Микробиальный белок (белок одноклеточных)

19.11.2014

Микробиальный белок будет приобретать в будущем все большее значение, дополняя и частично заменяя сельскохозяйственные продукты.
Данное производство имеет свою специфику в зависимости от того, идет ли речь о целенаправленной переработке различного сырья (алканы, метанол, дерево) в кормовые дрожжи или же она осуществляется в рамках ликвидации отходов, загрязняющих среду.
Вырабатываются кормовые дрожжи на заводах мощностью 50—100 тыс. и более тонн в год. Такие предприятия строятся, например, в России, который является самым крупным производителем кормовых дрожжей.
Данное производство осуществляется на базе гидролизатов лигниноцеллюлозных материалов, нефтехимического сырья и традиционного микробиологического сырья, меляссы в странах с развитым сахароварением. Организмами продуцентами всегда являются дрожжи, чаще рода Candida, иногда Saccharotny copsis. Конечный продукт—сухие (обычно после термолиза) кормовые дрожжи. В настоящее время разрабатываются технологические методы с использованием таких организмов-продуцентов, как бактерии и плесени.
Классическим методом при утилизации отходов является производство, основанное на использовании сульфитных щелоков или их комбинации с этанолом. Конечная продукция, получаемая при использовании некоторых других организмов-продуцентов при разнообразных методиках культивирования, пока еще не была аттестована как кормовое средство (по качеству и безвредности).
Кроме типичного выпуска микробиального белка, развивается производство смешанного корма, при котором клетки продуцентного штамма не изолируют в чистом виде. Прежде всего это относится к лигниноцеллюлозным отходам (дерево, солома) с минимальной предварительной обработкой. Наиболее экономически выгодным является метод так называемой полужидкой ферментации (semi-solid fermentation), когда исходный материал лишь увлажняют, а затем дают ему прорасти клетками микроорганизмов. Конечный продукт предназначается в корм жвачным, которые переваривают также целлюлозу, не использованную микроорганизмами.
Все перечисленные методы основаны на применении гетеротрофных микроорганизмов, однако не исключено, что будут реализованы предложения по использованию аутотрофных организмов, например одноклеточных водорослей.
Кроме того, существуют различные виды производства, при которых биомасса микробиального белка является побочным продуктом с высокой питательной ценностью. Классический пример — дрожжевые отходы (производство пива, этанола), мицелий (производство лимонной кислоты и антибиотиков). В последнем случае желательна дополнительная обработка для инактивации остатков антибиотиков.
Причин растущего интереса к производству белка одноклеточных много. Главная из них — неспособность сельского хозяйства удовлетворить запросы все возрастающего народонаселения в продуктах питания. Ввиду относительно низкой оплаты корма при производстве продуктов животноводства в настоящее время изучается вопрос об использовании белка одноклеточных непосредственно для питания человека (табл. 2). Интенсивные исследования в этом направлении ведутся и в Чехии.

Микробиальный белок (белок одноклеточных)

В сравнении с традиционным сельским хозяйством производство белка одноклеточных имеет сильные и слабые стороны. К преимуществам его относятся:
— высокая продуктивность. Новейшие автоматизированные заводы нуждаются в ограниченном числе работников;
— скорость роста. В производственных условиях дрожжи удваивают сухое вещество своей массы за 2—4 ч, а бактерии за 15—45 мин.;
— эффективное использование питательных веществ. Культуры дрожжей и бактерий используют почти на 100% все вносимые питательные вещества, тогда как в растениеводстве этот показатель составляет 20—40%;
— биологическая ценность продукции, которая в сравнении с продуктами растениеводства содержит значительно больше незаменимых аминокислот, Некоторые виды (в частности бактерии), имеют примерно такой же аминокислотный состав белков, как и белки животных Кроме того, микроорганизмы способны продуцировать различные витамины.
Особо следует отметить независимость данного производства от почвы и климатических условий, меньшую потребность в воде, широкий ассортимент сырья (от водорода, CO2 и отходов нефтехимии до древесины и экскрементов), возможность сочетать производство БО с производством метаболитов (лимонная кислота, алкоголи, метай). Недостатки:
— необходимость строгой регулярности в поставках органического источника углерода и энергии, часть которых у гетеротрофов, каковыми являются практически все используемые сегодня организмы, теряется в форме CO2;
— высокая капиталоемкость производства;
— повышенное содержание в продукции нуклеиновых кислот, в силу чего произведенный БО не может использоваться в большом количестве без соответствующей дополнительной обработки.
Однако производство БО имеет один значительный плюс, обеспечивающий его неуклонный рост, а именно — чистоту окружающей среды. Современное сельское хозяйство использует многочисленные химические соединения в качестве удобрении, пестицидов и стимуляторов роста. Многие из них являются мутагенами (например, так называемый нитровин, используемый в животноводстве). Эти вещества переходят в продукты питания человека и питьевую воду.
Весьма настораживает тот факт, что в Чехии во многих сельскохозяйственных областях число новорожденных с врожденными пороками развития более высокое, чем в промышленных районах. Это объясняется именно мутагенностью многих пестицидов. Если же для производства БО используется неконтаминированное сырье, то конечный продукт не содержит вредных веществ Кроме того, из него сравнительно просто выделить часть белка в очень чистой фирме, очевидно пригодной для питания человека.
Расширение производства БО обосновано и с точки зрении энергетического баланса. В современном сельском хозяйстве и пищевой промышленности на производство биологически ценных мясных продуктов расходуется в несколько раз больше энергии, чем в них содержится. Кроме того, животноводство загрязняет окружающую среду отходами (экскременты), а растениеводство является главной причиной повышения концентрации нитратоз в питьевой воде (в пищеварительном аппарате они могут редуцироваться на нитриты, из которых в результате реакция с аминами возникают канцерогенные нитрозамины). В свою очередь, животноводство нуждается в достаточном количестве кормового белка. При постоянном недостатке его и быстром росте цен на рыбную муку, жмыхи и т. д. производство БО необходимо для развития интенсивного производства животноводческих продуктов.
К основным продуцентам микробиального белка относятся водоросли, бактерии, дрожжи и плесени.