Tartalom
A mikroorganizmusok, mint az emberi és állati táplálkozás közvetlen fehérjeforrásaként történő nagyüzemi termesztését már az első világháború idején úgy tekintették, hogy megoldják az élelmiszerhiány problémáját Németországban. Technológiai eljárásokat fejlesztettek ki a sörélesztő termesztésére, amelyet feldolgozás és szárítás után levesekhez és kolbászokhoz adtak. A második világháború alatt ezek a folyamatok már jól megalapozottak voltak.
Az "egysejtű organizmusok fehérjéi" kifejezés a 60 -as években merült fel. a baktériumok biomasszájával (főleg élesztővel) kapcsolatban, amelyet állatok és emberek táplálék -összetevőjeként használnak. Különösen vonzó az a tény, hogy a baktériumok termesztésére szolgáló tápközeg gyakran mezőgazdasági hulladék: cukorrépa torta a cukorgyártásban, napraforgótorta a növényi olaj előállításában, tejsavó a sajt, faforgács és fűrészpor gyártásában stb. .
Az érdeklődés e probléma iránt fellángolt, miután olyan kutatási eredményeket tettek közzé, amelyek azt mutatják, hogy ilyen szénhidrogéneken alapuló fehérje koncentrátumokat lehet előállítani. Az olajcégek finanszírozták e tanulmányok kidolgozását, nemcsak a szénhidrogének használata miatt, hanem az élelmiszertesztek kedvező eredményei és a marketing kilátások miatt is.
Az első nagyméretű fehérjekoncentrátum-üzemet a British Petroleum (Egyesült Királyság) és az Italprotein (Olaszország) közös vállalata fejlesztette ki 1975-ben, 100 000 t / év kapacitással; az alapanyag normál paraffin volt. Japán is felvette ezt a problémát, 8 üzemet építettek 1500 tonna fehérje / év kapacitással. Azonban a 70-es években az egysejtű élőlényekben történő fehérjetermelés iránti érdeklődés. enyhén csökkent; részben az akkori kedvező mezőgazdasági helyzet miatt, de főleg a tökéletlen technológiák miatt, amelyek nem távolítanak el néhány mérgező anyagot a végtermékből.
A 80 -as években. A német "Hoechst" cég, amely kiemelkedő a piacon a csúcstechnológiáival, kifejlesztett eljárásokat a kiváló minőségű fehérjekoncentrátumok előállítására. A 80 -as években. a világ egyik vezető fehérjetermelője volt a Szovjetunió kimeríthetetlen nyersanyagbázisával. Finnországban Paecilomyces felhasználásával gyárat építettek a papírgyárakból származó szulfit -szennyvízben; gyári kapacitás - 10.000 tonna fehérje / év.
Az EGK -országokban évente mintegy 25 millió tonna fehérje koncentrátumot állítanak elő. Ezek a számok a vállalkozások jövedelmezőségéről beszélnek. Az állati takarmány drágul a korlátozott földbirtok miatt és számos más ok miatt. Az egysejtű organizmusok fehérjéinek óriási előnyei vannak: magas szaporodási arány, nyersanyagok rendelkezésre állása, sok vállalkozás hulladékkezelési problémáinak megoldása stb.
Ezenkívül a fehérjék állandó és reprodukálható összetételűek, könnyű megerősíteni őket, hozzáadni a szükséges mikroelemeket; granulátum vagy tabletta formájában is könnyen elkészíthetők, és a tárolás sokkal egyszerűbb, mint a növények vagy más takarmányok tárolása.
A fehérjegyártók azonban nem tekintik termékeiket a fehérjék helyettesítőjeként az állatok étrendjében: a fehérjekoncentrátumok adalékként szolgálnak a takarmányozáshoz, olcsóbbá téve és javítva minőségüket. Meg kell azonban jegyezni, hogy a fehérje -kiegészítők előállítása nem fejlődik olyan gyorsan, mint a 60 -as és 70 -es években jósolták.A tény az, hogy a technológiák biztonságára vonatkozó követelmények, amelyeknek figyelembe kell venniük az összes szükséges toxikológiai és élelmiszer -vizsgálat eredményét, sokkal szigorúbbak lettek.
Különösen óvatosnak kell lennie a fehérjekoncentrátumok emberi táplálkozásban történő felhasználásával kapcsolatban. Azonban a világ lakosságának táplálkozási problémájának megoldására való felhasználásuknak nincs alternatívája, mivel az előrejelzések szerint a népességnövekedés nem egyezik meg az élelmiszerek növekedésével. Nyugodtan mondhatjuk, hogy a mikroorganizmusok fejlődése az emberi táplálkozásban még csak most kezdődik.
A mikroorganizmusokat már jóval a mikrobiológia megjelenése előtt elkezdték használni a fehérjetermékek előállításában. Elég megemlíteni mindenféle sajtot, valamint a szójabab erjesztésével kapott termékeket. Mind az első, mind a második esetben a fehérje a táplálkozási alap. E termékek fejlesztése során, a mikrobák részvételével, mélyreható változás következik be a fehérjetartalmú nyersanyagok tulajdonságaiban.
Az eredmény olyan élelmiszertermékek, amelyek hosszabb ideig (sajt) vagy kényelmesebb fogyasztásra (babgulyás) tárolhatók. A mikrobák szerepet játszanak egyes tárolásra szánt húskészítmények előállításában. Tehát bizonyos kolbászfajták gyártásakor savas erjesztést alkalmaznak, általában tejsavbaktériumok komplexének részvételével. A kapott sav hozzájárul a termék megőrzéséhez és hozzájárul különleges ízének kialakulásához.
Ez talán korlátozza a mikroorganizmusok felhasználását a fehérjék feldolgozásában. Ezekben az iparágakban a modern biotechnológia lehetőségei csekélyek, a sajtgyártás kivételével. Az élelmiszerként feldolgozott mikrobiális tömeg termesztése és összegyűjtése más kérdés: itt a biotechnológia teljes egészében megnyilvánulhat.
Egysejtű élőlények fehérjetermelése
Sok fontos mutató esetében a mikroorganizmusok biomasszája nagyon magas tápértékkel bírhat. Ezt az értéket nagymértékben a fehérjék határozzák meg: a legtöbb fajban a sejtek száraz tömegének jelentős részét teszik ki. Évtizedek óta aktívan megvitatták és tanulmányozták a világszerte előállított fehérje teljes egyensúlyában a mikrobiális fehérje részarányának növelésére vonatkozó kilátásokat.
Az ilyen fehérjék előállítása magában foglal bizonyos mikroorganizmusok nagyüzemi tenyésztését, amelyeket összegyűjtenek és élelmiszerré dolgoznak fel. A szubsztrátum lehető legteljesebb mikrobiális biomasszává történő átalakításának megvalósításához sokoldalú megközelítésre van szükség. A mikrobák élelmiszerekhez való termesztése két okból is érdekes. Először is sokkal gyorsabban nőnek, mint a növények és az állatok: számuk megduplázásának idejét órákban mérik. Ez lerövidíti egy bizonyos mennyiségű élelmiszer előállításához szükséges időt.
