Produkce proteinů z jednobuněčných a mnohobuněčných organismů

Video: Nauchfilm. Biology. 15. Protein fólie (1987)

pěstování ve velkém měřítku mikroorganismů jako přímý zdroj bílkovin pro lidskou a zvířecí silou byl viděn jako způsob, jak řešit nedostatek potravin v Německu již v průběhu první světové války. zpracovává pivní kultury kvasinek, které se po ošetření a sušení byly vyvinuty přidány do polévek a uzenin. Během druhé světové války se tyto procesy byly již dobře vyvinuté.

Výraz „jednobuněčné organismy proteiny“ se objevily v 60. letech. aplikován na bakteriální biomasy (nejlépe kvasinky), který se používá jako potravinové složky u zvířat a lidí. Zvláště atraktivní je skutečnost, že se kultivační médium kultivací bakterií jsou často zemědělský odpad: cukrová řepa bagasa při výrobě cukru, slunečnice jídlo na výrobu rostlinného oleje, syrovátky při výrobě sýrů, dřevní štěpky a piliny, atd ...

Zájem tohoto problému je rozšířený po zveřejnění výsledků studií ukazují schopnost produkovat takové proteinové koncentráty na bázi uhlovodíků. Ropné společnosti financují rozvoj tohoto výzkumu je nejen díky využívání uhlovodíků, ale také díky příznivým výsledkům zkoušek potravin a prodejní vyhlídky.

První ve velkém měřítku rostlin bílkovinný koncentrát byl vyvinut «British Petroleum» společného podniku (Velká Británie) a „Italprotein“ (Itálie) v roce 1975, její produktivita byla 100.000 tun / rok na surový materiál byl normální parafiny. Tento problém se a Japonsko, 8 rostliny 1500 tun proteinu byly postaveny / rok. Nicméně zájem o produkci proteinu jednobuněčné organizmy, v 70-tých let. několik snizilsya- částečně vzhledem k příznivé situaci v zemědělství v těchto letech, ale hlavně kvůli nedokonalosti technologií, neodstraňují některé z toxických látek z konečného produktu.

V 80-tých let. Německá firma „Hoechst“, ve kterém na trhu s jejich vyspělých technologií, vyvinula procesy k výrobě vysoce kvalitních bílkovinné koncentráty. V 80-tých let. byl SSSR, s nevyčerpatelný zdroj surovin jednoho z předních světových výrobců proteinů. Ve Finsku, továrna byla postavena s použitím houby Paecilomyces v SULFITOVÝ mlýn odpadních vod kombinatov- kapacita papíru - 10.000 tun proteinu / rok.

Protein země EHS koncentráty vyrobeno asi 25 milionů tun ročně. Tato čísla ukazují, ziskovost podniků. Pícniny se stává dražší kvůli omezení pozemků a jiných důvodů. Bílkoviny jsou jednobuněčné organismy mají obrovské výhody: vysokou reprodukci rychlost, dostupnost surovinových zdrojů, řešení problémů odpadu mnoha podniků a tak dále ..

Kromě toho, proteiny mají konstantní a reprodukovatelné složení, obohatit je snadno přidávat nutné mikroelementy- nimi je také snadno vyrábět ve formě granulí nebo tablet, jejich skladování je mnohem jednodušší, než skladování rostlin nebo jiná krmiva.

Nicméně, výrobci proteinové nepovažuji své výrobky jako náhražka bílkovin v živočišné stravy: bílkovinné koncentráty doplňkových látek, snižování nákladů a zvyšování jejich kvality. Je třeba poznamenat, že produkce bílkovinných doplňků se nevyvíjí tak rychle, jak se očekávalo v 60-70 letech. Faktem je, že do značné míry zpřísnily požadavky na bezpečnostní technologie, které by měly brát v úvahu výsledky všech potřebných toxikologické a nutriční testování.

musí být zvláště opatrní při použití proteinových koncentrátů pro lidskou výživu. Nicméně, jejich použití pro řešení problémů s potravinami světové populace nemá žádnou alternativu, protože projekce naznačují, že růst populace neodpovídá nárůstu v potravinách. Můžeme s jistotou říci, že vývoj mikroorganizmů v lidské stravě právě začíná.

Mikroorganismy začali používat při výrobě bílkovinných produktů dávno před vznikem mikrobiologie. Postačí, když se zmínit nejrůznější druhů sýra, jakož i produkty získané fermentací sojových bobů. A v prvním a ve druhém případě je protein nutriční základ. Při vývoji těchto výrobků, za účasti bakterií, je hluboké změně vlastností proteinů obsahujících surovin.

