар деп атайды. Қазіргі уақытта саңырауқұлақтардың, жәндіктер микозын тудыратын жүздеген түрлері белгілі. Энтомопатогенді саңырауқұлақтар терең зерттелген, Beauveria туысына жататын (ақ мускардин қоздырғыш), Metarrhizium (жасыл мускардин қоздырғыш) және Enthomophthora. Олардың кейбіреуі өндірісте кеңінен қолданыс тапты.

Саңырауқұлақтардың көбісі жұқпалы (зиянды) бірліктері конидиилер болып табылады. Бактериялардан айырмашылығы, саңырауқұлақтар жәндіктің денесіне қоректену арқылы емес, кутикула (жәндіктердің денесінің сыртқы жамылғысына ену) арқылы енеді. Кутикулада конидийдің өсуіне саңырауқұлақтар өскін түтікшелер жәндіктің денесіне енеді. Алдымен ашытқы жасушаларына ұқсайтын мицелий фрагменттері қалыптасады, олар гемолимфте циркулирленеді, содан кейін жәндікте саңырауқұлақтың дамуы басталады. Осы сатыларда кейбір штамдар токсиндерді синтездейді, олар жәндіктердің өлуіне әкеледі. Егер саңырауқұлақтар токсиндерді әлсіз продуцирлейтін болса, онда жәндіктің өлуге жететін нәтижесінде жіп тәрізді мицелиийдің өсуіне әкеледі, ол жәндіктің бүкіл денесін қаптайды. Саңырауқұлақтар жәндіктерді қуыршақ фазасында уландыра алады, онда олар басқа микроорганизмдермен зақымданбайды. Саңырауқұлақтар жылдам өсуге және жоғары өнімділік қабілетіне ие. Саңырауқұлақ споралары қолайлы жағдайда табиғатта ұзақ сақталады. Энтомопатогенді саңырауқұлақтар жәндіктерге арнайы әсер етеді. Олардың бірі – қоңыздарды жояды, басқасы – шағатын жәндіктерді, үшіншісі – ірі жәндіктерді (саранчаны) жояды.

Қолданғанда эффективтілігі жоғары болғанмен, олардың өндірісте өндірілу қиындықтарына байланысты орынатылмаған, себебі культивирлеу үшін жасанды қоректік ортаның тапшылығы. Кеңес үкметі кезіндегі боверин препараты өндірісін мысал ретінде энтомопатогенді саңырауқұлақ алу технологиясын қарастырамыз.

Боверин өндірісінің технологиясы. Боверин препаратын Beauveria bassiana саңырауқұлағының конидии спорасы негізінде алынады. Саңырауқұлақ культурасы беттік және түптік культивирлеу әдісімен жүргізіледі. Өндірісте саңырауқұлақты түптік культивирлеу әдісімен өсіреді.

Ұзақ сақтауды қажет ететін егіс материалын келесі жолмен алады. Бастапқы штамм, оны агарланған қисық ортада сақтайды, шаю арқылы агарланған қисық ортадан сұйық қоректік ортасы бар колбаға жібереді. Культураны өсіруді 25 – 280С температурада 72 – 96 сағат аралықта шайқағышта жүргізеді. Өсіру процесінде алынған конидий спораларын сублимациялы кептіргіште кептіреді, осының әсерінен егіс материалының тіршілік қабілеттілігін және вируленттілігін бір жыл көлемінде сақтайды.

Өндірістік ферментация процесіне арналған егіс материалы шайқатқышта колбада өсіріледі, содан кейін инокуляторда немесе бірден инокуляторда өсіру арқылы алынады. Қоректік ортада егіс материалды алу үшін; азықтық ашытқы, жүгері ұны, магний тұзы, калий, натрий тұздары кіреді.

