Produkcia proteínov z jednobunkových a mnohobunkových organizmov

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

pestovanie vo veľkom meradle mikroorganizmov ako priamy zdroj bielkovín pre ľudskú a zvieraciu silou bol videný ako spôsob, ako riešiť nedostatok potravín v Nemecku už v priebehu prvej svetovej vojny. spracováva pivný kultúry kvasiniek, ktoré sa po ošetrení a sušení boli vyvinuté pridané do polievok a údenín. Počas druhej svetovej vojny sa tieto procesy boli už dobre vyvinuté.

Výraz "jednobunkové organizmy proteíny" sa objavili v 60. rokoch. aplikovaný na bakteriálne biomasy (najlepšie kvasinky), ktorý sa používa ako potravinové zložky u zvierat a ľudí. Zvlášť atraktívne je skutočnosť, že sa kultivačné médium kultiváciou baktérií sú často poľnohospodársky odpad: cukrová repa bagasa pri výrobe cukru, slnečnice jedlo na výrobu rastlinného oleja, srvátky pri výrobe syrov, drevnej štiepky a piliny, atď ...

Záujem tohto problému je rozšírený po zverejnení výsledkov štúdií ukazujú schopnosť produkovať také proteínové koncentráty na báze uhľovodíkov. Ropné spoločnosti financujú rozvoj tohto výskumu je nielen vďaka využívaniu uhľovodíkov, ale tiež vďaka priaznivým výsledkom testov potravín a predajné vyhliadky.

Prvý vo veľkom meradle rastlín bielkovinový koncentrát bol vyvinutý «British Petroleum» spoločného podniku (Veľká Británia) a "Italprotein" (Taliansko) v roku 1975, jej produktivita bola 100.000 ton / rok na surový materiál bol normálny parafíny. Tento problém sa a Japonsko, 8 rastliny 1500 ton proteínu boli postavené / rok. Avšak záujem o produkciu proteínu jednobunkové organizmy, v 70-tych rokov. niekoľko snizilsya- čiastočne vzhľadom k priaznivej situácii v poľnohospodárstve v týchto rokoch, ale hlavne kvôli nedokonalosti technológií, neodstraňujú niektoré z toxických látok z konečného produktu.

V 80-tych rokov. Nemecká firma "Hoechst", v ktorom na trhu s ich vyspelých technológií, vyvinula procesy na výrobu vysoko kvalitných bielkovinové koncentráty. V 80-tych rokov. bol ZSSR, s nevyčerpateľný zdroj surovín jedného z popredných svetových výrobcov proteínov. Vo Fínsku, továreň bola postavená s použitím huby Paecilomyces v sulfitová mlyn odpadových vôd kombinatov- kapacita papiera - 10.000 ton proteínu / rok.

Proteín krajiny EHS koncentráty vyrobených asi 25 miliónov ton ročne. Tieto čísla ukazujú, ziskovosť podnikov. Krmoviny sa stáva drahšie kvôli obmedzeniu pozemkov a iných dôvodov. Bielkoviny sú jednobunkové organizmy majú obrovské výhody: vysokú reprodukciu rýchlosť, dostupnosť surovinových zdrojov, riešenie problémov odpadu mnohých podnikov a tak ďalej ..

Okrem toho, proteíny majú konštantnú a reprodukovateľné zloženie, obohatiť ich ľahko pridávať nutné mikroelementy- nimi je tiež ľahko vyrábať vo forme granúl alebo tabliet, ich skladovanie je oveľa jednoduchšie, než skladovanie rastlín alebo iné krmivá.

Avšak, výrobcovia proteínové nepovažujem svoje výrobky ako náhradka bielkovín v živočíšnej stravy: bielkovinové koncentráty doplnkových látok, znižovanie nákladov a zvyšovanie ich kvality. Je potrebné poznamenať, že produkcia bielkovinových doplnkov sa nevyvíja tak rýchlo, ako sa očakávalo v 60-70 rokoch. Faktom je, že do značnej miery sprísnili požiadavky na bezpečnostné technológie, ktoré by mali brať do úvahy výsledky všetkých potrebných toxikologické a nutričné testovania.

musí byť obzvlášť opatrní pri použití proteínových koncentrátov pre ľudskú výživu. Avšak, ich použitie na riešenie problémov s potravinami svetovej populácie nemá žiadnu alternatívu, pretože projekcie naznačujú, že rast populácie nezodpovedá nárastu v potravinách. Môžeme s istotou povedať, že vývoj mikroorganizmov v ľudskej strave práve začína.

Mikroorganizmy začali používať pri výrobe bielkovinových produktov dávno pred vznikom mikrobiológie. Postačí, keď sa zmieniť najrôznejšie druhov syra, ako aj výrobky získané fermentáciou sójových bôbov. A v prvom a v druhom prípade je proteín nutričné základ. Pri vývoji týchto výrobkov, za účasti baktérií, je hlboké zmene vlastností proteínov obsahujúcich surovín.

