Белоктық заттардың микроорганизмдермен ыдырауы. Белок заттардың ыдырауы Ақуыздардың ыдырау процесі

Зат алмасу процесінде микроорганизмдер өздерінің цитоплазмасының күрделі белоктық заттарын синтездеп қана қоймайды, сонымен қатар субстраттың ақуыздық қосылыстарын терең бұзады. Аммиактың бөлінуімен немесе аммоний тұздарының түзілуімен жүретін органикалық ақуыздық заттардың микроорганизмдердің минералдану процесін микробиологияда белоктардың шіруі немесе аммонификациясы деп атайды.

Осылайша, қатаң микробиологиялық мағынада шіру - бұл органикалық ақуыздың минералдануы, дегенмен күнделікті өмірде «шірік» таза кездейсоқ ұқсастықтары бар бірқатар әртүрлі процестерді білдіреді, соның ішінде бұл тұжырымдамада тамақ өнімдерінің (ет, балық, жұмыртқалар, жемістер, көкөністер) және жануарлар мен өсімдіктер өлекселерінің ыдырауы, көңде, өсімдік қалдықтарында және т.б.

Протеиннің аммонификациясы күрделі көп сатылы процесс. Оның ішкі мәні микроорганизмдердің цитоплазмалық қосылыстардың синтезінде көміртегі қаңқасын пайдаланып аминқышқылдарының энергетикалық түрленуінде жатыр. Табиғи жағдайда әртүрлі бактериялармен, зеңдермен және актиномицеттермен қоздырылған өсімдік және жануар текті ақуызға бай заттардың ыдырауы ауаның кең енуімен де, толық анаэробиоз жағдайында да өте оңай жүреді. Осыған байланысты белоктық заттардың ыдырауының химиясы және нәтижесінде пайда болатын ыдырау өнімдерінің табиғаты микроорганизм түріне, ақуыздың химиялық табиғатына және процестің жағдайларына: аэрацияға, ылғалдылыққа, температураға байланысты өте әртүрлі болуы мүмкін.

Ауаның енуімен, мысалы, ыдырау процесі өте қарқынды жүреді, ақуыздық заттардың толық минералдануына дейін - аммиак және тіпті ішінара элементтік азот түзіледі, метан немесе көмірқышқыл газы, сондай-ақ күкіртсутек пен фосфор түзіледі. қышқыл тұздар. Анаэробты жағдайда, әдетте, ақуыздың толық минералдануы болмайды, әдетте жағымсыз иісі бар кейбір (аралық) шіру өнімдері субстратта сақталады, оған шіріктің жағымсыз иісі беріледі.

Төмен температура ақуыздың аммонификациясын болдырмайды. Мысалы, Қиыр Солтүстіктегі жердің мәңгі тоң қабаттарында ондаған мың жылдар бойы жатқан, бірақ ыдырауға ұшырамаған мамонттардың мәйіттері табылды.

Микроорганизмдердің жеке қасиеттеріне байланысты – ыдырау қоздырғыштары – не белок молекуласының таяз ыдырауы, не оның терең ыдырауы (толық минералдану) жүреді. Бірақ басқа микробтардың тіршілік әрекетінің нәтижесінде субстратта белоктық заттардың гидролиз өнімдері пайда болғаннан кейін ғана ыдырауға қатысатын микроорганизмдер де бар. Шын мәнінде, «шірік» - бұл ақуыздық заттардың терең ыдырауын ынталандыратын, олардың толық минералдануын тудыратын микробтар.

Белок заттары қоректену кезінде микроб жасушасына тікелей сіңе алмайды. Белоктардың коллоидты құрылымы олардың жасуша мембранасы арқылы жасушаға түсуіне кедергі жасайды. Гидролиздік ыдырағаннан кейін ғана ақуыз гидролизінің қарапайым өнімдері микроб жасушасына еніп, жасушалық зат синтезінде қолданылады. Осылайша, ақуыз гидролизі микроб денесінен тыс жүреді. Осы мақсатта микроб субстратқа протеолитикалық экзоферменттерді (протеиназаларды) бөледі. Бұл қоректену әдісі субстраттардағы ақуыздық заттардың үлкен массасының ыдырауын тудырады, ал микробтық жасушаның ішінде ақуыз гидролизі өнімдерінің салыстырмалы түрде аз ғана бөлігі ақуыз түріне айналады. Бұл жағдайда ақуыздық заттардың ыдырау процесі олардың синтезі процесінен басым болады. Осыған байланысты ақуыздық заттардың ыдырау агенттері ретінде шіріткіш микробтардың жалпы биологиялық рөлі орасан зор.

Күрделі ақуыз молекуласының шіріткіш микробтармен минералдану механизмін келесі химиялық өзгерістер тізбегі көрсетуге болады:

I. Үлкен белок молекуласының альбомдарға, пептондарға, полипептидтерге, дипептидтерге гидролизденуі.

II. Ақуыздың ыдырау өнімдерінің аминқышқылдарына дейін тереңірек гидролизі жалғасуда.

III. Микробтық ферменттердің әсерінен аминқышқылдарының өзгеруі. Әртүрлі микробтардың ферменттік кешенінде болатын аминқышқылдары мен ферменттерінің әртүрлілігі, процестің белгілі жағдайлары аминқышқылдарының өзгеру өнімдерінің экстремалды химиялық әртүрлілігін де анықтайды.

Осылайша, аминқышқылдары декарбоксилдену, дезаминдену, тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш және гидролитикалық әсерге ұшырауы мүмкін. Күшті карбоксилаза аминқышқылдарының декарбоксилденуінен жүрек айну иісі бар ұшпа аминдер немесе диаминдер түзеді. Лизин амин қышқылынан кадаверин, амин қышқылынан орнитин, путресцин түзіледі:

Кадаверин мен путресцинді «кадаврлық улар» немесе птомайндер (грек тілінен аударғанда ptoma – мәйіт, өлексе) деп атайды. Бұрын белоктардың ыдырауынан пайда болатын птомендер тағамдық улануды тудырады деп есептелді. Дегенмен, қазір птомендердің өздері емес, олардың ілеспе туындылары – нейрин, мускарин, сонымен қатар химиялық табиғаты белгісіз кейбір заттар улы екені анықталды.

Дезаминдену кезінде амин қышқылдарынан амин тобы (NH2) жойылады, одан аммиак түзіледі. Субстраттың реакциясы сілтілі болады. Тотығу дезаминдену кезінде аммиактан басқа кетон қышқылдары да түзіледі:

Тотықсыздандырғыш дезаминдену кезінде қаныққан май қышқылдары пайда болады:

Гидролитикалық дезаминдену және декарбоксилдену спирттердің түзілуіне әкеледі:

Сонымен қатар көмірсутектер (мысалы, метан), қанықпаған май қышқылдары, сутегі де түзілуі мүмкін.

Хош иісті аминқышқылдары анаэробты жағдайда жағымсыз иісті ыдырау өнімдерін шығарады: фенол, индол, скатол. Индол мен скатол әдетте триптофаннан түзіледі. Құрамында күкірт бар аминқышқылдарынан ыдыраудың аэробты жағдайында күкіртсутек немесе меркаптандар пайда болады, оларда да шіріген жұмыртқаның жағымсыз иісі бар. Күрделі белоктар – нуклеопротеидтер – нуклеин қышқылдары мен белоктарға ыдырайды, олар өз кезегінде ыдырайды. Нуклеин қышқылдары ыдырағанда фосфор қышқылы, рибоза, дезоксирибоза және азотты органикалық негіздер түзіледі. Әрбір нақты жағдайда барлық цикл емес, көрсетілген химиялық өзгерістердің бір бөлігі ғана болуы мүмкін.

Ақуызға бай тағамдарда (мысалы, ет немесе балық) аммиак, амин және басқа да аминқышқылдарының ыдырау өнімдерінің пайда болуы микробтардың бұзылу көрсеткіші болып табылады.

Ақуыздық заттардың аммонификациясын ынталандыратын микроорганизмдер табиғатта өте кең таралған. Олар барлық жерде кездеседі: топырақта, суда, ауада - және өте алуан түрлі нысандарда ұсынылған - аэробты және анаэробты, факультативті анаэробты, спора түзетін және спора түзбейтін.

Аэробты шіріткіш микроорганизмдер

Bacillus subtilis (35-сурет) - табиғатта кең таралған аэробты таяқша, әдетте шөптен оқшауланған, өте қозғалмалы таяқша (3-5 х 0,6 мкм) перитрихиальды бауы бар. Егер культивация сұйық қоректік орталарда (мысалы, шөп қайнатпасында) жүргізілсе, онда таяқша жасушалары біршама үлкейіп, ұзын тізбектермен қосылып, сұйықтың бетінде мыжылған және құрғақ күмістей ақшыл қабықша түзеді. Құрамында көмірсулар бар қатты ортада дамыған кезде субстратпен біріктірілген майда мыжылған, құрғақ немесе түйіршікті колония пайда болады. Картоп тілімдерінде Bacillus subtilis колониялары әрқашан сәл мыжылған, түссіз немесе сәл қызғылт түсті, барқыт жабынды еске түсіреді.

Bacillus subtilis өте кең температура диапазонында дамиды, іс жүзінде космополит болып табылады. Бірақ жалпы алғанда, солай деп есептеледі ең жақсы температураоның дамуы үшін 37-50 °C құрайды. Bacillus subtilis споралары сопақша, эксцентрлік орналасқан, қатаң локализациясыз (бірақ әлі де көп жағдайда жасушаның ортасына жақын). Споралардың өнуі экваторлық. Грам оң, көмірсуларды ыдыратып, ацетон мен сірке альдегидін түзеді, протеолиздік қабілеті өте жоғары. Bacillus subtilis споралары өте ыстыққа төзімді – олар көбінесе консервілерде сақталады, 120°С-та стерильденеді.

Картоп таяқшасы (Bac. mesentericus) (36-сурет) табиғатта шөптен кем тарамайды. Әдетте картоп таяқшалары картопта кездеседі, мұнда топырақтан келеді.