Másodszor, a termesztett mikroorganizmusoktól függően különböző típusú nyersanyagok használhatók szubsztrátként. Ami a szubsztrátokat illeti, itt két fő irányba haladhat: gyenge minőségű hulladékokat dolgozhat fel, vagy a könnyen hozzáférhető szénhidrátokra összpontosíthat, és kiváló minőségű fehérjét tartalmazó mikrobiális biomasszát nyerhet belőlük.
Mikrobiális fehérje kinyerése metanollal
Ennek az aljzatnak a fő előnye a nagy tisztaság és a rákkeltő szennyeződések hiánya, a jó vízben való oldhatóság, a nagy illékonyság, ami megkönnyíti a maradványok eltávolítását a késztermékből. A metanollal nyert biomassza nem tartalmaz nemkívánatos szennyeződéseket, ami lehetővé teszi a tisztítási szakasz kizárását a technológiai rendszerből.
A folyamat során azonban figyelembe kell venni a metanol olyan tulajdonságait, mint a gyúlékonyság és a levegővel robbanásveszélyes keverékek képződésének lehetősége.
Mind az élesztő-, mind a baktériumtörzseket termelőként tanulmányozták, amelyek metanolt használtak konstruktív anyagcserében.Az élesztőből a Candida boidinii-t, a Hansenula polymorpha-t és a Piehia pastoris-t ajánlották a termeléshez, amelyek optimális körülményei (34-37 ° C hőmérséklet, pH 4,2-4,6) lehetővé teszik az eljárás végrehajtását a szubsztrát asszimiláció gazdasági együtthatójával 0,40-ig 0,12-0,16 h-1 tartományban.
A baktériumkultúrák közül a Methylomonas clara, a Pseudomonas rosea és másokat használnak, amelyek 32-34 ° C hőmérsékleten, 6,0-6,4 pH-értéken képesek kifejlődni, a szubsztrát asszimiláció gazdasági együtthatója 0,55-ig, legfeljebb 0,5 óra áramlási sebesség mellett -1.
A termesztési folyamat jellemzői nagyrészt a felhasznált termelő törzsnek (élesztő vagy baktériumok) és az aszepszis körülményeinek köszönhetők. Számos külföldi vállalat kínál élesztőtörzseket, és szigorú aszepszis hiányában végez termesztést. Ebben az esetben a technológiai folyamat egy napi 75 tonna fehérjekapacitású ejekciós típusú fermentorban zajlik, és a metanol fajlagos fogyasztása 2,5 tonna / tonna fehérje.
Amikor az élesztőt aszeptikus körülmények között tenyésztik, 75-100 tonna fehérje / nap termelékenységű oszlopos vagy airliphite típusú eszközöket javasolunk, legfeljebb 2,63 tonna / tonna fehérje fogyasztással. Mindkét esetben a tenyésztési folyamatot egy szakaszban, az "érés" szakasza nélkül hajtják végre, alacsony szubsztrátumkoncentrációval (8-10 g / l).
Számos országban bakteriális törzseket használnak termelőnek, az eljárást aszeptikus körülmények között végzik 100–300 tonna / nap kapacitású, 100–300 tonna / nap kapacitású, és 2,3 tonna / tonna fehérje-fogyasztású metanolfogyasztásban. . Az erjesztést egy lépésben végezzük alacsony alkoholkoncentrációnál (legfeljebb 12 g / l), nagyfokú metanol -felhasználással.
Tervezése szempontjából a legígéretesebb a Műszaki Kémiai Intézet (Németország) sugárerjesztője. Az 1000 m térfogatú fermentor egymás fölött elhelyezkedő szakaszokból áll, amelyeket tengely -túlcsordulások kapcsolnak össze.
Az erjesztő közeget a fermentor alsó szakaszából nyomáscsővezetéken keresztül centrifugális keringtető szivattyúk szállítják a felső tengely túlcsordulásaihoz, amelyeken keresztül az alsó szakaszba jut, miközben levegőt szívnak ki a gázvezetékből. Így a közeg szakaszról szakaszra áramlik, folyamatosan beszívja az új levegőrészeket. A bánya -túlfolyásokban leeső fúvókák intenzív levegőztetést biztosítanak a közeg számára.
A tápközeget folyamatosan szállítják a felső tengely túlfolyó területére, és a mikrobiális szuszpenziót eltávolítják a távoli körökből. Az elkülönítés szakaszában minden típusú termelő esetében a granulátum elválasztását biztosítják annak érdekében, hogy granulátumban készterméket kapjanak.
A metanollal nyert takarmányélesztő összetétele (%-ban) a következő: nyersfehérje 56-62; lipidek 5-6; hamu 7-11; nedvesség 8-10; nukleinsavak 5-6. A bakteriális biomasszát a következő összetétel jellemzi (%-ban): nyers fehérje 70-74; lipidek 7-9; hamu 810; nukleinsavak 10-1h; páratartalom 8-10.
A metanol mellett kiváló minőségű nyersanyagként etanolt használnak, amelynek alacsony toxicitása, jó vízben való oldhatósága és kis mennyiségű szennyeződése van.
Az élesztőt (Candida utilis, Sacharomyces lambica, Hansenula anomala, Acinetobacter calcoaceticus) olyan mikroorganizmusokként lehet használni, amelyek egyedüli szénforrásként etil -alkoholon fehérjét termelnek. A tenyésztési folyamatot egy szakaszban hajtják végre nagy tömegátviteli jellemzőkkel rendelkező fermentorokban, legfeljebb 15 g / l etanolkoncentrációban.
Az etanollal termesztett élesztő (%-ban) tartalmaz: nyersfehérjét-60-62; lipidek - 2-4; hamu - 8-10; nedvesség - akár 10.
Fehérjeanyagok beszerzése szénhidrát alapanyagokból
Történelmileg a takarmány -biomassza előállításához használt első szubsztrátumok egyike a növényi hulladék hidrolizátumai, az előhidralizátumok és a szulfitlúg - a cellulóz- és papíripar hulladékai.
Környezetvédelmi szempontból is jelentősen megnőtt az érdeklődés a szénhidrát-alapanyagok, mint a fő megújuló szénforrás iránt, mivel ez alapul szolgálhat a növényi termékek feldolgozásának hulladékmentes technológiájának létrehozásához.
Annak a ténynek köszönhetően, hogy a hidrolizátumok komplex szubsztrát, amely hexózok és pentózok keverékéből áll, a C. utilis, C. scottii és C. típusú élesztők.tropicalis, amely hexózissal együtt képes a pentózok asszimilálására, valamint a furfurol jelenlétének átvitelére a közegben.
A tápközeg összetétele szénhidrogén alapanyagon történő tenyésztés esetén jelentősen eltér attól, amelyet a mikroorganizmusok szénhidrogén szubsztráton történő tenyésztésére használnak. A hidrolizátumokban és a szulfit -lúgokban kis mennyiségben megtalálható az élesztő növekedéséhez szükséges összes mikroelem. A hiányzó mennyiségű nitrogént, foszfort és káliumot ammofosz -sók, kálium -klorid és ammónium -szulfát általános oldata formájában vezetik be.