Výsledkom je jedlo, ktoré môže byť dlhšia (syr), alebo konzumovať pohodlnejšie (fazuľa tvaroh). Mikróby hrajú úlohu v produkcii niektorých mäsových výrobkov určených na uskladnenie. To znamená, že výroba niektorých stupňoch fermentácia klobása kyselina je použitá, zvyčajne s pomocou komplexných baktérií mliečneho kvasenia. Výsledný produkt kyselina napomáha zachovanie a podieľa sa na tvorbe jeho zvláštnu chuť.

Táto možná, je obmedzený na použitie mikroorganizmov pri spracovaní proteínov. Možnosti modernej biotechnológie v týchto odvetviach sú malé, s výnimkou syra. Ďalšia vec - pestovanie a zber mikrobiálnej hmoty spracované do potravinárskych výrobkov: tam biotechnológia samo o sebe môže prejaviť v celej svojej plnosti.

produkcie proteínu z jednobunkové organizmy

Na mnohých dôležitých ukazovateľov mikrobiálnej biomasy môže mať veľmi vysokú nutričnú hodnotu. Do značnej miery je to určené hodnotou proteínov: u väčšiny druhov, ktoré tvoria významný podiel suchej hmotnosti buniek. Po desaťročia sa aktívne diskutované a skúmané vyhliadky pre zvýšenie podielu bielkovín v celkovej bilancii mikroorganizmov produkovaných celosvetovej proteín.

Výroba takéhoto proteínu je spojená s kultivácie vo veľkom meradle niektorých mikroorganizmov, ktoré sú zhromaždené a spracované do potravín. Aby čo možno premenu substrátu na mikrobiálne biomasu si vyžaduje mnohostranný prístup. Rastúce mikróby pre potravinárske účely je zaujímavá z dvoch dôvodov. Po prvé, rastú oveľa rýchlejšie ako rastlín a živočíchov: zdvojnásobenie doby ich počet sa meria v hodinách. To znižuje dobu potrebnú na vytvorenie určitého množstva jedla.

Po druhé, v závislosti na kultivovaných mikroorganizmov v rôznych typov surovín môžu byť použité ako substráty. S ohľadom na podklade, potom môžete ísť v dvoch hlavných oblastiach: spracovať nekvalitné nezdravé potraviny, alebo sa spoľahnúť na ľahko dostupných sacharidov a prijímať na ich úkor mikrobiálnej biomasy, ktorý obsahuje vysoko kvalitné bielkoviny.

Príprava mikrobiálneho proteínu metanol

Hlavnou výhodou tohto substrátu - vysoké čistote a nedostatok karcinogénnych nečistôt, dobrou rozpustnosťou vo vode, vysoká prchavosť, takže je ľahko odstrániť zo zvyškov konečného výrobku. Biomasa získaná v metanole neobsahuje nežiaduce nečistoty, ktoré umožňuje okrem krok čistenie technologickej schému.

Je však potrebné vziať do úvahy pri vykonávaní tohto procesu a najmä metanolu ako horľavosť a možného vzniku výbušných zmesí so vzduchom.

Ako producenti za použitia metanolu v konštruktívnej metabolizme boli študované ako kvasinky a bakteriálne kmene. Kvasinky boli odporúčané v produkcii Candida boidinii, Hansenula polymorpha a Piehia pastoris, pre ktoré optimálnych podmienok (teplota 34 až 37 ° C, pH 2 / 04-6 / 04) umožnenie ekonomického procesu pomer substrát asimilačnú 0,40 rýchlosťou prietok v rozmedzí 0.12-0.16 h-1.

Medzi bakteriálnymi kultúrami Methylomonas clara, Pseudomonas rosea a kol., Sú schopné vyvíjať pri teplote 32-34 ° C, pH 6,0 až 6,4 s pomerom ekonomický substrátu asimilácie až 0,55 pri prietoku do 0,5ch-1.

Vlastnosti kultivačného procesu sú do značnej miery v dôsledku použitého kmeňa-výrobcu (kvasinky alebo baktérie) a aseptických podmienok. Rad zahraničných firiem navrhuje použitie kmeňov kvasiniek a vykonávať kultiváciu v neprítomnosti prísnych aseptických. V tomto prípade prebieha proces v produktivite fermentor typu ejekčnej 75 ton proteínu za deň, a mernej spotreby metanolu je 2,5 t / t proteínu.

Kultiváciou kvasiniek asepticky doporučovaná zariadení stĺpci alebo erlifitnogo produktivity typ proteínu 75 až 100 t / deň sa spotrebou metanolu za 2,6z t / t proteínu. V oboch prípadoch je kultúra vykonáva jednostupňový proces, bez kroku "zrenia", s nízkou koncentráciou substrátu (8-10 g / l).

V mnohých krajinách ako produkujúce bakteriálne kmene sa používajú, sa spôsob uskutočňuje za sterilných podmienok do fermentorov erlifitnogo alebo typ atramentovej výstupné Z00 100 t / d a prietok metanolu až 2, y t / t proteínu. Fermentácia sa vykonáva jediný krok pri nízkych koncentráciách alkoholu (až do 12 g / l), s vysokým stupňom využitia metanolu.

