Nilalaman
- 1 Paggawa ng protina ng mga unicellular na organismo
- 2 Pagkuha ng microbial protein sa methanol
- 3 Pagkuha ng mga sangkap ng protina mula sa mga hilaw na materyales ng karbohidrat
- 4 1.1. Pagkuha ng microbial protein sa mas mababang mga alkohol
- 5 1.2. Pagkuha ng mga sangkap ng protina mula sa mga hilaw na materyales ng karbohidrat
Ang malakihang paglilinang ng mga mikroorganismo bilang isang direktang mapagkukunan ng protina para sa nutrisyon ng tao at hayop ay itinuturing na isang paraan upang malutas ang problema ng kakulangan sa pagkain sa Alemanya noong Unang Digmaang Pandaigdig. Ang mga teknolohikal na proseso ay binuo para sa paglilinang ng lebadura ng serbesa, na, pagkatapos ng pagproseso at pagpapatayo, ay idinagdag sa mga sopas at sausage. Sa panahon ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, ang mga prosesong ito ay naitatag nang maayos.
Ang ekspresyong "mga protina ng mga unicellular na organismo" ay nagmula noong dekada 60. na may kaugnayan sa biomass ng bakterya (pangunahing lebadura), na ginagamit bilang sangkap ng pagkain ng mga hayop at tao. Partikular na kaakit-akit ay ang katunayan na ang medium na nakapagpapalusog para sa paglilinang ng bakterya ay madalas na basura sa agrikultura: cake ng beet ng asukal sa paggawa ng asukal, cake ng mirasol sa paggawa ng langis ng halaman, whey sa paggawa ng keso, mga chips ng kahoy at sup, atbp .
Ang interes sa isyung ito ay sumiklab matapos ang paglalathala ng mga resulta ng pagsasaliksik na nagpapakita ng posibilidad ng paggawa ng naturang mga concentrate ng protina batay sa mga hydrocarbons. Pinondohan ng mga kumpanya ng langis ang pagbuo ng mga pag-aaral na ito hindi lamang dahil sa paggamit ng mga hidrokarbon, ngunit dahil din sa kanais-nais na mga resulta sa pagsubok ng pagkain at mga prospect ng marketing.
Ang unang malakihang planta ng concentrate ng protina ay binuo ng isang pinagsamang pakikipagsapalaran sa pagitan ng British Petroleum (UK) at Italprotein (Italya) noong 1975, na may kapasidad na 100,000 t / a; ang hilaw na materyal ay normal na paraffins. Kinuha din ng Japan ang problemang ito, 8 halaman na may kapasidad na 1500 toneladang protina / taon ang itinayo. Gayunpaman, ang interes sa paggawa ng protina sa mga solong cell na organismo noong dekada 70. bahagyang nabawasan; bahagyang dahil sa kanais-nais na sitwasyong pang-agrikultura ng mga taong iyon, ngunit higit sa lahat dahil sa hindi perpektong mga teknolohiya na hindi nag-aalis ng ilang mga nakakalason na sangkap mula sa pangwakas na produkto.
Noong 80s. Ang kumpanya ng Aleman na "Hoechst", na namumukod sa merkado para sa mga mataas na teknolohiya, ay gumawa ng mga proseso para makuha ang de-kalidad na mga concentrate ng protina. Noong 80s. ang isa sa mga nangungunang tagagawa ng protina sa buong mundo ay ang USSR na may hindi maubos na hilaw na materyales na basehan. Ang isang pabrika ay itinayo sa Finland gamit ang Paecilomyces sa sulphite effluent mula sa mga galingan ng papel; kapasidad ng pabrika - 10,000 toneladang protina / taon.
Sa mga bansang EEC, humigit-kumulang 25 milyong toneladang mga concentrate ng protina ang ginawa bawat taon. Ang mga figure na ito ay nagsasalita para sa kakayahang kumita ng mga negosyo. Ang feed ng livestock ay nagiging mahal dahil sa limitadong pag-aari ng lupa at para sa maraming iba pang mga kadahilanan. Ang mga protina ng mga unicellular na organismo ay may napakalaking kalamangan: mataas na rate ng pagpaparami, pagkakaroon ng mga hilaw na materyales, solusyon sa mga problema sa pagtatapon ng basura ng maraming mga negosyo, atbp.
Bilang karagdagan, ang mga protina ay may pare-pareho at nabubuo na komposisyon, madaling mapatibay ang mga ito, idagdag ang kinakailangang mga microelement; madali din silang gawin bilang mga granule o tablet at mas madaling maiimbak kaysa sa mga halaman o iba pang feed.