Az erjesztést a Lefrancois-Marillet által tervezett, 320 és 600 m3 térfogatú légemelő berendezésekben végezzük. Az élesztőtenyésztési folyamatot folyamatos üzemmódban, 4,2-4,6 pH-n hajtjuk végre. Az optimális hőmérséklet 30-40 fok.
A növényi nyersanyagok és szulfit -folyadékok hidrolizátumain történő tenyésztéssel nyert takarmányélesztő a következő összetételű (%-ban): fehérje - 43-58; lipidek - 2,3-3,0; szénhidrátok - 11-23; hamu - legfeljebb 11; páratartalom - legfeljebb 10.
A takarmány -biomassza előállításának egyik ígéretes szubsztrátja a tőzeg -hidrolizátum, amely nagy mennyiségű könnyen emészthető monoszacharidot és szerves savat tartalmaz. Ezenkívül csak kis mennyiségű szuperfoszfátot és kálium -kloridot adnak a tápközeghez. A nitrogén forrása az ammónia víz.
Minőségét tekintve a tőzeghidrolizátumokból nyert takarmány -biomassza felülmúlja a növényi hulladékon termesztett élesztőt.
L.V. Timosenko, M.V. Chubik
Tápanyag -hordozókkal szemben támasztott követelmények,
biotechnológiai folyamatokban használják. Természetes
növényi eredetű alapanyagok. Pazarlás
biotechnológiai folyamatok alapanyagaként.
Vegyi és petrolkémiai szubsztrátok, mint pl
biotechnológiai alapanyagok.
Ipari biotechnológia Mikroorganizmus fehérjetermelés
Szubsztrátumok mikroorganizmusok tenyésztésére fehérje előállítása céljából
A mikroorganizmusok sokféle szubsztrátot használnak anyag- és energiaforrásként - normál paraffinokat és olajpárlatokat, földgázt, alkoholokat, növényi hidrolizátumokat és ipari hulladékot.
A mikroorganizmusok fehérje számára történő termesztéséhez jó lenne egy szénben gazdag, de olcsó szubsztrát. Ezt a követelményt a normál (nem elágazó) olajparafinok teljes mértékben kielégítik. Használatuk során a biomassza hozama elérheti a szubsztrát tömegének 100% -át. A termék minősége a paraffinok tisztaságától függ. Megfelelő tisztasági fokú paraffinok használata esetén a kapott élesztőmassza sikeresen felhasználható kiegészítő fehérjeforrásként az állati étrendben. A világ első nagy takarmányélesztő üzeme, évi 70 000 tonna kapacitással. 1973 -ban indult a Szovjetunióban. Nyersanyagként olajból és többféle élesztőből izolált n-alkánokat használtak, amelyek gyors növekedésre képesek szénhidrogéneken: Candida maltosa, Candida guilliermondii és Candida lipolytica. A jövőben az olajfinomításból származó hulladék szolgálta az élesztőfehérje előállításának fő nyersanyagát, amely a nyolcvanas évek közepére gyorsan nőtt. meghaladta az évi 1 millió tonnát, és a Szovjetunióban a takarmányfehérje kétszer annyit kapott, mint a világ összes többi országában együttvéve. Ezt követően azonban élesen csökkent az élesztőfehérje olajszénhidrogénekből történő előállításának mértéke. Ez történt mind a 90 -es évek gazdasági válsága következtében, mind pedig a termeléssel kapcsolatos számos speciális probléma miatt. Ezek egyike a kész takarmánytermék megtisztítása a rákkeltő tulajdonságokkal rendelkező olajmaradványoktól.
Hazánkban kevés olyan terület van, amely alkalmas szójabab termesztésére, amelyek a fehérje -kiegészítők fő forrásai. Ezért megállapítottáktakarmányélesztő nagyüzemi előállítása n-paraffinokon... Több gyár is van, amelyek kapacitása évi 70-240 ezer tonna.Nyersanyagként folyékony finomított paraffinokat használnak.
A metil-alkoholt tekintik az egyik ígéretes szénforrásnak a kiváló minőségű fehérjetermelők termesztéséhez. Mikrobiális szintézissel nyerhető szubsztrátokon, például fán, szalmán, kommunális hulladékon. A metanol szubsztrátként való felhasználása kémiai szerkezete miatt nehéz: a metanolmolekula egy szénatomot tartalmaz, míg a legtöbb szerves vegyület szintézise két szénatomból álló molekulákon keresztül történik. Körülbelül 25 élesztőfaj, köztük a Pichia polymorpha, a Pichia anomala, a Yarrowia lipolytica nőhet metanollal, mint egyetlen szén- és energiaforrással. Ezen a szubsztráton a baktériumokat tartják a legjobb termelőknek, mivel ásványi sók hozzáadásával metanollal nőhetnek. A metanol alapú fehérje előállítási eljárások meglehetősen gazdaságosak. Az ICI konszern (Nagy-Britannia) szerint a metanollal előállított termék költsége 10-15% -kal alacsonyabb, mint egy hasonló, erősen tisztított n-paraffinon alapuló termék esetében. A magas fehérjetartalmú termékeket a metanolból a világ számos fejlett országából származó vállalatok szerezik be: Nagy-Britannia, Svédország, Németország, USA, Olaszország. A fehérjetermelők a Methylomonas nemzetség baktériumai. A metilotróf baktériumok, például a Methylophilus metilotrophus metanollal történő tenyésztése előnyös, mivel hatékonyabban használják az egy szénatomokat tartalmazó vegyületeket. A metanollal történő termesztés során a baktériumok több biomasszát termelnek, mint az élesztő. Az élesztőben lévő metanol első oxidációs reakcióját az oxidáz katalizálja, a metilotróf prokariótákban pedig a dehidrogenáz. Géntechnológiai munka folyik a metanol -dehidrogenáz gén baktériumokból élesztőbe történő átvitelére. Ez egyesíti az élesztő technológiai előnyeit a baktériumok szaporodásának hatékonyságával.
Az etanol szubsztrátként való használata kiküszöböli azt a problémát, hogy a páratlan számú szénatomot tartalmazó rendellenes anyagcseretermékekből a biomassza megtisztul. Az ilyen gyártás költsége valamivel magasabb. Az etanol alapú biomasszát Csehszlovákiában, Spanyolországban, Németországban, Japánban és az USA-ban állítják elő.
Az USA -ban, Japánban, Kanadában, Németországban, Nagy -Britanniában kifejlesztették a földgáz felhasználásával történő fehérje -előállítási technológiai eljárásokat. A biomassza hozama ebben az esetben a hordozó tömegének 66% -a lehet. Az Egyesült Királyságban kifejlesztett eljárás a metánt metabolizáló Methylomonas baktériumok, a metanolt metabolizáló Hypomicrobium és Pseudomonas vegyes kultúrát, valamint kétféle nem metilotróf baktériumot használ. A kultúrát magas növekedési ütem és termelékenység jellemzi. A metán fő előnyei (mellesleg a földgáz fő alkotóeleme) a rendelkezésre állás, viszonylag alacsony költségek, magas metán-oxidáló mikroorganizmusok biomasszává alakításának hatékonysága, jelentős fehérjetartalom a biomasszában, kiegyensúlyozott aminosav-összetétel. A metánon növekvő baktériumok jól tolerálják a savas környezetet és a magas hőmérsékletet, ezért ellenállnak a fertőzéseknek.