Výsledkem je jídlo, které může být delší (sýr), nebo konzumovat pohodlnější (fazole tvaroh). Mikroby hrají roli v produkci některých masných výrobků určených k uskladnění. To znamená, že výroba některých stupních fermentace klobása kyselina je použita, obvykle s pomocí komplexních bakterií mléčného kvašení. Výsledný produkt kyselina napomáhá zachování a podílí se na tvorbě jeho zvláštní chuť.

Tato možná, je omezen na použití mikroorganismů při zpracování proteinů. Možnosti moderní biotechnologie v těchto odvětvích jsou malé, s výjimkou sýra. Další věc - pěstování a sběr mikrobiální hmoty zpracované do potravinářských výrobků: tam biotechnologie samo o sobě může projevit v celé své plnosti.

produkce proteinu z jednobuněčné organismy

Na mnoha důležitých ukazatelů mikrobiální biomasy může mít velmi vysokou nutriční hodnotu. Do značné míry je to určeno hodnotou proteinů: u většiny druhů, které tvoří významný podíl suché hmotnosti buněk. Po desetiletí se aktivně diskutovány a zkoumány vyhlídky pro zvýšení podílu bílkovin v celkové bilanci mikroorganismů produkovaných celosvětové protein.

Výroba takového proteinu je spojena s kultivace ve velkém měřítku některých mikroorganismů, které jsou shromážděny a zpracovány do potravin. Aby co možná přeměnu substrátu na mikrobiální biomasu vyžaduje mnohostranný přístup. Rostoucí mikroby pro potravinářské účely je zajímavá ze dvou důvodů. Za prvé, rostou mnohem rychleji než rostlin a živočichů: zdvojnásobení doby jejich počet se měří v hodinách. To snižuje dobu potřebnou k vytvoření určitého množství jídla.

Za druhé, v závislosti na kultivovaných mikroorganismů v různých typů surovin mohou být použity jako substráty. S ohledem na podkladu, pak můžete jít ve dvou hlavních oblastech: zpracovat nekvalitní nezdravé potraviny, nebo se spolehnout na snadno dostupných sacharidů a přijímat na jejich úkor mikrobiální biomasy, který obsahuje vysoce kvalitní bílkoviny.

Příprava mikrobiálního proteinu methanol

Hlavní výhodou tohoto substrátu - vysoké čistotě a nedostatek karcinogenních nečistot, dobrou rozpustností ve vodě, vysoká těkavost, takže je snadno odstranit ze zbytků konečného výrobku. Biomasa získaná v methanolu neobsahuje nežádoucí nečistoty, které umožňuje kromě krok čištění technologické schéma.

Je však třeba vzít v úvahu při provádění tohoto procesu a zejména methanolu jako hořlavost a možného vzniku výbušných směsí se vzduchem.

Jako producenti za použití methanolu v konstruktivní metabolismu byly studovány jako kvasinky a bakteriální kmeny. Kvasinky byly doporučeny v produkci Candida boidinii, Hansenula polymorpha a Piehia pastoris, pro které optimálních podmínek (teplota 34 až 37 ° C, pH 2/04-6/04) umožnění ekonomického procesu poměr substrát asimilační 0,40 rychlostí průtok v rozmezí 0.12-0.16 h-1.

Mezi bakteriálními kulturami Methylomonas clara, Pseudomonas rosea a kol., Jsou schopné vyvíjet při teplotě 32-34 ° C, pH 6,0 až 6,4 s poměrem ekonomický substrátu asimilace až 0,55 při průtoku do 0,5ch-1.

Vlastnosti kultivačního procesu jsou do značné míry v důsledku použitého kmene-výrobce (kvasinky nebo bakterie) a aseptických podmínek. Řada zahraničních firem navrhuje použití kmenů kvasinek a provádět kultivaci v nepřítomnosti přísných aseptických. V tomto případě probíhá proces v produktivitě fermentor typu ejekční 75 tun proteinu za den, a měrné spotřeby methanolu je 2,5 t / t proteinu.

Kultivací kvasinek za aseptických podmínek doporučována zařízení sloupci nebo erlifitnogo produktivity typ proteinu 75 až 100 t / den se spotřebou methanolu za 2,6z t / t proteinu. V obou případech je kultura provádí jednostupňový proces, bez kroku „zrání“, s nízkou koncentrací substrátu (8-10 g / l).

V řadě zemí jako produkující bakteriální kmeny se používají, se způsob provádí za aseptických podmínek do fermentorů erlifitnogo nebo typ inkoustové výstupní Z00 100 t / d a průtok methanolu až 2, y t / t proteinu. Fermentace se provádí jediný krok při nízkých koncentracích alkoholu (až do 12 g / l), s vysokým stupněm využití methanolu.