Najsľubnejšie svojim dizajnom je ísť vyhnívacie Ústav technickej chémie (Nemecko). objem fermentora 1000 m pozostáva zo sekcií, usporiadaných jedna nad druhou a vzájomne prepojených silo moduláciou.

Fermentačné médium zo spodnej časti fermentora sa privádza tlakové potrubie odstredivých obehových čerpadiel s hornými moduláciou hriadele, ktorým prechádza v nadväzujúcom úseku, v ktorom je vzduch podsasyvaya z gazovoda. To znamená, že médium prúdi z časti k bodu, nepretržite podsasyvaya novú časť vzduchu. Padajúce prúdová modulácia v šachte poskytne intenzívnej prevzdušňovanie médiá.

Živné prostredie sa kontinuálne privádza do hornej zóny vytečeniu banských a je vypúšťaný z mikrobiálne suspenzie výložníka obvodov. Na separačný krok pre výrobu všetkých druhov oddelenia tejto granulácie pre získanie konečného produktu v granulách.

Krmivo kvasníc získaný z metanolu má nasledujúce zloženie (v%): surový proteín lipidov 5-6- 56-62- popol 7-11- vlhkosti 8-10- nukleovej kyseliny 5-6. Bakteriálna biomasa sa vyznačuje nasledujúcim zložením (v%): surový proteín lipidov 7-9- 70-74- popol 810- nukleová kyselina 10-1z- vlhkosti 8-10.

Okrem metanolu, ako vysoko kvalitné suroviny sa používajú etanol, ktorý má nízku toxicitu, dobrú rozpustnosť vo vode, malé množstvo nečistôt.

Mikroorganizmy produkujúce proteín - o etanolu ako jediného zdroja uhlíka môžu byť použité kvasinky (Candida utilis, Saccharomyces Lambic, Hansenula anomala, Acinetobacter calcoaceticus). kultiváciu jednostupňový proces sa vykonáva vo fermentoroch s vysokými charakteristikami prenos hmoty pri koncentrácii etanolu nie viac ako 15 g / l.

Kvasinky pestované na etanol, obsahujú (v%): surový proteín - lipidov 60-62- - 2-4- popol - 8-10- vlhkosť - 10.

Príprava proteínov na sacharidové suroviny

Historicky, niektoré z prvých substrátov používaných na výrobu hydrolyzátov krmivo na biomasu sú rastlinný odpad, a siričitan lúh predgidralizaty - odpadové priemysel papiera a celulózy.

Záujem o sacharidových surovín ako hlavný zdroj obnoviteľné zdroje uhlíka výrazne zvýšil aj z hľadiska ochrany životného prostredia, pretože môže slúžiť ako základ pre vytvorenie bezodpadovej technológie na spracovanie zeleniny.

Vzhľadom k tomu, že hydrolyzáty sa komplex substrát pozostávajúci zo zmesi hexóz a pentóza, vrátane kmeňov priemyselnej produkcii šíri druhy kvasiniek C. utilis, C. Scottie a C. tropicalis, ktorý je schopný okrem hexózy metabolizovať pentóza a prenos prítomnosť furfuralu v médiu.

Zloženie kultivačného média, v prípade pestovania na uhľovodíkové suroviny, sa výrazne líši od aplikovaného počas rastu mikroorganizmov na uhľovodíkového substrátu. Hydrolyzát a sulfitový výluh sú k dispozícii v malých množstvách takmer všetky stopové prvky, ktoré sú nevyhnutné pre rast kvasiniek. Chýbajúce množstvo dusíka, fosforu a draslíka sú podávané vo forme solí všeobecného roztokom MAP, chlorid draselný a síran amónny.

Fermentácia sa prevádza v mamutka Zariadenie stavebnej Lefrancois-Mari 320 a 600 m. procese kultivácie kvasiniek sa vykonáva v kontinuálnom režime pri pH 4.2-4.6. Optimálna teplota - 30 až 40 ° C

Feed kvasníc získaný kultiváciou hydrolyzátov rastlinných materiálov a sulfitových výluhov, majú nasledujúce zloženie (v%): proteín - 43-58- lipidy - 2,3-3,0- sacharidy - 11-23- 11- vlhkosť popol -up - nie viac ako 10.

Jedným zo sľubných substráty pri výrobe kŕmnej biomasy je rašelina hydrolyzáty, ktoré majú vo svojom zložení veľké množstvo ľahko stráviteľných monosacharidov a organických kyselín. Navyše zloženie živného média sa zavádza malé množstvo superfosfátu a chloridu draselného. zdroj dusíka je amoniak voda.

Na kvalite krmoviny biomasy vyrobené z rašeliny hydrolyzátov, vynikajúce kvasiniek, pestovaných na rastlinných surovín odpadu.

LV Timoshenko, MV Chubik

Delež v družabnih omrežjih:

Podobno