Ásványi szén - a szén -dioxid a mikrobiális szintézis szubsztrátja is lehet. Az oxidált szenet ebben az esetben sikeresen redukálják a mikroalgák a napenergia felhasználásával és a hidrogén-oxidáló baktériumokat hidrogén segítségével. Az algák szuszpenzióját használják az állatok takarmányozására. Az algát termesztő növények működéséhez stabil éghajlati viszonyokra van szükség - állandó levegő hőmérséklet és a napfény intenzitása.
A legígéretesebb a fehérje előállítása hidrogén-oxidáló baktériumok felhasználásával, amelyek a hidrogén légköri oxigén általi oxidációja következtében alakulnak ki. A folyamat során felszabaduló energiát a szén -dioxid asszimilációjára használják fel. Általában a Hydrogenomonas nemzetség baktériumait használják biomassza előállítására. Kezdetben a zárt életfenntartó rendszerek kifejlesztése során felmerült bennük az érdeklődés, majd elkezdték tanulmányozni őket abból a szempontból, hogy kiváló minőségű fehérje előállítóiként használják őket.A Göttingeni Egyetem (Németország) Mikrobiológiai Intézetében kidolgoztak egy módszert a hidrogén-oxidáló baktériumok tenyésztésére, amelyben 1 g sejt-szuszpenzióra 20 g szárazanyagot lehet előállítani. Talán a jövőben ezek a baktériumok lesznek az étrendi mikrobiális fehérjék fő forrásai.
A növényi biomassza rendkívül hozzáférhető és meglehetősen olcsó szénhidrátforrás a mikrobiális fehérjék előállításához. Bármely növény sokféle cukrot tartalmaz. A cellulóz egy poliszacharid, amely glükózmolekulákból áll. A hemicellulóz arabinóz, galaktóz, mannóz, fruktóz maradványaiból áll. A probléma az, hogy a fa poliszacharidokat merev oxigén -fenil -propán egységek, a lignin, egy szinte elpusztíthatatlan polimer köti össze. Ezért a fa hidrolízise csak katalizátor - ásványi sav jelenlétében és magas hőmérsékleten megy végbe. Ebben az esetben monoszacharidok képződnek - hexózisok és pentózok. Az élesztőt a hidrolizátum cukorfrakcióját tartalmazó folyadékon termesztik. A fa savas hidrolízise során számos melléktermék (furfurol, melanin) keletkezik, és a magas hőmérséklet hatására a cukrok karamellizálódhatnak. Ezek az anyagok akadályozzák az élesztő normális növekedését, elválasztják őket a hidrolizátumtól, és lehetőség szerint használják. A Candida scotti és a C. tropicalis törzseket termelőként használják.
A hidrolízisipar legnagyobb nyersanyag -előállítói a fafeldolgozó vállalkozások, amelyek hulladéka évente több tízmillió tonnát ér el. Sajnos a rostszálak (lenből és kenderből), a burgonyakeményítő -előállítás, a sörfőzés, a gyümölcs- és zöldségfélék, a konzervipar, a cukorrépapép előállításából származó hulladékot nem használják ésszerűen vagy egyáltalán nem.
Különös figyelmet érdemelnek azok a módszerek, amelyek segítségével a fotoszintetikus termékeket és származékaikat fehérjékké gombákká alakítják. Ezek az élőlények az erőteljes enzimrendszerek jelenlétének köszönhetően előkezelés nélkül képesek komplex növényi szubsztrátok hasznosítására. Az USA -ban, Kanadában, Indiában, Finnországban, Svédországban, Nagy -Britanniában, hazánkban és a világ más országaiban aktívan folyik a növényi szubsztrátok mikrobiális fehérjévé történő biokonverziójának feltételeinek kutatása. A szakirodalomban azonban kevés adat áll rendelkezésre a mikrobiális eredetű fehérjék nagyüzemi előállításáról. A legismertebb és az ipari megvalósítás legfejlettebb szakaszában a "Waterloo" folyamat, amelyet a kanadai Waterloo Egyetemen fejlesztettek ki. Ez a Chaetomium cellulolyticum cellulózromboló gombák tenyésztésén alapuló eljárás mind víz alatti tenyészetben, mind felszíni módszerrel elvégezhető. A végtermék (szárított gomba micélium) fehérjetartalma 45%. A finn "Tampella" cég kifejlesztette a technológiát és megszervezte a "Pekilo" fehérjetartalmú takarmánytermék gyártását a cellulóz- és papíripar hulladékaiból. A termék akár 60% fehérjét is tartalmaz, jó aminosavprofillal és jelentős mennyiségű B -vitaminnal.
A legtöbb tejtermelő országban a tejsavó hagyományos felhasználásának módja az állatok etetése. A tejsavófehérje állati fehérjévé való átalakulásának foka nagyon alacsony (1 kg állati fehérje előállításához 1700 kg tejsavó szükséges). Az elmúlt 10-15 évben ultrafiltrációval kiváló minőségű fehérjéket izoláltak a tejsavóból, amelyek alapján a sovány tejpor és más termékek helyettesítőit állítják elő. A koncentrátumok élelmiszer -adalékanyagként és bébiétel -összetevőként használhatók. A tejsavót tejcukor - laktóz - előállítására is használják, amelyet az élelmiszeriparban és az orvosi iparban használnak. Mindezek mellett a tejsavó ipari feldolgozásának volumene a teljes termelés 50-60% -a. Következésképpen a legértékesebb tejfehérje és laktóz nagy veszteséggel jár. Ezenkívül problémát jelent a hulladék ártalmatlanítása, mivel a tejsavó természetes bomlási folyamata rendkívül lassú.A tejsavó -laktóz energiaforrásként szolgálhat sokféle mikroorganizmus számára, nyersanyagként mikrobiális szintézistermékek (szerves savak, enzimek, alkoholok, vitaminok) és fehérje -biomassza előállításához. Az összes ismert mikroorganizmus közül az élesztőben van a legnagyobb savófehérje -konverziós arány mikrobiális fehérjévé. A laktóz asszimilációs képessége az összes ismert élesztőfaj körülbelül 20% -ában található meg. Az élesztőben fermentáló laktóz sokkal ritkább. Az aktív laktóz katabolizmus különösen jellemző a Kluyveromyces nemzetségből származó élesztőre. Ez az élesztő felhasználható takarmányfehérje, etanol, β-glükozidáz készítmények előállítására savóból.