Nejslibnější svým designem je jet vyhnívací Ústav technické chemie (Německo). objem fermentoru 1000 m sestává ze sekcí, uspořádaných jedna nad druhou a vzájemně propojených silo modulací.

Fermentační médium ze spodní části fermentoru se přivádí tlakové potrubí odstředivých oběhových čerpadel s horními modulací hřídele, kterým prochází v navazujícím úseku, ve kterém je vzduch podsasyvaya z gazovoda. To znamená, že médium proudí z části k bodu, nepřetržitě podsasyvaya novou část vzduchu. Padající proudová modulace v šachtě poskytne intenzivní provzdušňování média.

Živné prostředí se kontinuálně přivádí do horní zóny vytečení důlních a je vypouštěn z mikrobiální suspenze výložníku obvodů. Na separační krok pro výrobu všech druhů oddělení uvedené granulace pro získání konečného produktu v granulích.

Krmivo kvasnic získaný z methanolu má následující složení (v%): surový protein lipidů 5-6- 56-62- popel 7-11- vlhkosti 8-10- nukleové kyseliny 5-6. Bakteriální biomasa se vyznačuje následujícím složením (v%): surový protein lipidů 7-9- 70-74- popel 810- nukleová kyselina 10-1z- vlhkosti 8-10.

Kromě methanolu, jako vysoce kvalitní suroviny se používají ethanol, který má nízkou toxicitu, dobrou rozpustnost ve vodě, malé množství nečistot.

Mikroorganismy produkující protein - o ethanolu jako jediného zdroje uhlíku mohou být použity kvasinky (Candida utilis, Sacharomyces lambica, Hansenula anomala, Acinetobacter calcoaceticus). kultivaci jednostupňový proces se provádí ve fermentorech s vysokými charakteristikami přenos hmoty při koncentraci ethanolu ne více než 15 g / l.

Kvasinky pěstované na ethanol, obsahují (v%): surový protein - lipidů 60-62- - 2-4- popel - 8-10- vlhkost - 10.

Příprava proteinů na sacharidové suroviny

Historicky, některé z prvních substrátů používaných pro výrobu hydrolyzátů krmivo na biomasu jsou rostlinné odpady, a siřičitan louh predgidralizaty - odpadní průmysl papíru a celulózy.

Zájem o sacharidových surovin jako hlavní zdroj obnovitelné zdroje uhlíku výrazně zvýšil i z hlediska ochrany životního prostředí, protože může sloužit jako základ pro vytvoření bezodpadových technologií na zpracování zeleniny.

Vzhledem k tomu, že hydrolyzáty se komplex substrát skládající se ze směsi hexóz a pentóz, včetně kmenů průmyslové produkci šíří druhy kvasinek C. utilis, C. scottii a C. tropicalis, který je schopen kromě hexózy metabolizovat pentózy a přenos přítomnost furfuralu v médiu.

Složení kultivačního média, v případě pěstování na uhlovodíkové suroviny, se výrazně liší od aplikovaného během růstu mikroorganismů na uhlovodíkového substrátu. Hydrolyzát a sulfitové louhy jsou k dispozici v malých množstvích téměř všechny stopové prvky, které jsou nezbytné pro růst kvasinek. Chybějící množství dusíku, fosforu a draslíku jsou podávány ve formě solí obecného roztokem MAP, chlorid draselný a síran amonný.

Fermentace se provádí v mamutka Zařízení stavební Lefrancois-Mari 320 a 600 m. procesu kultivace kvasinek se provádí v kontinuálním režimu při pH 4.2-4.6. Optimální teplota - 30 až 40 ° C

Feed kvasnic získaný kultivací hydrolyzátů rostlinných materiálů a sulfitových výluhů, mají následující složení (v%): protein - 43-58- lipidy - 2,3-3,0- sacharidy - 11-23- 11- vlhkost popel -up - ne více než 10.

Jedním ze slibných substráty při výrobě krmné biomasy je rašelina hydrolyzáty, které mají ve svém složení velké množství lehce stravitelných monosacharidů a organických kyselin. Navíc složení živného média se zavádí malé množství superfosfátu a chloridu draselného. zdroj dusíku je amoniak voda.

Na kvalitě píce biomasy vyrobené z rašeliny hydrolyzátů, vynikající kvasinek, pěstovaných na rostlinných surovin odpadu.

LV Timoshenko, MV Chubik

Sdílet na sociálních sítích:

Podobné