Морфологиялық жағынан картоп таяқшасы субтиляцияға өте ұқсас: оның жасушаларында (3-10 х 0,5-0,6 мкм) перитририхты сым бар; Тізбекте жалғыз және жалғанған екеуі де бар. Картоп таяқшаларының споралары шөп таяқшалары сияқты сопақ, кейде ұзынша, ірі; олар жасушаның кез келген бөлігінде (бірақ көбінесе орталықта) орналасады. Споралар пайда болған кезде жасуша ісінбейді;

Картоп тілімдерін өсіргенде, картоп таяқшасы көп мөлшерде сары-қоңыр, бүктелген, ылғалды жылтыр жабынды құрайды, ол мезентерияны еске түсіреді, осылайша микроб өз атын алады. Протеинді агар орталарында субстратпен бірге өспейтін жұқа, құрғақ және мыжылған колониялар түзеді.

Грамға сәйкес, картоп таяқшасы оң боялады. Оңтайлы даму температурасы, Bacillus subtilis сияқты, 35-45 °C. Белоктар ыдырағанда көп күкіртсутек түзеді. Картоп таяқшаларының споралары өте ыстыққа төзімді және Bacillus subtilis споралары сияқты ұзақ қайнауға төтеп бере алады, көбінесе консервілерде сақталады.

Бак. Цереус. Бұл ұштары түзу, біртұтас немесе күрделі тізбектерге қосылған өзектер (3-5 х 1-1,5 мкм). Қысқа ұяшықтары бар опциялар да бар. Жасушалардың цитоплазмасы айтарлықтай түйіршікті немесе вакуолизацияланған, жасушалардың ұштарында жиі жылтыр май тәрізді дәндер түзіледі. Бацилланың жасушалары қозғалғыш, перитрихиальды бауы бар. Сізге қарсы. cereus сопақ немесе эллипсоид тәрізді, әдетте орталықта орналасқан және полярлы өседі. MPA (ет пептонды агар) кезінде таяқша ортасы бүктелген және жиектері ризоидты толқынды ірі ықшам колониялар түзеді. Кейде колониялар жиектері жиектері және жалауша тәрізді өсінділері бар, жарықты сындыратын тән дәндері бар ұсақ түйіршіктер. Бак. cereus – аэроб. Дегенмен, кейбір жағдайларда ол оттегіге қол жеткізу қиын болған кезде де дамиды. Бұл таяқша топырақта, суда және өсімдік субстраттарында кездеседі. Ол желатинді сұйылтады, сүтті пептонизациялайды және крахмалды гидролиздейді. Bac дамуы үшін оңтайлы температура. cereus 30 °C, максимум 37-48 °C. Ет-пептонды сорпада дамитын кезде оңай ыдырайтын жұмсақ шөгінді және бетінде нәзік қабықшасы бар мол, біртекті бұлт түзеді.

Басқа аэробты шіріткіш микробтардың ішінде топырақ таяқшасын (Bac. mycoides), Bac. megatherium, сондай-ақ спорасыз пигментті бактериялар – «керемет таяқша» (Bact. prodigiosum), Pseudomonas fluorescens.

Топырақ таяқшасы (Bac. mycoides) (37-сурет) өте кең тараған шіріткіш таяқшалардың бірі болып табылады, оның ішінде біршама үлкен (5-7 х 0,8-1,2 мкм) біртұтас жасушалар немесе ұзын тізбектермен байланысқан жасушалар бар. Қатты қоректік орталарда топырақ таяқшасы өте тән колониялар түзеді - үлпілдек, ризоидты немесе мицелиалды, саңырауқұлақ мицелийі сияқты ортаның бетіне таралады. Осы ұқсастық үшін бацилла Bac атауын алды. микоидтер, бұл «саңырауқұлақ тәрізді» дегенді білдіреді.

Бак. megaterium - бұл үлкен таяқша, сондықтан ол «үлкен жануар» дегенді білдіреді. Ол үнемі топырақта және шіріген материалдардың бетінде кездеседі. Жас жасушалар әдетте қалың - диаметрі 2 микронға дейін, ұзындығы 3,5-тен 7 микронға дейін. Жасушаның құрамы май тәрізді немесе гликоген тәрізді заттардың көп мөлшердегі қосындылары бар ірі түйіршікті. Жиі қосындылар дерлік бүкіл жасушаны толтырады, бұл оған бұл түрді оңай тануға болатын өте тән құрылым береді. Агар орталарындағы колониялар тегіс, ақшыл, майлы-жылтыр. Колонияның шеттері күрт кесілген, кейде толқынды жиектелген.

Pseudomonas fluorescens пигменттік бактериясы кішкентай (1-2 х 0,6 мкм), грамтеріс, спорасыз таяқша, қозғалғыш, лофотрихиальды жіпшелері бар. Бактерия жасыл-сары флуоресцентті пигментті шығарады, ол субстратқа еніп, оны сары-жасыл түске бояйды.

Пигментті бактерия Bacterium prodigiosum (Cурет 38) «ғажайып таяқша» немесе «керемет қан таяқшасы» ретінде кеңінен танымал. Өте кішкентай, грамтеріс, спорасыз, перитрихиальды жіптері бар қозғалғыш таяқша. Агар және желатинді қоректік орталарда дамыған кезде ол қан тамшыларын еске түсіретін металл жылтырлығы бар қою қызыл түсті колониялар түзеді.

Орта ғасырларда нан мен картопта мұндай колониялардың пайда болуы діндар адамдар арасында ырымдық үрей тудырды және «еретиктер» мен «шайтандық құмарлықтың» интригаларымен байланысты болды. Осы зиянсыз бактерияның кесірінен Қасиетті инквизиция мыңнан астам толығымен жазықсыз адамдарды өртеп жіберді.

Факультативті анаэробты бактериялар

Proteus таяқшасы, немесе proteus vulgaris (Proteus vulgaris) (39-сурет). Бұл микроб протеиндік заттардың шіруінің ең типтік қоздырғыштарының бірі болып табылады. Ол көбінесе өздігінен шіріген етте, жануарлар мен адамның ішегінде, суда, топырақта, т.б. кездеседі.Бұл бактерияның жасушалары өте полиморфты. Ет-пептонды сорпадағы күндізгі культураларда олар кішкентай (1-3 х 0,5 мкм), перитрихиальды жгутика көп. Содан кейін ұзындығы 10-20 мкм немесе одан да көп болатын бұралған жіп тәрізді жасушалар пайда бола бастайды. Жасушалардың морфологиялық құрылымының осындай алуан түрлілігіне байланысты бактерия теңіз құдайы Протейдің атымен аталды, оған ежелгі грек мифологиясы өз бейнесін өзгерту және әртүрлі жануарлар мен құбыжықтарға өз еркімен айналу мүмкіндігін жатқызды.

Кіші және үлкен Proteus жасушалары күшті қозғалысқа ие. Бұл қатты қоректік ортадағы бактерия колонияларына тән «үйрену» қасиетін береді. «Шарлау» процесі жеке жасушалардың колониядан шығып, субстрат беті бойымен сырғанап, одан біршама қашықтықта тоқтап, көбейіп, жаңа өсуді тудырады. Нәтижесінде қарапайым көзге көрінбейтін кішкентай ақшыл колониялар массасы пайда болады. Жаңа жасушалар қайтадан осы колониялардан бөлініп, ортаның микробтық бляшкаларсыз бөлігінде жаңа көбею орталықтарын және т.б.

Proteus vulgaris – грамтеріс микроб. Оның дамуы үшін оңтайлы температура 25-37 ° C құрайды. Шамамен 5 °C температурада ол өсуін тоқтатады. Протейдің протеолиздік қабілеті өте жоғары: ол индол және күкіртті сутек түзе отырып, белоктарды ыдыратады, қоршаған ортаның қышқылдығының күрт өзгеруін тудырады - қоршаған орта өте сілтілі болады. Көмірсулы ортада дамыған кезде Протей көптеген газдар шығарады (СО2 және Н2).

Ауаға қалыпты қол жетімділік жағдайында пептондық ортада дамыған кезде ішек таяқшасы (Escherichia coli) кейбір протеолитикалық қабілетке ие. Бұл индолдың түзілуімен сипатталады. Бірақ E. coli типтік шіріткіш микроорганизм емес және көмірсутекті орталарда анаэробты жағдайда сүт қышқылының және бірқатар жанама өнімдердің түзілуімен атипті сүт қышқылының ашытуын тудырады.

Анаэробты шіріткіш микроорганизмдер

Clostridium putrificum (40-сурет) белокты заттардың анаэробты ыдырауының энергетикалық қоздырғышы болып табылады, бұл ыдырауды газдардың – аммиак пен күкіртті сутектің мол бөлінуімен жүзеге асырады. Cl. putrificum топырақта, суда, ауыз қуысында, жануарлардың ішектерінде және әртүрлі шірік тағамдарда жиі кездеседі. Кейде оны консервілерден табуға болады. Cl. putrificum - перитрихиальды бауы бар, ұзартылған және жіңішке (7-9 х 0,4-0,7 мкм) жылжымалы таяқшалар. Сондай-ақ ұзынырақ, тізбектей жалғанған және жалғыз жасушалар бар. Клостридиялардың дамуы үшін оңтайлы температура 37 ° C. Ет-пептонды агардың тереңдігінде дамып, қабыршақты, борпылдақ колониялар түзеді. Споралары шар тәріздес және терминалдық орналасады. Спора пайда болған кезде жасуша спораның орнында қатты ісінеді. Споралы жасушалар Cl. putrificum ботулизм таяқшасының споралы жасушаларына ұқсайды.

Cl ыстыққа төзімділігі. putrificum айтарлықтай жоғары. Консервілерді өндіру кезінде, сақтау кезінде споралар жойылмаса дайын өнімдерқоймада олар дамып, консервілердің бұзылуына (микробиологиялық бомбалау) әкелуі мүмкін. Cl-нің сахаролитикалық қасиеттері. putrificum жоқ.

Clostridium sporogenes (41-сурет) - бойынша морфологиялық сипаттамаларыБұл ұштары дөңгеленген, тізбектерді оңай құрайтын жеткілікті үлкен таяқша. Микроб өзінің перитрихиальды жгутикасының арқасында өте мобильді. И.И.Мечников (1908) берген Clostridium sporogenes атауы бұл микробтың тез спора түзу қабілетін сипаттайды. 24 сағаттан кейін микроскоппен көптеген таяқшалар мен бос жатқан спораларды көруге болады. 72 сағаттан кейін споралану процесі аяқталады және вегетативті формалар қалмайды. Микроб орталықта немесе таяқшаның бір ұшына жақын орналасқан (субтерминальды) сопақ споралар түзеді. Капсула түзбейді. Оңтайлы даму - 37 ° C.