Gayunpaman, ang mga tagagawa ng protina ay hindi isinasaalang-alang ang kanilang mga produkto bilang isang kapalit ng protina sa diyeta ng mga hayop: ang mga concentrate ng protina ay nagsisilbing additives upang pakainin, ginagawang mas mura at pinapabuti ang kanilang kalidad. Dapat pansinin, gayunpaman, na ang paggawa ng mga pandagdag sa protina ay hindi mabilis na umuunlad tulad ng hinulaang noong 60s at 70s.Ang katotohanan ay ang mga kinakailangan para sa kaligtasan ng mga teknolohiya ay naging mas mahigpit, na dapat isaalang-alang ang mga resulta ng lahat ng kinakailangang mga pagsubok na nakakalason at pagkain.
Dapat kang maging maingat lalo na tungkol sa paggamit ng mga concentrate ng protina sa nutrisyon ng tao. Gayunpaman, ang kanilang paggamit upang malutas ang problema ng nutrisyon ng populasyon ng mundo ay walang kahalili, dahil ang mga pagtataya ay nagpapahiwatig na ang paglaki ng populasyon ay hindi tumutugma sa paglago ng mga produktong pagkain. Ito ay ligtas na sabihin na ang pagbuo ng mga mikroorganismo sa nutrisyon ng tao ay nagsisimula pa lamang.
Ang mga mikroorganismo ay nagsimulang magamit sa paggawa ng mga produktong protina bago pa ang paglitaw ng microbiology. Sapat na banggitin ang lahat ng uri ng keso, pati na rin ang mga produktong nakuha sa pamamagitan ng pagbuburo ng mga toyo. Sa parehong una at pangalawang kaso, ang protina ay ang batayan sa nutrisyon. Sa panahon ng pagbuo ng mga produktong ito, sa paglahok ng mga microbes, nangyayari ang isang malalim na pagbabago sa mga katangian ng mga hilaw na materyales na naglalaman ng protina.
Ang resulta ay mga produktong pagkain na maaaring mas matagal na maimbak (keso) o mas maginhawang ubusin (bean curd). Ang mga mikrobyo ay may papel sa paggawa ng ilang mga produktong karne para sa pag-iimbak. Kaya, sa paggawa ng ilang mga pagkakaiba-iba ng sausage, ginagamit ang acidic fermentation, karaniwang may paglahok ng isang kumplikadong bakterya ng lactic acid. Ang nagresultang acid ay nag-aambag sa pagpapanatili ng produkto at nag-aambag sa pagbuo ng espesyal na lasa nito.
Marahil, nililimitahan nito ang paggamit ng mga mikroorganismo sa pagproseso ng mga protina. Ang mga posibilidad ng modernong biotechnology sa mga industriya na ito ay maliit, maliban sa paggawa ng keso. Ang isa pang bagay ay ang paglilinang at koleksyon ng microbial mass, na naproseso sa pagkain: dito maaaring ipakita ng biotechnology ang sarili nito sa kabuuan.
Paggawa ng protina ng mga unicellular na organismo
Para sa maraming mahahalagang tagapagpahiwatig, ang biomass ng mga mikroorganismo ay maaaring magkaroon ng isang napakataas na nutritional halaga. Sa isang malaking lawak, ang halagang ito ay natutukoy ng mga protina: sa karamihan ng mga species, bumubuo sila ng isang makabuluhang proporsyon ng dry mass ng mga cells. Sa mga dekada, ang mga prospect para sa pagtaas ng bahagi ng microbial protein sa kabuuang balanse ng protina na ginawa sa buong mundo ay aktibong tinalakay at pinag-aralan.
Ang paggawa ng naturang protina ay nagsasangkot ng malakihang paglilinang ng ilang mga mikroorganismo na nakolekta at naproseso sa pagkain. Upang mapagtanto ang ganap na posibleng pagbabago ng substrate sa microbial biomass, kinakailangan ng maraming paraan. Ang lumalagong mga microbes para sa pagkain ay interesado sa dalawang kadahilanan. Una, lumalaki sila nang mas mabilis kaysa sa mga halaman at hayop: ang oras para sa pagdoble ng kanilang bilang ay sinusukat sa oras. Pinapaikli nito ang oras na kinakailangan upang makabuo ng isang tiyak na dami ng pagkain.
Pangalawa, nakasalalay sa lumalagong mga mikroorganismo, ang iba't ibang mga uri ng mga hilaw na materyales ay maaaring magamit bilang mga substrate. Tulad ng para sa mga substrate, dito maaari kang pumunta sa dalawang pangunahing direksyon: iproseso ang mga produktong may mababang kalidad na basura o tumutok sa madaling magagamit na mga karbohidrat at kumuha ng microbial biomass na naglalaman ng de-kalidad na protina mula sa kanila.