Németországban először termesztettek tejsavó alapú élesztőt. Termelőként különböző saccharomycetes törzseket használtak. Módszereket dolgoztak ki a laktóz monokultúrában, valamint élesztő és baktériumok keverékében történő felhasználásán alapuló mikrobiális termékek előállítására. Jelenleg a Candida, Trichosporon, Torulopsis nemzetségek élesztőit használják termelőként. Biológiai értékét tekintve a savó, amelyben élesztő van, jelentősen meghaladja az eredeti alapanyagot, és tejpótlóként használható. A mikroorganizmusok és az egysejtű szervezetekben történő fehérje -előállítási eljárások fenti listája nem kimerítő. Ennek az új iparágnak a lehetőségei azonban korántsem teljes mértékben kiaknázottak. Ezenkívül még nem ismerjük a mikroorganizmusok fehérjetermelői tevékenységének minden lehetőségét, de ahogy ismereteink mélyülnek, bővülnek.
Nyersanyagok és a táptalaj összetétele biotechnológiai termelés A tápközeg létfontosságú tevékenységet, növekedést, biológiai tárgy kifejlődését, a céltermék hatékony szintézisét biztosítja. A tápközeg szerves része a víz, a tápanyagok, amelyek valódi oldatokat képeznek (ásványi sók, aminosavak, karbonsavak, alkoholok, aldehidek stb.) És a kolloid oldatok (fehérjék, lipidek, szervetlen vegyületek - vas -hidroxid). Az egyes komponensek szilárd halmazállapotban lehetnek, lebeghetnek, szuszpenzió formájában egyenletesen eloszlanak a térfogatban, vagy alsó réteget képezhetnek.Nyersanyagok tenyésztőközeghez a biotechnológiai termelésben
A céltermék előállításához felhasznált nyersanyagok legyenek szűkösek, olcsók és a lehető legkönnyebben beszerezhetőek: melasz-a cukorgyártás, olaj- és földgázkomponensek, mezőgazdasági hulladék, fa- és papíripar, stb. Leggyakrabban az élelmiszer -hulladékot használják tápközeg komponenseként. A répa melasz - a répából származó cukorgyártásból származó hulladék, gazdag szerves és ásványi anyagokban, amelyek szükségesek a mikroorganizmusok fejlődéséhez. 45-60% szacharózt, 0,25-2,0% invertcukrot, 0,2-3,0% raffinózt tartalmaz. Ezenkívül a melasz aminosavakat, szerves savakat és ezek sóit, betainot, ásványi anyagokat és néhány vitamint tartalmaz. Citromsav, etanol és más termékek ipari előállítására használják. A melasz-lepárlás a melasz-alkohol előállításának pazarlása. A vinasse kémiai összetétele az eredeti melasz összetételétől függ, és nagymértékben változik. Kémiai összetétele szerint a melaszpörkölés teljes értékű alapanyag a takarmányélesztő előállításához, amely nem igényel növekedési anyagokat, mivel elegendő mennyiségű vitamint tartalmaz. A természetes porlasztásban a szárazanyag -tartalom 8-12%, az elpárologtatott csirkében 53%. A gabona- és burgonyapárlás az alkoholtermelés pazarlása. Az oldható száraz anyagok tartalma általában 2,5-3,0%, beleértve a redukáló anyagok 0,2-0,5% -át, vannak nitrogén- és nyomelemforrások. Mikrobiális fehérje előállítására szolgál. A sörhulladék (sörfőzelék és malátacsíra) és a nem malátázott árpahulladék megfelelő, de kicsi, emészthető szénhidrátforrás a mikrobiális fehérjetermeléshez. Takarmányélesztő előállításához ezt az alapanyagot megfelelően hidrolizálják, és 8: 0,2: 0,05 arányban vezetik be a tápközegbe (pellet: csírák: árpahulladék). A búzakorpa a malomtermelés hulladéka, táptalajok előállítására használják szilárdfázisú termesztési módszerrel. Gazdag kémiai összetételűek, és a táptalaj egyetlen összetevőjeként használhatók. Mivel a búzakorpa drága termék, olcsóbb összetevőkkel keveredik: fűrészporral, malátacsírával, gyümölcstörmelékkel stb. A tejsavó sajt, túró és kazein előállításának hulladéka. E tekintetben különbséget tesznek a sajt, a túró és a kazeinsavó között. Kémiai összetételét és energiaértékét tekintve ez a termék "fél tejnek" minősül. A tejsavó nagyon gazdag különféle biológiailag aktív vegyületekben, száraz maradéka átlagosan 70-80% laktózt, 7-15% fehérjeanyagot, 2-8% zsírt, 8-10% ásványi sót tartalmaz. Ezenkívül a savó jelentős mennyiségű hormont, szerves savakat, vitaminokat és nyomelemeket tartalmaz. A szénsavforrások jelenléte, amelyeket sokféle mikroorganizmus könnyen asszimilál a tejsavóba, valamint a különböző növekedési faktorok, az egyik legértékesebb tápközegré teszi a mikrobiális szintézis termékeinek előállításához, például fehérje készítmények előállításához. ipari mérleg. Nagy jelentősége van annak, hogy a tejsavó használata nem igényel speciális komplex előkészítést, és a tenyésztőfolyadék a mikroorganizmusok növekedése után feldolgozás nélkül felhasználható élelmiszer- és takarmányozási célokra.
A mikrobiális biomassza -termelés a legnagyobb mikrobiológiai termelés. A mikrobiális biomassza jó fehérje -kiegészítő lehet háziállatok, madarak és halak számára. A mikrobiális biomassza -termelés különösen fontos azokban az országokban, amelyek nem termesztenek nagy mennyiségben szójat (a szójalisztet hagyományos fehérje -takarmány -adalékanyagként használják).
A mikroorganizmusok kiválasztásakor figyelembe vesszük az adott szubsztráton a fajlagos növekedési sebességet és a biomassza -hozamot, a folyamatos tenyésztés stabilitását és a sejtek méretét. Az élesztősejtek nagyobbak, mint a baktériumok, és könnyebben elválaszthatók a folyadéktól centrifugálással. Nagysejtű poliploid élesztő mutánsokat lehet termeszteni. Jelenleg csak két mikroorganizmuscsoport ismert, amelyek rendelkeznek a nagyüzemi termeléshez szükséges tulajdonságokkal: ezek Candida élesztő n-alkánokon (normál szénhidrogének) és Methylophillus metilotrophus baktériumok metanolon.
A mikroorganizmusok más táptalajokon is termeszthetők: gázokon, olajon, hulladékszénen, vegyiparban, élelmiszerben, borban és vodkában, fafeldolgozó iparban. Használatuk gazdasági előnyei nyilvánvalóak. Tehát egy kilogramm mikroorganizmusok által feldolgozott olaj egy kilogramm fehérjét ad, és mondjuk egy kilogramm cukrot - csak 500 gramm fehérjét. Az élesztőfehérje aminosav -összetétele gyakorlatilag nem különbözik a hagyományos szénhidrát táptalajon termesztett mikroorganizmusokétól. A szénhidrogénen termesztett élesztőből készült készítmények biológiai tesztjei, amelyeket hazánkban és külföldön egyaránt végeztek, azt mutatták, hogy azok teljesen hiányoznak a vizsgált állatok szervezetére gyakorolt káros hatásokból. A kísérleteket több tízezer laboratóriumi és haszonállat generációján végezték. A feldolgozatlan élesztő nem specifikus lipideket és aminosavakat, biogén aminokat, poliszacharidokat és nukleinsavakat tartalmaz, és ezeknek a szervezetre gyakorolt hatása még mindig kevéssé ismert. Ezért javasoljuk, hogy vegyítsük el a fehérjét az élesztőből kémiailag tiszta formában.A nukleinsavaktól való megszabadulás is egyszerűvé vált.