Залалсызданған қоректік ортамен толтырылған өндірістік ферментерге егіс материалын егеді, оның мөлшері орта көлемі 2 % - тен аспауы керек. Ферментерде саңырауқұлақты культивирлеу температурасы өте маңызды, себебі оптимальды температурада конидий спораларын шығымы жоғары активті культураны алуға болады. Саңырауқұлақтың дамуына қоректік ортадағы аминді азоттың құрамы үлкен әсер етеді.

Аминді азоттың жетіспеуі саңырауқұлақтың баяу өсуіне, конидий түзілуіне, ал аминді азоттың артық болуы активті емес блласты спораның түзілуіне әсер етеді. Ферментация процесі азырақ аэрациялаумен 72–88 сағат аралығында жүргізіледі.

Қоректік ортаға көмірсу, азот, минералды тұздармен бірге кальций хлоридін ортаның массасының 0,75–5,0% көлеміндей культураны және конидий спорасын кептіру кезінде тұрақтылығын жоғарлату үшін қосады.

Культуральды сұйықтықты ферментация процесінен кейін фильтрлеуге жібереді. Ылғалдылығы 70–80% болып алынған пастаны сублимациялы немесе шашыратқыш кептіргіште кептіреді. Тіршілік етуге қабілетті спораның максималды сақталуы үшін (90% дейін) сублимациалы кептіргіште кептіреді, ал шашыратқыш кептіргіште кептірген кезінде 50–60 % споралар сақталады. Шамамен 1м3 культуральды сұйықтықтан 4 кг алынады, ылғалдылығы 10 %, 1 г – да 8 млрд спорасы бар препарат алынады.

Боверин препаратын жапырақты мүжігіш бақша зиянкестеріне және алма мен шығыс жеміс мүжігіштеріне және картоптағы колорад қоңызына қарсы қолданады.

.Бактериялық тыңайтқыштар

Нитрагин – бұл Rhizobium туысына жататын түйнек бактериясының таза культурасы. Түйнек бактериясы – аэробты, майда спора түзбейтін талшықтар. Белгілі бактериялардың штамдары симбиозда өсімдіктермен атмосфералық азоттың активтілігін игерумен ерекшеленеді (активті, азырақ активті, активсіз), қоректік ортада өсу жылдамдығы (тез өсетін және баяу өсетін) және басқа да белгілерімен Rhizobium туысының анықталған бактериясының түрі атмосфералық азотты фиксациялау бойынша кейбір белгілі өсімдік иелерімен симбиозда активтілігін көрсетеді.

           
 
   
 
   
 

 


Ферментация

Фугат

Сепарирлеу

Қорғаныш орта

Пастаны қорғаныш ортамен араласу

 

 

Сублимациалы кептіру

Толықтырғыш

Ұсақтау мен стандарттау

Құрғақ нитрагин

 

43 cурет- Нитрагин өндірісінің технологиялық сызба нұсқасы

 

Кеңес Одағы кезінде нитрагиннің екі түрі өндірілген: топырақтық және құрғақ. Топырақтық нитрагин –түйнек бактериясының культурасы, залалсыздандырлған топырақта көбейеді. Топырақтық нитрагин өндірісінің технологиясы жақсы дамымағандықтан, ол сапасы жоғары препарат алуға мүмкіндік бермейді. Құрғақ нитрагинның сипаты жағынан түйнек бактериялары қосымшамен (торф, бентонит) ұнтақ түрінде болады. Құрғақ нитрагиннің әсер етуі бойынша топырақтықтан асып түседі.

Құрғақ нитрагин өндіру процесінің технологиясы (сызба нұсқасы) негізгі сатылардан тұрады, олар микробиологиялық технологиямен сипатталады.

Бұршақ тұқымдас өсімдіктердің әр культурасына нитрагинді дайындау, түйнек бактериясының түрін өсіруіне қарай дайындалады. Егіс материалын алу үшін түйнек бактериясының бастапқы культурасы агарланған ортада өсіріледі, сұйық қоректік ортада 28 – 300С температурада культивирлеу ұзақтығы 24 – 48 сағат аралығында жүреді.