Cl. спорогендер – анаэробты. Оның улы немесе патогендік қасиеттері жоқ. Агар орталарында анаэробты жағдайда ол бастапқыда мөлдір болып келетін беткей, ұсақ, дұрыс емес пішінді колониялар түзеді, содан кейін шеттері жиектері бар мөлдір емес сарғыш-ақ түсті колонияларға айналады. Агардың тереңдігінде колониялар «шагли», дөңгелек, тығыз ортасы бар. Сол сияқты анаэробты жағдайда микроб ет-пептонды сорпаның тез бұлыңғырлануын, газдың пайда болуын және жағымсыз шіріткіш иістің пайда болуын тудырады. Clostridium sporogenes ферменттік кешені ақуызды өзінің соңғы кезеңіне дейін ыдырататын өте белсенді протеолитикалық ферменттерден тұрады. Clostridium sporogenes әсерінен сүт 2-3 күн ішінде пептонданады және бос коагуляцияланады, желатин сұйылтылады. Құрамында бауыры бар ортада кейде ақ тирозин кристалдары бар қара пигмент түзіледі. Микроб мидың қоршаған ортасының қараюына және қорытылуына және өткір шірік иіске әкеледі. Матаның бөліктері тез сіңіріледі, қопсытылады және бірнеше күн ішінде толығымен дерлік ериді.

Clostridium sporogenes де сахаролитикалық қасиетке ие. Бұл микробтың табиғатта таралуы, айқын протеолитикалық қасиеттері және спораларының жоғары ыстыққа төзімділігі оны тамақ өнімдеріндегі шіру процестерінің негізгі қоздырғыштарының бірі ретінде сипаттайды.

Cl. sporogenes – ет консервілері мен көкөністердің бұзылуының қоздырғышы. Көбінесе ет консервілері мен ет қосылған және етсіз бірінші кешкі тағамдар (борщ, рассольник, қырыққабат сорпасы және т.б.) бұзылады. Стерилизациядан кейін өнімде қалған аз мөлшерде споралардың болуы бөлме температурасында сақтау кезінде консервілердің бұзылуына әкелуі мүмкін. Алдымен еттің қызаруы байқалады, содан кейін қарайып, өткір шірік иіс пайда болады, банкалардың бомбалануы жиі байқалады.

Ақуыздардың шірік ыдырауына әртүрлі зеңдер мен актиномицеттер де қатысады - Penicillium, Mucor mucedo, Botrytis, Aspergillus, Trichoderma және т.б.

Шіріту процесінің мәні

Ыдырау процесінің жалпы биологиялық маңызы орасан зор. Шіріткіш микроорганизмдер – «жердегі тәртіптер». Топыраққа түсетін белоктық заттардың көп мөлшерінің минералдануын тудыратын, жануарлардың өлекселері мен өсімдік қалдықтарының ыдырауын жүзеге асыра отырып, олар жердің биологиялық тазартылуын тудырады. Белоктардың терең ыдырауын споралы аэробтар, азырақ тереңдікте споралы анаэробтар тудырады. Табиғи жағдайда бұл процесс микроорганизмдердің көптеген түрлерінің кооперациясында кезең-кезеңімен жүреді.

Бірақ тамақ өндірісінде шіру зиянды процесс болып табылады және үлкен материалдық зиян келтіреді. Ет, балық, көкөніс, жұмыртқа, жеміс-жидек және басқа да азық-түлік өнімдерінің бұзылуы микробтардың дамуына қолайлы жағдайларда қорғалмаған жағдайда сақталса, тез жүреді және өте қарқынды жүреді.

Азық-түлік өндірісінде кейбір жағдайларда ғана шірік пайдалы процесс ретінде пайдаланылуы мүмкін - тұздалған майшабақ пен ірімшіктердің пісіп-жетілуі кезінде. Шірік илеу өнеркәсібінде тері тігу үшін қолданылады (былғары өндіру кезінде мал терісінен жүн алу). Ыдырау процестерінің себептерін біле отырып, адамдар әртүрлі сақтау әдістерін қолдана отырып, ақуыздан шыққан тағам өнімдерін ыдыраудан қорғауды үйренді.

Шіріту процестері. Аэробты және анаэробты ыдырау туралы түсінік. Қоздырғыштар. Шіріту процестерінің табиғаттағы және тамақ өнеркәсібіндегі рөлі

Шірік - ақуыздық заттардың терең ыдырау процесі. Белок заттарының ыдырауының соңғы өнімдерінің бірі аммиак болып табылады, сондықтан ыдырау процесі аммонификация деп аталады.

Белоктар жоғары молекулалы қосылыстар болып табылады, сондықтан олар алдымен экзофермент болып табылатын микроорганизмдердің протеолитикалық ферменттері арқылы жасушадан тыс ыдырауға ұшырайды.

Ақуыздың ыдырауы кезеңдерде жүреді:

белоктар > пептондар > полипептидтер > амин қышқылдары

Алынған аминқышқылдары жасушалардың ішінде диффузияланады және конструктивті және энергетикалық метаболизмде қолданылады.

Амин қышқылдарының ыдырауы дезаминдену мен декарбоксилденуден басталады. Амин қышқылдарының дезаминденуі кезінде амин тобы аммиак, органикалық қышқылдар (бутир, сірке, пропион, гидрокси және кетоқышқылдар) және жоғары молекулалы спирттердің түзілуімен жойылады.

Кейіннен соңғы өнімдердің түзілуі процестің жағдайларына және ыдырауды тудыратын микроорганизм түріне байланысты.

Аэробты шірік. Атмосфералық оттегінің қатысуымен пайда болады. Аэробты шірудің соңғы өнімдері аммиактан басқа көмірқышқыл газы, күкіртті сутегі және меркаптандар (шіріген жұмыртқаның иісі бар). Күкіртсутек пен меркаптандар құрамында күкірті бар аминқышқылдарының (цистин, цистеин, метионин) ыдырауы кезінде түзіледі.

Анаэробты шіру. Анаэробты жағдайда пайда болады. Анаэробты шірудің соңғы өнімдері – жағымсыз иісті заттардың түзілуімен аминқышқылдарының декарбоксилденуінің (карбоксил тобының жойылуының) өнімдері: индол, акатол, фенол, крезол, диаминдер (олардың туындылары мәйіттік улану болып табылады және улануды тудыруы мүмкін). .

Шіріту процестерінің қоздырғыштары

Аэробты шіріктің қоздырғыштары Bacillus туысының спора түзуші бактериялары: Bacillus mycoides (алмұрт тәрізді таяқша); Bacillus megaterium (қырыққабат таяқшасы); Bacillus mesentericus (картоп таяқшасы); Bacillus subtilis (bacillus шөп), сонымен қатар спора түзбейтін таяқшалар: Serrate marcencens (тамаша таяқша); Proteus vulgaris (Proteus таяқшасы); ішек таяқшасы (іш таяқшасы) және басқа микроорганизмдер.

Анаэробты шірудің қоздырғыштары Clostridium (протеолитикалық клостридия) тұқымдасының анаэробты споралы таяқшалары: Clostridium sporogenes, Clostridium subterminalis, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum.

Шіріту процестерінің практикалық маңызы

Шіріткіш микроорганизмдер жиі үлкен зиян келтіреді ұлттық экономика, ақуызға бай тағамдардың: ет және ет өнімдерінің, жұмыртқаның, сүттің, балық және балық өнімдерінің және т.б. бұзылуына әкелетін.

Табиғатта (суда, топырақта) шіріткіш бактериялар өлген жануарлар мен өсімдік ұлпаларын белсенді түрде ыдыратады, ақуыздық заттарды минералдандырады, сөйтіп көміртегі мен азот айналымына маңызды рөл атқарады.

Талшықты және пектинді заттардың микроорганизмдермен ыдырауы

Пектинді заттардың ыдырауы май қышқылының ашытуына жақын. Анаэробты жағдайда пайда болады. Микроорганизмдердің пектолиттік ферменттерінің әсерінен прототопектин еритін пектинге айналады, ол галактурон қышқылдарын, көмірсуларды (ксилоза, галактоза, арабиноза), метил спиртін және басқа заттарды түзу үшін ыдырайды. Содан кейін қанттарды Clostridium тектес бактериялар ашытып, май және сірке қышқылдарын, көмірқышқыл газын және сутегін түзеді.

Осы процестердің барлығы зардап шеккен объектілердің (жемістер, көкөністер) минералдануына (шіруіне) және басқа да бұзылу түрлеріне әкеледі.

Талшықтың ашытуы оның анаэробты жағдайда май және сірке қышқылдарының, көмірқышқыл газының, этил спиртінің және сутегінің түзілуімен ыдырауынан тұрады. Бұл процесті Clostridium тұқымдасына жататын спора түзетін мезофильді және термофильді целлюлоза бактериялары жүзеге асырады.

Талшық аэробты жолмен ыдырағанда соңғы өнімдер көмірқышқыл газы мен су болып табылады. Талшықты тотықтыратын аэробты микроорганизмдерге Cytophaga және Anginococcus тектес мезофильді аэробты бактериялар жатады. Cellvibrio, Pseudomonas, Streptomyces тұқымдас актиномицеттер және микроскопиялық саңырауқұлақтар (Penicillium, Alternaria, Fusarium және т.б.).

Табиғатта пектинді ыдырататын және целлюлоза бактериялары өсімдік қалдықтарының ыдырауында, демек, көміртегі айналымында маңызды рөл атқарады.

Аммонификацияның химиясы.

Шірік - микроорганизмдердің ақуыздық заттардың ыдырауы. Бұл еттің, балықтың, жемістердің, көкөністердің, ағаштың бұзылуы, сондай-ақ топырақта, көңде және т.б.

Тар мағынада шіруді микроорганизмдердің әсерінен белоктардың немесе ақуызға бай субстраттардың ыдырау процесі деп қарастырады.

Белоктар маңызды ажырамас бөлігітірі және өлі органикалық дүние, көптеген тағамдарда кездеседі. Белоктар үлкен әртүрлілікпен және құрылымдық күрделілікпен сипатталады.