A mikroorganizmusok használatán alapuló modern biotechnológiai folyamatokban az élesztő, más gombák, baktériumok és mikroszkopikus algák szolgálnak fehérjetermelőként.
Technológiai szempontból az élesztő a legjobb közülük. Előnyük elsősorban a gyárthatóságban rejlik: az élesztő termelési körülmények között könnyen termeszthető. Nagy növekedési ütem jellemzi őket, ellenállnak az idegen mikroflórának, képesek asszimilálni minden élelmiszerforrást, könnyen elválaszthatók, és nem szennyezik a levegőt spórákkal. Az élesztősejtek legfeljebb 25% szárazanyagot tartalmaznak. Az élesztő biomassza legértékesebb összetevője a fehérje, amely aminosav -összetételét tekintve felülmúlja a gabonafélék fehérjét, és csak kismértékben marad el a tej- és hallisztfehérjékétől. Az élesztőfehérje biológiai értékét jelentős mennyiségű esszenciális aminosav jelenléte határozza meg. A vitaminok tartalmát tekintve az élesztő felülmúl minden fehérjetáplálékot, beleértve a hallisztet is. Ezenkívül az élesztősejtek nyomelemeket és jelentős mennyiségű zsírt tartalmaznak, amelyekben a telítetlen zsírsavak dominálnak. Amikor a takarmányélesztőt tehenekkel etetik, a tejhozam és a tej zsírtartalma nő, a szőrmeállatoknál pedig javul a szőrzet minősége. Érdekesek azok az élesztők, amelyek hidrolitikus enzimekkel rendelkeznek, és előzetes hidrolízisük nélkül képesek poliszacharidokon növekedni. Az ilyen élesztő használata elkerülheti a poliszacharid-tartalmú hulladék hidrolízisének költséges szakaszát. Ismeretes, hogy több mint 100 élesztőfaj boldogul a keményítővel, mint egyetlen szénforrással. Közülük két fajt különböztetünk meg különösen, amelyek glükoamilázokat és β-amilázokat egyaránt képeznek, magas gazdasági együtthatójú keményítőn nőnek, és nemcsak asszimilálódhatnak, hanem fermentálhatják is a keményítőt: Schwanniomyces occidentalis és Saccharomycopsis fibuliger. Mindkét faj ígéretes fehérje- és amilolitikus enzimgyártó a keményítőtartalmú hulladékon. Folyamatban vannak olyan élesztők keresése, amelyek lebonthatják a natív cellulózt. Cellulázokat találtak több fajban, például a Trichosporon pullulans -ban, de ezen enzimek aktivitása alacsony, és nem kell beszélni az ilyen élesztők ipari felhasználásáról. A Kluyveromyces nemzetségből származó élesztő jól nő az inulinon, amely a csicsóka gumóinak fő tárolóanyaga, fontos takarmánynövény, amely élesztőfehérje előállítására is felhasználható.
A közelmúltban a baktériumokat kezdték fehérjetermelőként használni, amelyek nagy növekedési üteműek és akár 80% fehérjét tartalmaznak a biomasszában. A baktériumok jól alkalmazkodnak a szelekcióhoz, ami lehetővé teszi a rendkívül produktív törzsek megszerzését. Hátrányuk a kis sejtméretek miatti nehéz ülepedés, a fágfertőzések iránti jelentős érzékenység és a biomassza magas nukleinsav tartalma. Ez utóbbi körülmény csak akkor kedvezőtlen, ha a termék élelmiszerként történő felhasználását tervezik. Nincs szükség a nukleinsavak tartalmának csökkentésére az állati takarmányozásra használt biomasszában, mivel a húgysav és a nitrogénbázisok megsemmisítése során képződött sói az állati szervezetben allantoinná alakulnak, amely könnyen kiválasztódik a vizelettel. Emberben a húgysav -sók feleslege hozzájárulhat számos betegség kialakulásához.
A fehérjetermelők következő csoportja a gomba. Felkeltik a kutatók figyelmét, mivel képesek a legkülönfélébb szerves nyersanyagok felhasználására: melasz, tejsavó, növényi és gyökérlevek, lignin - és cellulóztartalmú szilárd hulladékok az élelmiszeriparból, a fafeldolgozásból és a hidrolízisből. A gomba micéliuma gazdag fehérjeanyagokban, amelyek az esszenciális aminosavak tartalmát tekintve a legközelebb állnak a szójafehérjékhez. Ugyanakkor a gombák fehérje gazdag lizinben, a fő aminosavban, amely hiányzik a gabonafélék fehérjéből.Ez lehetővé teszi, hogy gabona és gomba biomassza alapján kiegyensúlyozott élelmiszer- és takarmánykeverékeket állítsunk össze. A gombás fehérjék meglehetősen magas biológiai értékkel rendelkeznek, és jól felszívódnak a szervezetben.
A tenyésztett kultúra rostos szerkezete szintén pozitív tényező. Ez lehetővé teszi, hogy utánozza a hús textúráját, valamint különféle adalékanyagok segítségével annak színét és illatát. A gomba micéliumát általában fagyasztva tárolják.
A gombák szubsztrátként glükózt és más tápanyagokat használnak, az ammónia és az ammóniumsók pedig gyakori nitrogénforrások. A fermentációs szakasz befejezése után a tenyészetet hőkezelésnek vetik alá, hogy csökkentsék a ribonukleinsav tartalmát, majd vákuumszűréssel elkülönítik a micéliumot.
Az algák fehérjeforrásként is szolgálhatnak. Fototróf etetési módszerrel és biomassza -képzéssel légköri szén -dioxidot használnak. Az algákat általában a tavak felszíni rétegében termesztik, ahol 0,1 hektár területről annyi fehérje nyerhető, mint 14 hektár babból. Az algafehérje nemcsak takarmányozásra, hanem táplálkozásra is alkalmas.
Végül a jó fehérjetermelők a kacsafű, amely a száraz tömeg 45% -áig, valamint a szénhidrát 45% -áig halmozza fel a fehérjét. Kis méretük ellenére azonban nem tartoznak a fent említett fehérjetermelők (mikroorganizmusok) közé, mivel nemcsak többsejtű élőlények, hanem magasabb rendű növények is.
AZ OROSZ FEDERÁCIÓS OKTATÁSI MINISZTÉRIUM SYKTYVKAR ÁLLAMI EGYETEM Botanikai Tanszék Absztrakt a témában: FEHÉRJEgyártás
Előadó: diák 243 gr.
Aniskina Maria
Előadó: Ph.D., docens,
Shergina N.N.