Сұйық қоректік ортада культивирлеудің барлық сатыларында құрамы бірдей болады және меласса, жүгері экстракты, минерал тұздар (Na HCO3, (NH4) 2SO4, Mg SO4, K2 H PO4, темір тұздары тағы басқалар құрайды.

Өнген культураның 1 мл – де 8 – 10 млрд жасушасы болады, оны сыйымдылығы 100 – 250 л егіс инокуляторына егеді. Культивирлеуді 300 С температурада және аэрациялаумен араластырумен культивирлеу ұзақтығы 18 – 24 сағат аралығында жүргізіледі. 1 мл-де 2 млрд. жасушасы бар дайын егіс культурасын егу үшін өндірістік ферментерге жібереді.

Ферментация процесі 28 – 300С температурада, қарқынды араластыру мен аэрациялаумен культивирлеу ұзақтығы 48 – 72 сағат аралығында жүргізіледі. Ферментациядан кейін культуральды сұйықтықтағы жасуша мөлшері 1 мл – де 10 млрд. жетеді.

Ферментация процесі аяқталғаннан кейін культуральды сұйықтықты сепарирлеуге жібереді. Биомассаның ылғалдылығы 70 – 80 %-тей паста түрінде алынады. Пастаны кептірер алдында 20 % мелласа мен 1% тиомочевинадан тұратын қорғағыш ортамен араластырады.

Биомассаны сублимациалы кептіргіште кептіру 30 – 350С температурада, 10 – 13 кПа қысыммен вакуумда жүргізеді. Кептірілген биомассаны шар тәрізді диірмендерде ұсақтайды және толықтырғыштармен (торф, каолин, бентонит) араластырады, 1 г – да 9 – 10 млрд. болатындай етіп түйнек бактериясының препаратын дайындап алады. Құрғақ нитрагинді полиэтилен қорапқа қаптайды және ауа кірмейтіндей етіп герметизация жасайды. Температурасы 150С аспайтын жерде сақталады.

Нитрагин препаратымен бұршақ тектес өсімдіктердің тұқымдарын залалсыздандырады,оны топыраққа егуден бұрын жасайды. Залалсыздандыру нәтижесінде тамырындағы түйнектердің саны өседі, демек ол өнімділігінің жоғарлауына әсер етеді.

Фосфорбактерин

Фосфорбактерин– Bacillus megaterium кульрурасы спора түзетін препарат. Bacillus megaterium – аэробты, спора түзетін таяқша тәрізді бактериялар, олар күрделі фосфорорганикалық қосылыстарды (нуклейн қышқылы, нуклеопротейдтер тағы басқалар) және қиын қорытылатын, сіңірілетін минералды фосфаттарды өсімдіктерге қажет формаға айналдыру қабілеті бар.

Фосфоробактеринді өндіру технологиясы құрғақ нитрагин мен азотобактерин өндіру технологиясынан айтарлықтай айырмашылығы жоқ. Bacillus megaterium лиофилизденген бастапқы культурасы түптік культивирлеумен келесі құрамда көбейеді, %:

Жүгері экстратты 1,8 ;

Аммоний сульфаты 0,1;

Меласса 1,5;

Бор (мел) 1,0.

Микроорганизмдерді өсіру температурасы 28–300С болады. Ферментерде аэробты процесте культивирлеу ұзақтығы 30 – 48 сағат аралығында спораның пайда болуымен жүреді. Алынған биомассаны культуральды сұйықтықтан центрифугирлеу арқылы бөледі, содан кейін шашыратқыш кептіргіште 65 – 750 С температурада 2 – 3% ылғалдылыққа дейін кептіреді. Құрғақ фосфорбактеринді бөлме температурасында сақтайды. 1 г препаратта кем дегенде 8 млрд тіршілікке қабілетті жасушалар болуы керек.