Ақуыздық заттарды жою қабілеті көптеген микроорганизмдерге тән. Кейбір микроорганизмдер ақуыздың таяз ыдырауын тудырады, ал басқалары оны тереңірек жоя алады. Шіріту процестері үнемі табиғи жағдайда жүреді және көбінесе ақуыздық заттары бар өнімдер мен өнімдерде болады. Белоктың ыдырауы оның микробтар қоршаған ортаға бөлетін протеолитикалық ферменттердің әсерінен гидролизденуінен басталады. Шірік жоғары температура мен ылғалдылық жағдайында пайда болады.

Аэробты шірік. Атмосфералық оттегінің қатысуымен пайда болады. Аэробты шірудің соңғы өнімдері аммиактан басқа көмірқышқыл газы, күкіртті сутегі және меркаптандар (шіріген жұмыртқаның иісі бар). Күкіртсутек пен меркаптандар құрамында күкірті бар аминқышқылдарының (цистин, цистеин, метионин) ыдырауы кезінде түзіледі. Бацилла сонымен қатар аэробты жағдайда ақуыздық заттарды бұзатын шіріткіш бактериялардың қатарына жатады. микоидтер. Бұл бактерия топырақта кең таралған. Бұл жылжымалы спора түзетін таяқша.

Анаэробты шірік. Анаэробты жағдайда пайда болады. Анаэробты шірудің соңғы өнімдері – жағымсыз иісті заттардың түзілуімен аминқышқылдарының декарбоксилденуінің (карбоксил тобының жойылуының) өнімдері: индол, акатол, фенол, крезол, диаминдер (олардың туындылары мәйіттік улану болып табылады және улануды тудыруы мүмкін). .

Анаэробты жағдайда ыдыраудың ең көп таралған және белсенді қоздырғыштары Bacillus putrificus және Bacillus sporogenes болып табылады.

Көптеген шіріткіш микроорганизмдер үшін оңтайлы даму температурасы 25-35 ° C аралығында болады. Төмен температура олардың өліміне әкелмейді, тек олардың дамуын тоқтатады. 4-6°С температурада шіріткіш микроорганизмдердің тіршілік әрекеті басылады. Споралы емес шіріткіш бактериялар 60°С жоғары температурада өледі, ал спора түзетін бактериялар 100°С-қа дейін қыздыруға шыдайды.

Шіріткіш микроорганизмдердің табиғаттағы, тағам өнімдерінің бұзылу процестеріндегі рөлі.

Табиғатта ыдырау үлкен оң рөл атқарады. Ол заттар айналымының құрамдас бөлігі болып табылады. Ыдырау процестері топырақтың өсімдіктерге қажетті азот формаларымен байытылуын қамтамасыз етеді.

Бір жарым ғасыр бұрын ұлы француз микробиологы Л.Пастер ыдырау мен ашыту микроорганизмдерісіз, органикалық заттарды бейорганикалық қосылыстарға айналдырмай, жер бетінде тіршілік мүмкін болмайтынын түсінді. Бұл топтың түрлерінің ең көп саны топырақта өмір сүреді - 1 г құнарлы егістік топырақта олардың бірнеше миллиардтары бар Топырақ флорасы негізінен ыдырау бактерияларымен ұсынылған. Олар органикалық қалдықтарды (өсімдіктер мен жануарлардың өлі денелерін) өсімдіктер тұтынатын заттарға: көмірқышқыл газына, суға және минералды тұздарға ыдыратады. Бұл процесс планеталық масштабта органикалық қалдықтардың минералдануы деп аталады, топырақта бактериялар неғұрлым көп болса, минералдану процесі соғұрлым қарқынды болады, сондықтан топырақ құнарлылығы жоғары болады. Дегенмен, тамақ өнеркәсібінде шіритін микроорганизмдер және олар тудыратын процестер өнімдердің, әсіресе жануарлардан алынатын өнімдердің және құрамында ақуыздық заттар бар материалдардың бұзылуына әкеледі. Өнімдердің шіріткіш микроорганизмдермен бұзылуын болдырмау үшін оларды осы микроорганизмдердің дамуын болдырмайтындай етіп сақтау керек.

Азық-түлік өнімдерін шіруден, зарарсыздандырудан, тұздаудан, ыстаудан, мұздатудан және т.б. қолданылады, алайда шірік бактериялардың ішінде споралы, галофильді және психрофильді формалар, тұздалған немесе мұздатылған тағамдардың бұзылуына әкелетін формалар бар.

Тақырып 1.2. Қоршаған орта жағдайларының микроорганизмдерге әсері. Микроорганизмдердің табиғатта таралуы.

Микроорганизмдерге әсер ететін факторлар (температура, ылғалдылық, қоршаған ортаның концентрациясы, радиация)

Жоспар

1. Температураның әсері: психрофильді, мезофильді және термофильді микроорганизмдер. Тағамды салқындатылған және мұздатылған түрде сақтаудың микробиологиялық принциптері. Вегетативті жасушалар мен споралардың термиялық тұрақтылығы: пастерлеу және зарарсыздандыру. Тамақ өнімдерін термиялық өңдеудің микрофлораға әсері.

2. Өнімнің ылғалдылығы мен қоршаған ортаның микроорганизмдерге әсері. Құрғақ өнімдердегі микроорганизмдердің дамуы үшін ауаның салыстырмалы ылғалдылығының маңызы.

3. Микроорганизмдердің тіршілік ету ортасындағы еріген заттардың концентрациясының әсері. Радиацияның әсері, ауаны зарарсыздандыру үшін ультракүлгін сәулелерді қолдану.

Температураның әсері: психрофильді, мезофильді және термофильді микроорганизмдер. Тағамды салқындатылған және мұздатылған түрде сақтаудың микробиологиялық принциптері. Вегетативті жасушалар мен споралардың термиялық тұрақтылығы: пастерлеу және зарарсыздандыру. Тамақ өнімдерін термиялық өңдеудің микрофлораға әсері.

Температура - микроорганизмдердің дамуының ең маңызды факторы. Әрбір микроорганизм үшін өсудің минималды, оңтайлы және максималды температуралық режимі бар. Осы қасиетіне қарай микробтар үш топқа бөлінеді:

§ психрофильдер -минимум -10-0 °С, оңтайлы 10-15 °С төмен температурада жақсы өсетін микроорганизмдер;

§ мезофилдер -оңтайлы өсуі 25-35 °С, минимум 5-10 °C, максимум 50-60 °С байқалатын микроорганизмдер;

§ термофилдер -салыстырмалы жоғары температурада жақсы өсетін микроорганизмдер 50-65 °C оңтайлы өсумен, максимум 70 °C жоғары температурада.

Микроорганизмдердің көпшілігі мезофилдер болып табылады, олар үшін оңтайлы температура 25-35 ° C құрайды. Сондықтан тамақ өнімдерін осы температурада сақтау олардағы микроорганизмдердің тез көбеюіне және тағамның бұзылуына әкеледі. Кейбір микробтар азық-түліктерде айтарлықтай жинақталған кезде адамда тамақ улануына әкелуі мүмкін. Патогендік микроорганизмдер, яғни. Адамдарда жұқпалы ауруларды тудыратындар да мезофилдерге жатқызылады.

Төмен температура микроорганизмдердің өсуін баяулатады, бірақ оларды өлтірмейді. Тоңазытылған тағамдарда микробтардың көбеюі баяу, бірақ жалғасуда. 0°С-тан төмен температурада микробтардың көпшілігі көбеюін тоқтатады, яғни. Тамақты мұздатқанда микробтардың көбеюі тоқтайды, олардың кейбіреулері біртіндеп өледі. 0 °С-тан төмен температурада микроорганизмдердің көпшілігі анабиозға ұқсас күйге түсіп, тіршілік қабілетін сақтап, температура көтерілген сайын дамуын жалғастыратыны анықталды. Тамақ өнімдерін сақтау және одан әрі аспаздық өңдеу кезінде микроорганизмдердің бұл қасиетін ескеру қажет. Мысалы, сальмонеллалар тоңазытылған етте ұзақ уақыт сақталуы мүмкін, ал етті жібіткеннен кейін қолайлы жағдайларда олар адам үшін қауіпті мөлшерге дейін тез жиналады.

Микроорганизмдердің максималды төзімділігінен асатын жоғары температураға ұшыраған кезде олар өледі. Спора түзу қабілеті жоқ бактериялар ылғалды ортада 60-70°С-қа дейін 15-30 минутта, 80-100°С-қа дейін бірнеше секунд немесе минутта қыздырғанда өледі. Бактерия спораларының ыстыққа төзімділігі әлдеқайда жоғары. Олар 120-130 °C температурада 100 ° C температураға шыдайды, 20-30 минуттан кейін ылғалды ортада бактериялық споралар өледі. Зең споралары ыстыққа азырақ төзімді.

Тамақ өнімдерін термиялық аспаздық өңдеу тамақтандыру, тамақ өнеркәсібіндегі өнімдерді пастерлеу және зарарсыздандыру микроорганизмдердің вегетативті жасушаларының ішінара немесе толық (стерилизация) өлуіне әкеледі.

Пастерлеу кезінде тағам өнімі минималды температуралық әсерге ұшырайды. Температуралық режимге байланысты төмен және жоғары пастерлеу бөлінеді.

Төмен пастерлеу 65-80 ° C аспайтын температурада, өнімнің қауіпсіздігіне жақсырақ кепілдік беру үшін кемінде 20 минут ішінде жүзеге асырылады.

Жоғары пастерлеу – патогенді спорасыз микрофлораның өлуіне әкелетін және сонымен бірге елеулі өзгерістерге әкеп соқтырмайтын пастерленген өнімнің 90 °C жоғары температураның қысқа мерзімді (1 минуттан аспайтын) әсер етуі. пастерленген өнімдердің табиғи қасиеттерінде. Пастерленген тағамдарды тоңазытқышсыз сақтауға болмайды.

Стерилизация өнімді микроорганизмдердің барлық түрлерінен, соның ішінде споралардан босатуды қамтиды. Консервілерді зарарсыздандыру арнайы құрылғыларда – автоклавтарда (бу қысымында) 110-125°С температурада 20-60 минут ішінде жүргізіледі. Стерилизация консервілерді ұзақ сақтау мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Сүт ультра жоғары температурада өңдеу арқылы (130 ° C жоғары температурада) бірнеше секунд бойы зарарсыздандырылады, бұл барлық өнімдерді сақтауға мүмкіндік береді. пайдалы қасиеттерісүт.