Syktyvkar 2000
TARTALOM _______ 2
BEVEZETÉS __________ 3
1. Egysejtű organizmusok fehérje
1.1. Mikrobiális fehérje beszerzése alacsonyabb széntartalmú alkoholokon__ 4
1.2. Fehérjeanyagok beszerzése szénhidrát alapanyagokból ____ 7
2. Gombafehérje (mikoprotein) ________ 8
IRODALOM _______ 10
BEVEZETÉS
A mikroorganizmusokat már jóval a mikrobiológia megjelenése előtt elkezdték használni a fehérjetermékek előállításában. Elég megemlíteni mindenféle sajtot, valamint a szójabab erjesztésével kapott termékeket. Mind az első, mind a második esetben a fehérje a táplálkozási alap. Amikor ezeket a termékeket mikrobák részvételével állítják elő, a fehérjetartalmú nyersanyagok tulajdonságai jelentősen megváltoznak. Az eredmény olyan élelmiszertermékek, amelyek hosszabb ideig (sajt) vagy kényelmesebb fogyasztásra (babgulyás) tárolhatók. A mikrobák szerepet játszanak egyes húsipari termékek tárolásban történő előállításában. Tehát bizonyos kolbászfajták gyártásánál savas erjesztést alkalmaznak, általában tejsavbaktériumok komplexének részvételével. A kapott sav hozzájárul a termék megőrzéséhez és hozzájárul különleges ízének kialakulásához.
Ez talán korlátozza a mikroorganizmusok felhasználását a fehérjék feldolgozásában. Ezekben az iparágakban a modern biotechnológia lehetőségei csekélyek, a sajtgyártás kivételével. Az élelmiszerként feldolgozott mikrobiális tömeg termesztése és összegyűjtése más kérdés: itt a biotechnológia teljes egészében megnyilvánulhat.
Sok fontos mutató esetében a mikroorganizmusok biomasszája nagyon magas tápértékkel bírhat. Ezt az értéket nagymértékben a fehérjék határozzák meg: a legtöbb fajban a sejtek száraz tömegének jelentős részét teszik ki. Évtizedek óta aktívan megvitatták és tanulmányozták a világszerte előállított fehérje teljes egyensúlyában a mikrobiális fehérje részarányának növelésére vonatkozó kilátásokat.
Az ilyen fehérjék előállítása magában foglal bizonyos mikroorganizmusok nagyüzemi tenyésztését, amelyeket összegyűjtenek és élelmiszerré dolgoznak fel. A szubsztrátum lehető legteljesebb mikrobiális biomasszává történő átalakításához sokoldalú megközelítésre van szükség. A mikrobák élelmiszerekhez való termesztése két okból is érdekes.Először is sokkal gyorsabban nőnek, mint a növények és az állatok: számuk megduplázásának idejét órákban mérik. Ez lerövidíti egy bizonyos mennyiségű élelmiszer előállításához szükséges időt. Másodszor, a termesztett mikroorganizmusoktól függően különböző típusú nyersanyagok használhatók szubsztrátként. Ami a szubsztrátokat illeti, itt két fő irányba haladhat: gyenge minőségű hulladékokat dolgozhat fel, vagy a könnyen hozzáférhető szénhidrátokra összpontosíthat, és kiváló minőségű fehérjét tartalmazó mikrobiális biomasszát nyerhet belőlük.
1.1 Mikrobiális fehérje beszerzése alacsonyabb alkoholtartalmú alkoholokra
Termesztés metanolban. Ennek az aljzatnak a fő előnye a nagy tisztaság és a rákkeltő szennyeződések hiánya, a jó vízben való oldhatóság, a nagy illékonyság, ami megkönnyíti a maradványok eltávolítását a késztermékből. A metanollal nyert biomassza nem tartalmaz nemkívánatos szennyeződéseket, ami lehetővé teszi a tisztítási szakasz kizárását a technológiai rendszerből.
A folyamat során azonban figyelembe kell venni a metanol olyan tulajdonságait, mint a gyúlékonyság és a levegővel való robbanásveszélyes keverékek képződésének lehetősége.
Mind az élesztő-, mind a baktériumtörzseket termelőként tanulmányozták, amelyek metanolt használtak konstruktív anyagcserében. Élesztőben a Candida boidinii, a Hansenula polymorpha és a Piehia pastoris termesztését javasolták, amelyek optimális körülményei (t = 34-37 ° C, pH = 4,2-4,6) lehetővé teszik az eljárás végrehajtását a szubsztrát asszimilációs gazdasági együtthatójával. 0,40-ig 0,12-0,16 h-1 áramlási sebesség mellett. A baktériumkultúrák közül a Methylomonas clara, a Pseudomonas rosea és másokat használnak, amelyek t = 32-34 ° C, pH = 6,0-6,4 hőmérsékleten képesek kifejlődni, a szubsztrát asszimiláció gazdasági együtthatója 0,55-ig, legfeljebb 0,5 óra áramlási sebesség mellett ; 1.
A termesztési folyamat jellemzői nagyrészt a felhasznált termelő törzsnek (élesztő vagy baktériumok) és az aszepszis körülményeinek köszönhetők. Számos külföldi vállalat kínál élesztőtörzseket, és szigorú aszepszis hiányában végez termesztést. Ebben az esetben a technológiai folyamat egy napi 75 tonna ACW kapacitású ejekciós típusú fermentorban zajlik, és a metanol fajlagos fogyasztása 2,5 t / t ACW.
Amikor az élesztőt aszeptikus körülmények között tenyésztik, 75-100 t ACV / nap kapacitású oszlopos vagy Earlift típusú eszközöket javasolunk 2,63 t / t ACV metanol-fogyasztás mellett. Mindkét esetben a tenyésztési folyamatot egy szakaszban hajtják végre, anélkül, hogy az "érés" szakasza lenne alacsony szubsztrátkoncentrációval (8-10 g / l).
Számos országban bakteriális törzseket használnak termelőként; az eljárást aszeptikus körülmények között, 100-300 t / nap kapacitású és legfeljebb 2,3 t / t ASB-s metanolfogyasztással, aszeptikus körülmények között hajtják végre. Az erjesztést egy lépésben végezzük alacsony alkoholkoncentrációnál (legfeljebb 12 g / l), nagyfokú metanol -felhasználással.
Kialakítása szempontjából a legígéretesebb a Német Demokratikus Köztársaság Tudományos Akadémia Műszaki Kémiai Intézetének sugárerjesztője. Az 1000 m3 térfogatú fermentor egymásra épülő szakaszokból áll, amelyeket tengely -túlcsordulások kapcsolnak össze. Az erjesztő közeget a fermentor alsó szakaszából nyomáscsővezetéken keresztül centrifugális keringtető szivattyúk szállítják a felső tengely túlcsordulásaihoz, amelyeken keresztül az alsó szakaszba jut, miközben levegőt szív a gázvezetékből. Így a közeg szakaszról szakaszra áramlik, folyamatosan beszívja az új levegőrészeket. A bánya -túlfolyásokban leeső fúvókák intenzív levegőztetést biztosítanak a közeg számára.