Бактериофагқа Bacillus megaterium көптеген штамдары сезімтал болады. Сондықтан өндірістің барлық сатыларында процестің залалсыздығына аса үлкен назар аударылуда.

Фосфорбактерин– бактериялы тынайтқыш, бірақ ол минералды фосфор тыңайтқыштарын алмастыра алмайды және оларсыз әсер әрекет етпейді.

Bacillus megaterium бактериялары биологиялық активті заттарды (тиамин, биотин, В12 витамині тағы басқаларды) синтездейді, олар өсімдіктің өсіп дамуына қолайлы жағымды әсер етеді, ол өсімдіктің фосфорлы және азотты қоректенуін жақсартады. Сондықтан фосфорбактерин препаратын тұрақтандырушы әрекеті бар препаратқа жатқызуға болады.

Ауыл шаруашылығында азот фиксирлеуші микроорганизмдер негізінде бактериялық тыңайтқыш - нитрагин, азотобактерин кеңінен қолданыс тапты, сонымен қатар микроорганизм негізінде фосфорорганикалық қослыстар өсімдікке қажетті формада – фосфоробактеринге айналдырады.

Азот фиксирлеуші бактериялар

Азотобактерин препараты Azotobacter chroococcum топырақ микроорганизмін құрайды, ол атмосфералық азотты фиксациялауға мүмкіндігі бар препарат. Azotobacter бактериялары – аэробты, спора түзбейді, топырақта еркін тіршілік ете алады.

Құрғақ азотобактерин препаратын өндіру технологиясы нитрагин препаратын алу технологиясы тәрізді жүреді. Азотобактериннің жағымды әрекеті оның бірқатар қымбат биологиялық ерекшелігімен анықталады: азотты фиксациялау қабілеті; соның әсерінен топырақта азоттың жалпы құрамы артады; физиологиялық активті заттар (витаминдер, ауксиндер) түзуге қабілетті, өсімдіктің өсуін қалыптастырады. Сонымен қатар азотобактерин фунгицидті заттар бөлуге қабілетті, олар өсімдікке зиянды микроскопиялық саңырауқұлақтың өсуін тежейді. Органикалық және минералды тыңайтқыштардың үйлесімділігі тура болғанда, азотобактер препаратын қолданғанда эффективтілігі жоғары болады.

Топырақты басқа табиғи орталармен салыстырғанда (су, атмосфера) микроорганизмдерге бай. 1 г топырақта он миллиондаған микроорганизм жасушалары болады. Топырақ микроорганизмдері өсу процесінде дамуда топырақтың құрылысын жақсартады, өсімдіктерге арналған қоректік заттар жиналады, оның өнімділігін арттырады.

Топырақ микроорганизмі өсімдіктің азотпен қоректенуіне маңызы зор, олар аммиакқа айналуымен топырақтың құрамын органикалық азотпен минералдайды, оларды өсімдіктерде аминқышқылымен ақуыз синтезінде қолданады. Бірақ топырақтағы азот қоры көп емес (гектарына 150 кг – ға дейін) ал атмосферада бос азот шексіз мөлшерде әр гектардың үстіндегі ауада 80 мың т дейін болады.

Молекула күйіндегі азоттың сарқылмас қоры атмосфера азоты. Микроорганизмдердің азотфиксаторлар деп аталатын арнайы тобы, атмосфералық азотты фиксирлеуге қабілетті, ал оны ауадан игеріп алып байланыс қалпына ауыстырады. Бірақ осындай мол қорды өсімдіктер де, жануарлар да пайдалана алмайды. Мұны тек микроорганизмдердің ерекше бір тобы сіңіріп, органикалық азотқа айналдыратын қабілеті бар.

Молекулярлы азотты фиксациялау қабілеті әртүрлі систематикалық топтағы көптеген микроорганизмдерге тән, олар; бактериялар актиномициттер, саңырауқұлақтар, көк – жасыл балдырлар.