Белоктар актиномицеттер арқылы соңғы өнімдерге (күкіртсутек, аммиак және су), немесе аралық заттар (пептондар, аминқышқылдары) түзілу үшін ыдырайды. Ақуыздың ыдырау қарқындылығы аэрация жағдайларына, қоректік ортаның құрамына, температураға және басқа факторларға байланысты.[...]

Құрамында азот бар заттардың (белоктардың) ыдырауы екі кезеңде жүреді. Бірінші кезеңде аэробты және анаэробты микроорганизмдердің әсерінен белоктар құрамындағы азоттың МНЗ (аммонификация сатысы) түріндегі бөлінуімен және пептондардың (белоктардың алғашқы ыдырау өнімдері) түзілуімен ыдырайды. содан кейін амин қышқылдары. Кейінгі тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш дезаминдену және декарбоксилдену пептондар мен аминқышқылдарының толық ыдырауына әкеледі. Бірінші кезеңнің ұзақтығы бір жылдан бірнеше жылға дейін созылады. Екінші кезеңде NH3 алдымен H102, содан кейін HNO3 дейін тотығады. Азоттың атмосфераға соңғы қайтарылуы молекулалық азоттың нитраттарын ыдырататын бактериялар – денитрификаторлардың әсерінен жүреді. Минералдану кезеңінің ұзақтығы 30-40 жыл және одан да көп.[...]

Құрамында күкірт бар қосылыстардың ыдырауы. Күкірт кейбір белоктардың құрамдас бөлігі болып табылады. Белоктардың гидролитикалық ыдырауы кезінде ол көптеген микроорганизмдер топтары үшін улы қосылыс болып табылатын күкіртсутекке дейін тотықсызданады. Бірақ су қоймалары мен топырақта тотықсызданған күкірт қосылыстарын бос күкірт пен сульфаттарға дейін тотықтыратын күкірт бактериялары бар. Бұл бактериялар қоршаған ортада күкіртті сутегінің жоғары концентрациясында өмір сүреді. Олар үшін күкіртсутек органикалық заттардың синтезі үшін энергия көзі ретінде қызмет етеді.[...]

Ыдырау абиотикалық және биотикалық процестерді қамтиды. Дегенмен, әдетте өлген өсімдіктер мен жануарларды гетеротрофты микроорганизмдер мен сапрофагтар ыдыратады. Бұл ыдырау бактериялар мен саңырауқұлақтардың өздеріне тамақ алу тәсілі. Демек, ыдырау организмдердің ішіндегі және арасындағы энергияның өзгеруіне байланысты болады. Бұл процесс өмір үшін өте қажет, өйткені онсыз барлық қоректік заттар өлі денелерде байланып қалады және жаңа өмір пайда болмайды. Бактериялық жасушалар мен саңырауқұлақ мицелийінде спецификалық іске асыру үшін қажетті ферменттер жиынтығы бар химиялық реакциялар. Бұл ферменттер өлі затқа бөлінеді; оның ыдырау өнімдерінің бір бөлігі ыдырайтын организмдермен сіңеді, олар үшін тамақ ретінде қызмет етеді, басқалары қоршаған ортада қалады; сонымен қатар кейбір өнімдер жасушалардан шығарылады. Сапротрофтардың бірде-бір түрі өлі дененің толық ыдырауын жүзеге асыра алмайды. Дегенмен, биосфераның гетеротрофты популяциясы көптеген түрлерден тұрады, олар бірге әрекет ете отырып, толық ыдырауды тудырады. Өсімдіктер мен жануарлардың әртүрлі бөліктері әртүрлі жылдамдықпен ыдырайды. Майлар, қанттар және белоктар тез ыдырайды, бірақ өсімдік целлюлозасы мен лигнин, хитин, жануарлардың жүні мен сүйектері өте баяу ыдырайды. Шөптердің құрғақ салмағының шамамен 25% бір ай ішінде ыдырап, ал қалған 75% баяу ыдырайтынына назар аударыңыз. 10 айдан кейін Шөптердің бастапқы массасының 40% әлі қалды. Шаяндардың қалдықтары осы уақытқа дейін толығымен жоғалып кетті.[...]

Белоктар ыдыраған кезде аммиак пен оның туындылары да түзіледі, олар да ауа мен мұхит суына түседі. Биосферада нитрификация – бактериялардың қатысуымен аммиак және басқа да азоты бар органикалық қосылыстардың тотығуы нәтижесінде – азот қышқылының түзілуіне негіз болатын әртүрлі азот оксидтері түзіледі. Азот қышқылы металдармен қосылып, тұздар түзеді. Азот қышқылының тұздары азот қышқылына, содан кейін бос азотқа дейін тотықсызданады, денитификациялаушы бактериялардың белсенділігі нәтижесінде.[...]

Белоктардың анаэробты ыдырауын спора түзетін таяқшалар тудырады: Bacillus putrificus, Bacillus sporogenes. Ақуыз қосылыстарының ыдырауына сонымен қатар факультативті анаэробтар Proteus vulgaris және Bacteria coli себепші болады. Белок қосылыстарының ыдырау дәрежесі мен қарқындылығы ақуыздың химиялық құрылымына және микроорганизмдердің түріне байланысты. Анаэробты жағдайда белоктардың ыдырауы кезінде түзілетін аминқышқылдары қаныққан органикалық қышқылдар мен аммиак түзе отырып, тотықсыздандырғыш дезаминденуден өтеді. Органикалық қышқылдар метан мен көмірқышқыл газын түзу үшін ыдырауы мүмкін. Анаэробты жағдайда аммонификация өнімдері метан, аммиак және көмірқышқыл газы болады.[...]

Алкалоидтар мен белоктардың ыдырауы кезінде пайда болады.[...]

АММОНИФИАЦИЯ – құрамында азот бар органикалық қосылыстардың (ақуыздар, нуклеин қышқылдары және т.б.) микроорганизмдермен аммиак бөлінуімен ыдырау процесі. ЭКОЛОГИЯЛЫҚ АМПЛИТУДА [лат. амплитуда – мән] – түрдің немесе қауымдастықтың өзгермелі орта жағдайларына бейімделу шегі.[...]

Белоктар мен несепнәрдің аммоний тұздары түріндегі ыдырауы кезінде түзілетін аммиак өсімдіктерге сіңеді немесе одан әрі микробиологиялық өзгерістерге ұшырайды [...].

Ең тұрақты ыдырау өнімдері, жоғарыда атап өтілгендей, экожүйелердің маңызды құрамдас бөлігі болып табылатын гумусты заттар (гумус) болып табылады. Ыдыраудың үш кезеңін ажырату ыңғайлы: 1) физикалық және биологиялық әсер ету арқылы детриттерді ұнтақтау; 2) сапротрофтардың қарашіріктің салыстырмалы түрде тез түзілуі және еритін органикалық заттардың бөлінуі; 3) гумустың баяу минералдануы. Гумустың ыдырауының баяулығы оттегінің өндірілуімен және жинақталуымен салыстырғанда ыдыраудың кешігуіне жауапты факторлардың бірі болып табылады; соңғы екі процестің маңыздылығы қазірдің өзінде талқыланды. Әдетте, қарашірік қара, көбінесе сарғыш-қоңыр, аморфты немесе коллоидты зат түрінде көрінеді. М.М.Кононова (1961) бойынша гумустың физикалық қасиеттері мен химиялық құрылымы географиялық алыс немесе биологиялық әртүрлі экожүйелерде аз ерекшеленеді. Дегенмен, гумустың химиялық заттарын сипаттау өте қиын, және ол шығатын органикалық заттардың алуан түрлілігін ескере отырып, бұл таңқаларлық емес. Жалпы, гуминді заттар – ароматты қосылыстардың (фенолдардың) белоктар мен полисахаридтердің ыдырау өнімдерімен конденсациялану өнімдері. Қарашіріктің молекулалық құрылымының моделі 475-бетте көрсетілген. Ол бүйірлік тізбектері бар фенол бензол сақинасы; Бұл құрылым гуминді заттардың микробтардың ыдырауына төзімділігін анықтайды. Қосылыстардың ыдырауы үшін дезоксигеназалар сияқты арнайы ферменттер қажет екені анық (Джибсон, 1968), олар қарапайым топырақта және су сапротрофтарында жиі жоқ. Бір қызығы, адамдар қоршаған ортаға енгізетін көптеген улы өнімдер - гербицидтер, пестицидтер, өнеркәсіптік ағынды сулар - бензолдың туындылары және олардың ыдырауға төзімділігіне байланысты үлкен қауіп төндіреді.

Аммиак негізінен биогенді азоты бар қосылыстардың – белоктардың және мочевинаның ыдырауы кезінде түзіледі. Жердегі барлық көздерден атмосфераға түсетін 1>III3 ағынының ең ықтимал мәні жылына 70-100 Мт S құрайды. Аммиактың антропогендік шығарындылары жылына шамамен 4 Мт К құрайды.[...]

Бұл тұрмыстық ағынды су тұнбаларымен салыстырғанда ет комбинатының ағынды суларының шламындағы ақуыздар мен көмірсулардың майларға қатынасының төмен болуымен түсіндіруге болады; Белгілі болғандай, майлардың ыдырау процесіне қатысатын микроорганизмдердің денесін құрудың негізгі материалы көмірсулармен біріктірілген ақуыздар болып табылады, ал көмірсулар олардың тіршілік әрекеті үшін энергетикалық материал ретінде қызмет етеді. Сондықтан ашытылатын компоненттердің арақатынасы органикалық заттардың ыдырауына әсер етеді.[...]

В.С.Буткевичтің зерттеулері органикалық азотты қосылыстардың ыдырау процесінің мәнін ашуға көптеген құнды мәліметтер берді. Аммонификация процестері кезінде аммиактың жиналуы қоршаған ортада көмірсулардың болуымен қатаң үйлестірілетінін көрсете білді. Егер қоршаған ортада көмірсулар болмаса, онда микроорганизмдер тыныс алу үшін материал ретінде белокты заттарды қарқынды пайдаланады, ал тотыққан амин қышқылдарының азоты аммиак түрінде жиналады. Егер көмірсулар болса, онда белоктық заттар аз мөлшерде пайдаланылады және аммиактың жиналуы айтарлықтай төмендейді, ал кейде мүлде болмайды. Бұл үлгілер ағынды сулардың шламын ашыту кезінде өте маңызды. Тұнба сұйықтығында азот пен аммоний тұздарының болуы арқылы қандай заттардың ыдырауына ұшырайтынын анықтауға болады: ақуыздар немесе көмірсулар.[...]