A tápközeg folyamatosan a felső tengely túlfolyó területére kerül, és a mikrobiális szuszpenziót eltávolítják a távoli áramkörökből. Az elkülönítés szakaszában minden típusú termelő esetében a granulátum elválasztását biztosítják annak érdekében, hogy granulátumban készterméket kapjanak.
A metanollal nyert takarmányélesztő százalékos összetételű: nyersfehérje 56-62; lipidek 5-6; hamu 7-11; nedvesség 8-10; nukleinsavak 5-6.A bakteriális biomasszát a következő összetétel jellemzi: nyers fehérje 70-74; lipidek 7-9; hamu 8-10; nukleinsavak 10-13; páratartalom 8-10.
A metanol mellett kiváló minőségű nyersanyagként etanolt használnak, amelynek alacsony toxicitása, jó vízben való oldhatósága és kis mennyiségű szennyeződése van.
Az élesztőt (Candida utilis, Sacharomyces lambica, Hansenula anomala, Acinetobacter calcoaceticus) mikroorganizmusként lehet használni, amely egyedüli szénforrásként etil -alkoholon fehérjét termel. A tenyésztési folyamatot egy szakaszban hajtják végre nagy tömegátviteli jellemzőkkel rendelkező fermentorokban, legfeljebb 15 g / l etanolkoncentrációban.
Az etanolban termesztett élesztő (%) tartalmaz: nyersfehérje 60-62; lipidek 2-4; hamu 8-10; páratartalom akár 10.
1.2. Fehérjeanyagok beszerzése szénhidrát alapanyagokból
A történelem során a takarmány -biomassza előállításához használt első szubsztrátok egyike a növényi hulladék hidrolizátumai, az előhidralizátumok és a szulfitlúg - a cellulóz- és papíripar hulladékai. Környezetvédelmi szempontból is jelentősen megnőtt az érdeklődés a szénhidrát-alapanyagok, mint a fő megújuló szénforrás iránt, mivel ez alapul szolgálhat a növényi termékek feldolgozásának hulladékmentes technológiájának létrehozásához.
Mivel a hidrolizátumok komplex szubsztrát, amely hexózok és pentózok keverékéből áll, a C.utilis, C.scottii és C.tropicalis élesztőfajok széles körben elterjedtek az ipari termelő törzsek között, amelyek a hexózissal együtt képesek a pentózok asszimilálására, valamint a furfurol jelenlétének átadására a környezetben.
A tápközeg összetétele szénhidrogén -alapanyagon történő tenyésztés esetén jelentősen eltér attól, amelyet a mikroorganizmusok szénhidrogén -szubsztráton történő tenyésztésére használnak. A hidrolizátumokban és a szulfit -lúgokban kis mennyiségben megtalálható az élesztő növekedéséhez szükséges összes nyomelem. A hiányzó mennyiségű nitrogént, foszfort és káliumot ammofosz -sók, kálium -klorid és ammónium -szulfát általános oldata formájában vezetik be.
Az erjesztést a Lefrancois-Marillet által tervezett, 320 és 600 m3 térfogatú légemelő berendezésekben végezzük. Az élesztőtenyésztési folyamatot folyamatos üzemmódban, 4,2-4,6 pH-n hajtjuk végre. Az optimális hőmérséklet 30-40 fok.
A növényi nyersanyagok és szulfit-folyadékok hidrolizátumain történő tenyésztéssel nyert takarmányélesztő a következő összetételű (%): fehérje 43-58; lipidek 2,3-3,0; szénhidrátok 11-23; hamu - legfeljebb 11; páratartalom - legfeljebb 10.
A takarmány -biomassza előállításának egyik ígéretes szubsztrátja a tőzeg -hidrolizátum, amely nagy mennyiségű könnyen emészthető monoszacharidot és szerves savat tartalmaz. Ezenkívül csak kis mennyiségű szuperfoszfátot és kálium -kloridot adnak a tápközeghez. A nitrogén forrása az ammónia víz. Minőségét tekintve a tőzeghidrolizátumokból nyert takarmány -biomassza felülmúlja a növényi hulladékon termesztett élesztőt.
A mikoprotein egy élelmiszer, amely elsősorban a gomba micéliumából áll. Előállításához a talajból izolált Fusarium graminearum törzset használják. A mikoproteint ma kísérleti üzemben állítják elő folyamatos termesztési módszerrel. A glükózt és más tápanyagokat szubsztrátként használják, az ammónia és az ammóniumsók pedig nitrogénforrások. A fermentációs szakasz befejezése után a tenyészetet hőkezelésnek vetik alá, hogy csökkentsék a ribonukleinsav tartalmát, majd vákuumszűréssel elkülönítik a micéliumot.
Ha összehasonlítjuk a mikoprotein termelését az állati fehérjék szintézisével, akkor számos előnye kiderül. Amellett, hogy itt a növekedési ütem magasabb, a szubsztrát fehérjévé történő átalakítása összehasonlíthatatlanul hatékonyabb, mint amikor a táplálékot háziállatok asszimilálják. Ezt tükrözi az 1. táblázat.
Érdemes felidézni, hogy az állati takarmánynak bizonyos mennyiségű, akár 15-20%fehérjét kell tartalmaznia, az állatok típusától és tartási módjától függően.A tenyésztett kultúra rostos szerkezete szintén pozitív tényező; a micéliumtömeg textúrája közel áll a természetes termékekéhez, ezért a termékben utánozható a hús állaga, valamint az adalékanyagok miatt az íze és színe. A termék sűrűsége a termesztett gomba hiphal hosszától függ, amelyet a növekedési ütem határoz meg.
1. táblázat. Konverziós hatékonyság a fehérjék képződéséhez különböző állatok és Fusarium graminearum esetében.
| Eredeti termék | Termékek és szolgáltatások | ||
| Fehérje, g | Összesen, g | ||
| Tehén | 1 kg takarmány | 14 | 68 marhahús |
| malac | 1 kg takarmány | 41 | 200 sertéshús |
| Tyúk | 1 kg takarmány | 49 | 240 hús |
| Fusarium graminearum | 1 kg szénhidrát + szervetlen nitrogén | 136 | 1080 sejttömeg |
A mikoprotein tápértékének és biztonságosságának alapos kutatását követően az USDA jóváhagyta forgalmazását Angliában. Tápanyagtartalmát a 2. táblázat tartalmazza.
2. táblázat: A mikoprotein átlagos összetétele és összehasonlítása a marhahúséval.
| Alkatrészek | Összetétel,% (száraz tömeg) | |
| mikoprotein | steak | |
| Fehérje | 47 | 68 |
| Zsírok | 14 | 30 |
| Tápláló rost | 25 | Nyomok |
| Szénhidrátok | 10 | 0 |
| Hamu | 3 | 2 |
| RNS | 1 | Nyomok |
1. Biotechnológia: elvek és alkalmazások. Szerk. I. Higgens és mások. Moszkva: "Mir", 1988
2. Biotechnológia. Fehérje anyagok előállítása. V. A. Bykov, M. N. Manakov és mások. Moszkva "Felsőiskola", 1987
3. Vorobieva A.I. Ipari mikrobiológia. Szerk. Moszkvai Egyetem, 1989