Азотфиксирлеуші микроорганизмдер екі топқа бөлінеді: еркін өмір сүретін және симбиотикалық демек, жоғары өсімдікте тіршілік ететін. Бұл микроорганизмдер топырақта еркін және жоғары сатыдағы өсімдіктермен бірлесіп, симбиоз түрінде тіршілік ете алады. Әрине атмосфера азотын тиімді жолмен пайдаға асырғанда дақылдар өнімділігін арттыруға болады. Бұл минералды тыңайтқыштарды үнемдеді.Еркін тіршілік ететін бактерия азотфиксаторлардың Azotobacter туысы, ал симбиотикалық – Rhizobium туысының бактериялары іс жүзінде кеңінен қолданылады. Симбиотикалық бактериялар тамыр түйнегінде орналасып молекулярлы азоттың биологиялық функциясының фиксациясын орындайды.

Азотобактердің барлығы аэробты бактериялар. Азот көзі ретінде аммоний тұздарын, нитраттарды, нитриттерді және аминқышқылдарын қолданады. Байланысқан азот жоқта атмосфера азотын сіңіреді.

Азот сіңіруші бактериялардың барлығына ортақ қасиет, егерде тіршілік ортасында байланысқан азот мол болса, онда олар атмосфера азотын сіңірмейді. Азотобактер қанттардың біразын көптеген спирттерді, органикалық қышқылдарды сіңіре алады. Азотобактер қоректік ортада бензой қышқылы болса жақсы тіршілік етеді. Бірақ ол клетчатканы ыдыратпайды. Клетчатка басқа микроорганизмдердың көмегімен ыдыраса, азотобактер ыдырау өнімін жақсы пайдаланып өніп өседі. Органикалық заттар құрамында сутегі мол болса, азот сіңіру процесс жақсы жүреді. Ал егер оттегі көп болса, бұл процесс баяулап қалады.Азотобактер реакциясы бейтарап топырақта жақсы тіршілік етеді.

Молекулалық азотты микроорганизмдермен бірлесе отырып бірқатар жоғарғы сатыдағы өсімдіктер де сіңіре алады. Мұнда өсімдіктер тамырына енетін түйнек бактериялары олардың тамыры бөлетін органикалық қосылыстармен қоректенеді, ал өсімдіктер байланысқан азотты қабылдайды.

Азот сіңіретін микроорганизмдердің таза культурасын алғаш рет С.Н. Виноградский (1893) бөліп алған болатын. Ол - анаэробты спора түзетін таяқша тәрізді бактериялар. Оның аты Glostridium pasteurianum. Ол топырақта еркін тіршілік етеді, таяқша тәрізді өскен клеткалары спора түзетін анаэробты бактериялар. Азот көзі ретінде олар азот қышқылын және аммоний тұздарын, тағы басқа көптеген азоты бар органикалық заттарды пайдаланып, қанттың біразымен қоректенеді. Олардан май, сірке қышқылын, көмір қышқыл газын түзеді. Бұл кезде бөлінетін энергия молекула күйіндегі азотты сіңіруге жұмсалады. 1901 жылы Бейерник ашқан азотобактер микробы да атмосфера азотын сіңіре алады. Өскен клеткалары ірі шар тәрізді, қозғалғыш, шырыш қабық - капсуламен қоршалған. Бұлардың қазір бірнеше түрі белгілі. Олардың ішінде азотобактер хроококкум, азотобактер винеланди, азотобактер агилес түрлері біршама жақсы зерттеледі.

Азот сіңіру үшін бұл микроорганизмдерге молибден микроэлементі қажет. Азотобактер реакциясы бейтарап топырақта жақсы тіршілік етеді. Қышқыл топырақта олар тіршілік ете алмайды. Топырақтың ылғалды болуы да бұлар үшін аса қолайлы. Ауа азотын сіңіретін қабілет кейбір микобактерияларда, проактиномицеттерде, спирохеталарда, кейбір саңырауқұлақтарда және ашытқыларда болады.