Тұнбаның негізгі органикалық компоненттерінің – ақуыздың, майлардың, көмірсулардың ыдырауы белгілі бір микроорганизмдердің басым формасына байланысты әртүрлі қарқындылықпен жүреді. Мысалы, септиктер органикалық заттардың ыдырауының бірінші кезеңінің (фазасының) анаэробты шіріткіш бактерияларының дамуына жағдай жасайтын жағдайлармен сипатталады.[...]

Өсімдіктің топырақтан алатын азотының барлығы дерлік өсімдік ақуызының құрамына кіреді, ол ыдырау (шіру) кезінде аммиак түріндегі азотты бөліп шығарады және оны жылқы көңінің (жылқы) ыдырауы кезінде қорада сезінуге болады. көң ерекше күшті ыдырауымен сипатталады, сондықтан оны жылыжайларды жылыту үшін пайдаланады).[...]

Азот - өсімдіктер үшін ең қажетті қоректік заттардың бірі. Ол ақуыздардың, хлорофиллдің және өсімдіктердің басқа да көптеген органикалық заттардың бөлігі болып табылады. Азаттың негізгі бөлігі топырақтың органикалық заттарында шоғырланған, ал ең алдымен азот өсімдіктерге минералды қосылыстар - аммиак және нитраттар түрінде болады, сондықтан олар органикалық заттардың ыдырауы кезінде пайда болады , топырақтың азот қорын басқа көздерден толықтыру қажет ...[...]

Топырақ құрамындағы органикалық заттарға белоктардың, майлардың, көмірсулардың ыдырауы кезінде түзілетін заттар, соның ішінде: шайырлар, талшықтар, эфир майлары. Органикалық заттардың ыдырау процестері үшін деструкторлық организмдердің (бактериялар, қарапайымдылар) мазмұны маңызды. Бір гектар топырақта 1000-нан 7000 кг-ға дейін әртүрлі бактериялар, 350-1000 кг құрттар, 1000 кг-ға дейін буынаяқтылар, 100-ден 1000 кг-ға дейін микроскопиялық саңырауқұлақтар болуы мүмкін. Бұл микроорганизмдер бірнеше метрге жетуі мүмкін топырақтың барлық қалыңдығында кездеседі. Омыртқасыз жануарлар негізінен жоғарғы қабаттарда тіршілік етеді. Дәл осылай өсімдіктердің тамыр жүйесі негізінен бірнеше метр тереңдікте орналасады (кейбіреулерін қоспағанда, мысалы, тамыры 15 м тереңдікке енетін түйе тікенегін қоспағанда).[...]

Елді мекендердің ағынды суларының иісі өте тән, ол нәжіс иісі мен майлардың, ақуыздардың, сабынның және т.б. ыдырау иісімен араласады. Бұл тұрмыстық ағынды сулардың ыдырауына және суда қандай процестердің басым болуына байланысты - тотығу немесе тотықсыздану. Тамақ өңдеу зауыттарының кейбір ағынды суларында да осындай иіс болуы мүмкін. Көмірді термиялық өңдеуден алынған ағынды суларда фенолдың, шайырдың, күкіртсутектің иісі бар; химия өнеркәсібінің ағынды сулары өндіріс түріне байланысты тән иістерге ие, мысалы, органикалық қосылыстардың иісі: күкірт көміртегі, күрделі эфирлер және эфирлер, спирттер, органикалық қышқылдар, азот бар қосылыстар, меркаптандар, ацетилен және т.б. [.. .]

Полисапробты аймақ жаңадан ластанған суға тән, мұнда бастапқы кезеңдеріорганикалық қосылыстардың ыдырауы. Полисапробты суларда органикалық заттардың көп мөлшері, ең алдымен белоктар мен көмірсулар бар. Бұл заттар ыдырағанда көмірқышқыл газы, күкіртті сутегі, метан көп мөлшерде бөлінеді. Суда оттегі аз, сондықтан химиялық процестерқалпына келтіруші сипатта болады. Айқын қолайсыз экологиялық жағдайлар су қоймасының өсімдіктер мен жануарлар популяциясындағы түрлер санының шектелуіне әкеледі. Негізгі тұрғындары - бактериялар, олардың саны 1 мл суда жүздеген миллионға жетеді. Күкіртті бактериялар мен кірпікшелілер өте көп. Полисапробты аймақтың барлық тұрғындары қоректену әдісіне сәйкес коясуйанттар (тұтынушылар) немесе басқаша түрде гетеротрофтар болып жіктеледі. Оларға дайын органикалық заттар қажет. Мұнда минералды қосылыстардан органикалық заттар жасайтын жасыл өсімдіктерді қамтитын продуценттер (продуценттер), яғни автотрофтар мүлде жоқ.[...]

Органикалық заттардың құрамы әртүрлі және күрделі көмірсулардың, белоктардың, майлардың және көмірсулардың ыдырауының әртүрлі кезеңдерінде түзілетін компоненттерді қамтиды; топырақтың органикалық заттарында лигнин, талшық, эфир майлары, шайырлар және таниндер бар. Топырақ фаунасы – құрттар мен топырақтың спецификалық микрофлорасы қарашірік түзуде белгілі рөл атқарады. Жалпы, топырақ аминқышқылдарымен және басқа да органикалық қосылыстармен байытылған.[...]

Әдебиеттерде гуминдік заттардың табиғи түрде белоктардың, целлюлозаның және лигниннің ыдырау өнімдері ретінде пайда болатыны көрсетілген. Олар гумин қышқылдары және ерімейтін лигнин болып екіге бөлінеді. Бұл жұмыста тұздары суда еритін және сілтілеуге қабілетті гумин қышқылдары ғана қарастырылады.[...]

Құрамында азот бар заттардың айналымына анаэробтардың басқа физиологиялық топтары қатысады: белоктарды, амин қышқылдарын, пуриндерді (протеолитикалық, пуринолитикалық бактериялар) ыдыратады. Олардың көпшілігі атмосфералық азотты белсенді түрде бекітіп, оны органикалық түрге айналдыра алады. Бұл анаэробтар топырақ құнарлылығын арттыруға көмектеседі. 1 г құнарлы топырақта протеолитикалық және сахаролитикалық анаэробты жасушалардың саны тіпті миллионға жетеді. Пектин және целлюлоза сияқты органикалық қосылыстардың қол жеткізу қиын формаларының ыдырауына қатысатын микроорганизмдердің топтары ерекше маңызға ие. Дәл осы заттар өсімдік қалдықтарының үлкен бөлігін құрайды және топырақ микроорганизмдері үшін көміртегінің негізгі көзі болып табылады.[...]

Тіршілік барысында көптеген бактериялар қоршаған ортаны қышқылдандырады немесе сілтілей алады. Мысалы, мочевина немесе белоктар ыдырауы кезінде аммиак түзіледі, ал органикалық қышқылдардың тұздары жұмсалғанда сілтілік металдардың катиондары қоршаған ортаға жиналады.[...]

Ақуыз қосылыстарының тотығуы аммиак, көмірқышқыл газы және судың түзілуімен аяқталады. Егер белоктардың құрамында күкірт болса, онда аралық қосылыстар ретінде меркаптандар (тиоспирттер) де түзіледі, ал толық ыдырағанда күкіртсутек түзіледі. Белок ыдырауының ең көп таралған аэробты қоздырғыштары: Bacterium fluorescens, Bacillus subtilis, Bacillus mycoides. Сонымен қатар, белок қосылыстарының ыдырауына актиномицеттер және көптеген саңырауқұлақтар себеп болуы мүмкін. Құрамында аминқышқылдарының қалдықтарымен байланысты нуклеин қышқылдары бар нуклеопротеиндер ыдырап, көмірсулар – рибоза мен дезоксирибоза, азотты органикалық негіздер және фосфор қышқылы түзіледі.[...]

Күкірттің қос тотығы атмосфераға органикалық отынды (көмір, мұнай, бензин, газ) жағу кезінде құрамында күкірті бар белоктардың ыдырауы нәтижесінде, сондай-ақ күкірт кендерін өңдейтін кәсіпорындардан шығарылады. Автомобиль көлігі – қалалардағы күкірт диоксиді шығарындыларының қуатты көзі.[...]

Суда құрамында азот бар заттар (аммоний тұздары, нитриттер және нитраттар) негізінен тұрмыстық және өндірістік ағынды сулармен қабатқа түсетін белок қосылыстарының ыдырауы нәтижесінде түзіледі. Суда сирек кездесетін органикалық азотты қосылыстардың тотықсыздануы нәтижесінде түзілетін минералды аммиак. Егер аммиак түзілу себебі белоктардың шіруі болса, онда мұндай сулар ішуге жарамайды.[...]

Алғашқы екі топ қант, амин қышқылдары және қарапайым белоктар сияқты оңай ыдырайтын органикалық заттарды пайдаланады. Содан кейін целлюлоза бактериялары «жұмысын» неғұрлым тұрақты қосылыстарда бастайды, ал актиномицеттер гумуспен тікелей байланысты. Гумин қышқылы молекуласының құрылымының ықтимал үлгісі төменде көрсетілген.[...]

Ағынды сулар шламы және 5 г/л жоғары WPC бар концентрлі өндірістік ағынды сулар анаэробты жағдайда биохимиялық ыдырауға ұшырайды. Ол септик құрылымдарында пайда болуы мүмкін, олар септик болып табылады, ол арқылы қалдық сұйықтық баяу өтеді. Екі деңгейлі тұндырғышта шлам өтетін қалдық сұйықтықтан бөлінеді, ал оның ыдырауы тұнба камерасында жүргізіледі. Қуаттылығы жоғары тазарту қондырғыларында ағынды сулар бастапқы тұндырғыштарда бөлінеді және артық белсенді тұнбамен бірге еріткіштерде қорытуға ұшырайды. Тұнбаның ыдырауының қарқындылығы мен тереңдігі ең алдымен оның құрамымен анықталады, ол негізгі органикалық компоненттердің (көмірсулар/белоктар, май тәрізді қосылыстар) және бейорганикалық заттардың қатынасына байланысты өзгереді. Әдетте, қалалық ағынды сулардың шламында 70-80% органикалық заттар болады. Сонымен, тұнбаның шамамен құрамы (%): белоктар 24, көмірсулар 23, май тәрізді заттар 30-ға дейін. Көбінесе тұнбаның қышқылдық ашытуы кезінде сірке, май, пропион қышқылдары алынады. Алынған газдардың құрамында көмірқышқыл газы, метан, сутегі және күкіртсутек бар. Сулы фаза қышқылдық реакцияға ие (pHС5), буферлік қасиетке ие емес, күшті жағымсыз иісі бар.[...]

Тұрмыстық және өнеркәсіптік ағынды сулармен, соның ішінде өнеркәсіп орындарынан алынған ағынды сулармен, ақуыздар, майлар, майлар, мұнай және мұнай өнімдері, бояғыштар, шайырлар, таниндер, жуғыш заттаржәне басқа да көптеген ластаушы заттар. Тыңайтқыштар мен пестицидтер – ауыл шаруашылығы дақылдарының зиянкестерімен күресу құралдары – танаптардан шайылып кетеді. Сондықтан ашық сумен жабдықтау көздерінің суларында әртүрлі концентрациядағы іс жүзінде кез келген химиялық элементтер, соның ішінде қорғасын, мырыш, қалайы, хром және мыс сияқты денсаулыққа зиянды элементтер бар. Беремін деген ниетсіз толық шолуағынды суларға түсетін ластаушы заттардың құрамы және биологиялық қоспалардың қасиеттері осы тараудың алдыңғы бөлімінде жеткілікті түрде егжей-тегжейлі қарастырылған деп есептей отырып, біз ластаушы заттардың кейбір түрлеріне ғана тоқталамыз, ерекше белгілеріолар: кең таралған, әсіресе соңғы жылдар; улы қасиеттері; ағынды суларды тазарту кезінде қиын бөлу; ашық суларда баяу тотығу және ыдырау; суды тазарту процестеріне, соның ішінде коагуляцияға кедергі жасау; қабілеті «жеке [элементтерден суды тазарту тереңдігінің көрсеткіші болу...[...]

Гуминді заттардың түзілуі процестердің екі түрінің қатысуымен жүреді. Бірінші типтегі процестер өлі органикалық заттардың қарапайым қосылыстарға ішінара ыдырауын (бөлінуін) қамтамасыз етеді: ақуыздар аминқышқылдарына, көмірсулар қарапайым қанттарға ыдырайды, лигниннің ыдырауы жеткілікті зерттелмеген. Екінші типті процестердің нәтижесінде фенолдық типтегі ароматты қосылыстардың (лигнин мен целлюлозаның ыдырау өнімдері) аминқышқылдарымен (микроорганизмдердің ыдырау өнімдері) конденсациялануы жүреді. Нәтижесінде одан әрі полимерлеуге қабілетті органикалық жоғары молекулалы қышқылдар жүйесі пайда болады. Қарашіріктің түзілу және оның құрамын сақтау процесінде геохимиялық белсенділігі бұрын қарастырылған гетеротрофты және автотрофты микроорганизмдер маңызды рөл атқарады.

Органикалық құрамы. Ол өсімдік және жануарлар қалдықтарында көп мөлшерде кездесетін қосылыстардан түзіледі. Бұл топырақтағы органикалық заттардың жалпы массасының 10-15% құрайтын белоктар, көмірсулар, органикалық қышқылдар, майлар, лигниндер, таниндер және т.б. Органикалық заттар ыдырағанда олардың құрамындағы азот өсімдіктерге қолжетімді формаларға айналады. Органикалық заттар топырақ түзілуде маңызды рөл атқарады, топырақтың сіңіру қабілетін анықтайды, топырақтың жоғарғы горизонттарының құрылымына және оның физикалық қасиеттеріне әсер етеді [...].

Гумин қышқылдарының азотының едәуір бөлігі әдеттегі белоктармен салыстырғанда әлсіз гидролиз кезінде (С.С.Драгунов) ерітіндіге түседі. Сонымен қатар, өсімдік қалдықтарынан алынған ақуыздар топырақ микроорганизмдерімен оңай және тез ыдырайды, олардың ыдырауы микробтық плазма ақуызының ресинтезімен бірге жүреді, ол өз кезегінде оңай ыдырайды. Демек, гумин қышқылының азотының гидролизденетін бөлігі, шамасы, белоктармен емес, олардың терең ыдырау өнімдерімен - гумин қышқылының өзегімен әлсіз байланыс түрінде болатын аминқышқылдарымен ұсынылған [...].

Токсиндер – белгілі бір микроорганизмдер, өсімдіктер мен жануарлар шығаратын улы заттар. Химиялық табиғаты бойынша – полипептидтер және белоктар. Кейде Т. термині белоксыз табиғаттың уларына да таралады. Ең көп зерттелген микробтық Т. экзотоксиндер (өсу кезінде сыртқы ортаға шығарылады) және эндотоксиндер (ағзалар өлгеннен кейін бөлінетін) болып бөлінеді. ТОКСИФИКАЦИЯ – пестицидтердің ыдырауы (биологиялық немесе физика-химиялық) кезінде жаңа, анағұрлым улы заттардың түзілуі нәтижесінде уыттылықтың жоғарылауы. Сәр. Ластаушы, Зиянды зат. ЛАСТАУДЫҚ ТОКСИЯЛЫҚ ӘСЕРІ – зиянды әсерлер химиялық заторганизмдерге (адам, жануарлар, өсімдіктер, саңырауқұлақтар, микроорганизмдер). Бірнеше ластаушы заттардың біріктірілген токсикалық әсерімен мыналар ажыратылады: зиянды әсерлердің жиынтығы; шамадан тыс жинақтау немесе потенциация; нигиляция - нәтиже жиынтыққа қарағанда аз; токсикалық әсер сипатының өзгеруі (мысалы, канцерогендік қасиеттердің пайда болуы). ТОКСИЯЛЫҚ – улылық, химиялық қосылыстардың ағзаға зиянды немесе тіпті өлімге әкелетін қасиеті.[...]

Целлюлозаның және биологиялық белсенді белоктардың (ферменттер, антигендер) суда ерімейтін трансплантаттық сополимерлері ғылыми және практикалық маңызды қызығушылық тудырады. Целлюлоза мен ферменттердің трансплантатталған сополимерлері кез келген уақытта реакциядан оңай жойылатын арнайы катализаторлар ретінде пайдаланылуы мүмкін. Бұл сополимерлерді пайдалану кәдімгі суда еритін ферменттердің көмегімен шешілмейтін бірқатар мәселелерді шешуге мүмкіндік береді, мысалы, субстраттың ферментативті ыдырауының таза өнімдерін оқшаулау, аралық өнімдерді оқшаулау және кейіннен зерттеу. субстраттың ферментативті ыдырауы, ферментті белсендіру, содан кейін белсендіруші затты толық жою, сорбциялау, кейіннен оқшаулау және фермент ингибиторларын зерттеу. Целлюлоза мен антигендердің суда ерімейтін трансплантаттық сополимерлері, оларды иммундық адсорбенттер деп атайды, оларды сандық анықтау, кейіннен зерттеу және қолдану үшін таза күйінде бөліп алу мақсатында антиденелерді адсорбциялау үшін қолданылады. Биологиялық белсенді протеиндердің суда ерімейтін трансплантат сополимерлерін синтездеу үшін синтетикалық полимерлерден гөрі целлюлозаны қолданған жөн, өйткені целлюлоза материалдарында спецификалық емес ақуыздың адсорбциясы синтетикалық полимерлерге қарағанда айтарлықтай төмен [...].

Су қоймалары маңындағы биік өсімдіктердің дамуы олардың тіршілік әрекетінің еріген органикалық өнімдерінің суға түсуіне және ыдырауына әкеледі. Суда макрофиттер, белоктар, көмірсулар, органикалық қышқылдар, таниндер, сонымен қатар іс жүзінде ерімейтін лигнин, гемицеллюлоза, майлар, балауыздар және шайырлардың ыдырауы нәтижесінде [...]

Тірі жасушада бір мезгілде алуан түрлі көп сатылы процестер жүреді: тотығу және тотықсыздану, синтез және ыдырау, метил радикалдарының тасымалдануы, гидролиз және т.б. Кейбір микробтардың заттың ыдырауының бірқатар сатыларына қатысу мүмкіндігі бар. Мысалы, олар белоктарды, содан кейін көмірсуларды пайдалана алады, спирттер мен қышқылдарды, спирттерді, содан кейін альдегидтерді тотықтырады, элементар азотты, содан кейін байланыстырылған азотты және т.б. тұтына алады. Бірақ сонымен қатар белгілі бір көмірсутектер мен амин қышқылдарын ғана тұтына алатын микробтар бар. басқаларды пайдалану.[...]

Ламинария ұлпасы шамамен 87% судан және 13% органикалық және минералды заттардан тұрады, біріншісі 55-62% құрғақ заттар. Құрғақ заттардың 5-7%-ын құрайтын белоктар тағамдық құндылығысоя протеиніне сәйкес келеді және мал азығына қоспа ретінде пайдалануға болады. Куллни Гант ламинарияларының қалың бұталарын теңіз ағзалары мен балықтардың массасына баспана беретін нағыз су асты ормандарымен салыстырады. Жапон ламинарияларының қопалары туралы да осылай айтуға болады.

Белсенді вегетациялық кезеңде алынған өсімдік үлгілеріндегі химиялық реакциялардың жылдамдығы көптеген талданатын объектілерге (мысалы, дән, сабан, тұқым) қарағанда әлдеқайда жоғары. Ферменттердің жұмысына байланысты биохимиялық процестер жалғасады, нәтижесінде крахмал, белоктар, органикалық қышқылдар және әсіресе витаминдер сияқты заттардың ыдырауы жүреді.[...]

Қантты, крахмалды және тіпті талшықты ыдырататын басқа микробтар ұшқыш қышқылдарды, ал жақын маңда ағзаға қажет емес көмір қышқылын, сутегі мен метанды және жылу энергиясымикроорганизмге ғана пайдалы және иесіне жоғалады. Ақырында, үшінші бактериялар белоктарды, сондай-ақ ферменттерді альбомдар мен пептондардың шағын молекулаларына, одан әрі аминқышқылдары мен негіздерге ыдыратады. Бірақ бактериялардың белсенділігі мұнымен тоқтап қалмайды, өйткені ол иесінің денесі үшін қажет болады, бірақ бұл қосылыстардың қожайынға қажет емес аммиак, май қышқылдары, алкоголь және көмірсутектерге [...] ыдырауына әкеледі. ]

Аэробты биоценоздың негізгі элементі – бактерия жасушасы. Жасушада органикалық заттардың түрленуінің әртүрлі көп сатылы процестері жүреді. Биоценоз құрамында белгілі бір көмірсутектерді немесе амин қышқылдарын ғана тұтынуға қабілетті бактериялар бар. Сонымен қатар, органикалық заттардың ыдырауының бірнеше сатысына қатысатын бактериялардың үлкен саны бар. Олар алдымен белоктарды, содан кейін көмірсуларды пайдалана алады, спирттерді, содан кейін қышқылдарды немесе спирттер мен альдегидтерді тотықтырады және т.б. Микробтардың кейбір түрлері органикалық заттарды соңына дейін ыдырай алады, мысалы, көмірқышқыл газы мен судың пайда болуына, басқалары тек түзілуге ​​дейін ыдырай алады. аралық өнімдер. Осы себепті ағынды суларды тазарту кезінде микроорганизмдердің жеке культуралары емес, олардың табиғи кешені, оның ішінде анағұрлым жоғары дамыған түрлер [Роговская Т.И., 1967].

Тыныс алу процесінде қолданылатын заттар туралы Вонрос ұзақ уақыт бойы физиологтарды айналысады. Әлі де I. II еңбектерінде. Бородин тыныс алу процесінің қарқындылығы өсімдік ұлпаларындағы көмірсулардың мөлшеріне тура пропорционалды екенін көрсетті. Бұл көмірсулар тыныс алу кезінде тұтынылатын негізгі зат деп болжауға негіз болды. Бұл мәселені нақтылауда тыныс алу коэффициентін анықтаудың маңызы зор. Тыныс алу процесінде көмірсулар пайдаланылса, онда процесс SeH 120b + 6O2 = 6CO2 + 6H2O теңдеуі бойынша жүреді, бұл жағдайда тыныс алу коэффициенті бір - p = 1. Алайда, егер тотыққан қосылыстар көбірек болса, мысалы. органикалық қышқылдар, тыныс алу процесінде ыдырауға ұшырайды, оттегінің сіңірілуі төмендейді, тыныс алу коэффициенті бірден көп болады. Тыныс алу кезінде тотықсызданған майлар немесе белоктар сияқты көбірек қосылыстар тотыққанда, көбірек оттегі қажет және тыныс алу коэффициенті бірліктен аз болады.[...]

Біз жоғарыда бактериялардың бес негізгі тобының әсерінен анаэробты қорытуда болатын процестерді қарастырдық. Бұл жолы біз анаэробты ас қорытудың нюанстарына қатысты аспектілерді қарастырамыз. Аэробты биологиялық тазарту кезінде пайда болған артық белсенді тұнбаның аэротенктегі оның мөлшерінің шарттарымен анықталатын құрамдық сипаттамалары болады. Органикалық ластаушы заттардың жоғары жүктемесінде биомассаның өсуі, сәйкесінше органикалық заттардың толық емес тотығуы жүреді және төмен жүктемеде белсенді лайдағы органикалық заттардың концентрациясы жоғарылайды, автототығу дәрежесі және мөлшері артады; органикалық заттар азаяды. Анаэробты минералдану кезінде түзілетін биогаздың шығымы мен пайыздық құрамы минералдануға ұшыраған шөгіндінің сапалық және сандық құрамына байланысты. Белсендірілген тұнбалардағы көмірсулар өсімдік жасушаларында кездесетін целлюлоза, лигнин және гемицеллюлозалар арқылы көп мөлшерде ұсынылуы мүмкін. Целлюлоза – сызықтық құрылымды глюкоза полимері, гемоцеллюлоза – тармақталған немесе сызықты құрылымды күрделі полисахаридтер, лигнин – күрделі транс спиртті полимер. Биохимиялық ыдыраудың бірінші сатысында гемицеллюлозалардың гидролизі полисахаридтердің күрделі қоспасына ыдырайды, ал целлюлоза гидролизденіп, глюкозаның D-полимеріне негізделген полисахарид глюкан түзеді. Әрі қарай полисахаридтер мен глюкан екінші кезеңде қышқыл түзілу немесе басқа жолмен ацитогенез биохимиялық тотығу арқылы ұшқыш май қышқылдары мен спирттерге өтеді. Осы реакциялардың нәтижесінде сутегі мен көмірқышқыл газы бөлінеді.

Гидролиз сатысындағы белоктардың, майлардың және көмірсулардың ыдырау ерекшеліктері

Метанды ашыту кезінде ерімейтін ақуыз қосылыстары алдымен пептондарға, содан кейін пептидтерге, соңында еритін түзу тізбекті аминқышқылдарына айналады. Ацитогенез сатысында олар биохимиялық жолмен оңай май қышқылдарына айналады, олар метан ашытудың келесі кезеңдерінде оңай тотығады, сонымен қатар тирозин, триптофан және фениламин сияқты хош иісті амин қышқылдарына айналады, олардың кейін ыдырауы қиынырақ. Белоктар ыдырағанда аммиак пен көмірқышқыл газы түзіледі, олар басқа заттармен немесе бір-бірімен әрекеттескен кезде ортаның реакциясын сілтілі жаққа ауыстырады.

Гидролиз сатысындағы майлар бактериялардың әсерінен глицерин мен май қышқылдарына айналады. Олар ацитогенез сатысында күрделі карбон қышқылдарына өте жай өтеді, олар келесі кезеңдерінде метанға оңай өтеді. Биогаздың құрамы көмірсулардың, белоктардың және майлардың биоыдырауының реакция теңдеулерімен анықталатындығынан басқа, оның шығымына олардың құрамындағы судың қатысуы да әсер етеді. Егер ыдырау реакциясы суды тұтынумен жүрсе, онда бөлінетін газ мөлшері артады, егер бөлінсе, азаяды. Бұл ережеден ерекшелік аминқышқылдары болып табылады, олардың ыдырауы судың қатысуымен жүреді, бірақ бұл жағдайда пайда болған газ тәрізді заттардың бір бөлігі байланысқан түрге өтеді. Сонымен қатар, қосылыстардағы көміртектің бір бөлігі бактериялық биомассаның өсуіне жұмсалады. Бұл ережелердің барлығы расталды эксперименттік зерттеулер, бұл ақуыз компонентінің ыдырауы кезінде олардың ыдырауының газ тәріздес өнімдерінің байланысуына байланысты биогаз аз мөлшерде бөлінетінін көрсетеді. Әрі қарай майлар ыдыраған кезде белок пен көмірсутекті субстраттарға қарағанда бір жарым есе көп газ бөлетіні анықталды. Сапалық құрамына келетін болсақ, биогаздағы метанның үлкен пайызы белоктар мен майлардың ыдырауы кезінде түзіледі.

Анаэробты қорытудың шектері және биогаздың түсуі мен құрамын есептеу

Айта кету керек, анаэробты ас қорыту процестері белгілі бір шектерге дейін жүреді, олар майлар үшін 70%, көмірсулар үшін 62,5% және белоктар үшін 48% құрайды. Бұл жағдайда анаэробты процестің температурасы органикалық субстраттың ыдырау жылдамдығына ғана әсер етеді, ақуыздар ең жылдам ыдырайды, одан кейін майлар, ал ең баяу көмірсулардың ашытуы болып табылады. Яғни, майдан тұратын қалдықтарды ашыту кезінде негізінен ақуыздан тұратын белсенді тұнбадан, сонымен қатар негізінен көмірсутекті шикізат болып табылатын көң мен өсімдік қалдықтарының қоспасынан көп мөлшерде биогаз алуға болады.

Органикалық субстраттың ыдырауы кезінде ортаның қышқылдық реакциясы кезінде тұнбаға түсетін, ал сілтілі реакция кезінде коллоидты ерітіндінің фазасында болатын гумусты заттардың көп мөлшері түзіледі. Органикалық тұнбаны анаэробты ашыту кезінде биогаз шығымын анықтау үшін оны ыдырағаннан кейінгі лайдың ТҚК талдау арқылы анықтауға болады. Бұл жағдайда метанның бір молярлық көлемі оттегінің екі молярлық көлемімен әрекеттеседі деп есептеледі, яғни бөлінген метанның есептелген көлемі КОҚ екі еселенген көлеміне тең болады. Әрі қарай бөлінген көмірқышқыл газын есептеу Маккарти формуласы бойынша жүргізіледі, оған сәйкес метанның 6,24 молярлық көлемі көмірқышқыл газының 3,75 молярлық көлемін құрайды. Бөлінетін газдардың теориялық шығымы мен көлемдік қатынасының дәлірек есептеулері Бусвелл формуласы арқылы жүргізіледі, ол үшін минералданған шөгіндінің элементтік құрамын білу қажет. Бірақ екі жағдайда да биохимиялық тотығу процесіне қатысатын биомассаны ұлғайту үшін қолданылатын органикалық заттардың шығыны есепке алынбайды. Сондықтан тазарту құрылыстарының, сондай-ақ шламды минерализациялау және биоотын өндіру қондырғыларының жұмысын дәлірек есептеу үшін оның биокомпозициясының әрбір нақты жағдайы үшін шламның ыдырау шегін анықтау қажет.

Осылайша, алынған биогаздың сапалық және сандық құрамы анаэробты ыдыратуға ұшыраған органикалық субстраттағы майлардың, ақуыздардың және көмірсулардың мөлшерімен тығыз байланысты. Шығарылатын газдардың көлемі мен метанның шығу пайызы да биомассаның өсуіне қажетті қоректік заттарды тұтынуға және минералданған шөгіндінің органикалық табиғатымен анықталатын ыдырау шегіне байланысты.