Pagkuha ng microbial protein sa methanol
Ang pangunahing bentahe ng substrate na ito ay ang mataas na kadalisayan at kawalan ng mga impeksyon ng carcinogenic, mahusay na natutunaw sa tubig, mataas na pagkasumpungin, na ginagawang madali upang alisin ang mga residu nito mula sa natapos na produkto. Ang biomass na nakuha sa methanol ay hindi naglalaman ng mga hindi kanais-nais na impurities, na ginagawang posible na ibukod ang yugto ng paglilinis mula sa teknolohikal na pamamaraan.
Gayunpaman, sa panahon ng proseso, kinakailangang isaalang-alang ang mga naturang tampok ng methanol bilang pagkasunog at ang posibilidad ng pagbuo ng mga paputok na pagsasama sa hangin.
Ang parehong mga lebadura ng lebadura at bakterya ay pinag-aralan bilang mga tagagawa na gumagamit ng methanol sa nakabubuo na metabolismo.Sa lebadura, ang Candida boidinii, Hansenula polymorpha at Piehia pastoris ay inirekomenda para sa paggawa, ang pinakamainam na mga kondisyon kung saan (temperatura 34-37 ° C, pH 4.2-4.6) payagan ang proseso na maisagawa sa isang pang-ekonomiyang koepisyent ng paglagim ng substrate hanggang sa 0.40 sa isang daloy ng bilis sa saklaw na 0.12-0.16 h-1.
Kabilang sa mga kulturang bakterya, ginagamit ang Methylomonas clara, Pseudomonas rosea at iba pa, na may kakayahang umunlad sa temperatura na 32-34 ° C, pH 6.0-6.4 na may isang koepisyent ng ekonomiya ng substrate assimilation hanggang sa 0.55 sa isang rate ng daloy hanggang sa 0.5 h -1.
Ang mga tampok ng proseso ng paglilinang ay higit sa lahat dahil sa ginamit na sala ng prodyuser (lebadura o bakterya) at mga kondisyon ng asepsis. Ang isang bilang ng mga dayuhang kumpanya ay nag-aalok na gumamit ng mga lebadura ng lebadura at isagawa ang paglilinang sa kawalan ng mahigpit na asepis. Sa kasong ito, ang proseso ng teknolohikal ay nagaganap sa isang fermenter na uri ng pagbuga na may produktibong 75 toneladang protina bawat araw, at ang tiyak na pagkonsumo ng methanol ay 2.5 tonelada / toneladang protina.
Kapag nililinang ang lebadura sa ilalim ng mga kundisyon ng aseptiko, inirerekumenda ang isang haligi o uri ng airliphite na kagamitan na may kapasidad na 75-100 tonelada ng protina / araw na may pagkonsumo ng methanol hanggang sa 2.63 tonelada / toneladang protina ay inirerekumenda. Sa parehong kaso, ang proseso ng paglilinang ay isinasagawa sa isang yugto, nang walang yugto ng "pagkahinog", na may mababang konsentrasyon ng substrate (8-10 g / l).
Sa isang bilang ng mga bansa, ginagamit ang mga bacteria bacteria bilang mga tagagawa, ang proseso ay isinasagawa sa ilalim ng mga kondisyon na aseptiko sa airliphite o jet fermenters na may kapasidad na 100-300 tonelada / araw at isang pagkonsumo ng methanol ng hanggang sa 2, 3 tonelada / tonelada ng protina Isinasagawa ang pagbuburo sa isang hakbang sa mababang konsentrasyon ng alkohol (hanggang sa 12 g / l), na may mataas na antas ng paggamit ng methanol.
Ang pinaka-maaasahan sa mga tuntunin ng disenyo nito ay ang jet fermenter ng Institute of Technical Chemistry (Alemanya). Ang fermenter na may dami ng 1000 m ay binubuo ng mga seksyon na matatagpuan ang isa sa itaas ng isa pa at magkakaugnay ng mga overflow ng baras.
Ang daluyan ng pagbuburo mula sa mas mababang seksyon ng fermenter sa pamamagitan ng isang pipeline ng presyon ay ibinibigay ng mga centrifugal sirkulasyon na bomba sa itaas na overflow ng shaft, kung saan dumadaan ito sa mas mababang seksyon, habang sinisipsip ang hangin mula sa gas conduit. Kaya, ang daluyan ay dumadaloy mula sa seksyon hanggang sa seksyon, patuloy na pagsuso sa mga bagong bahagi ng hangin. Ang mga nahuhulog na jet sa mga pag-overflow ng minahan ay nagbibigay ng masinsinang aeration ng medium.
Ang medium na nakapagpapalusog ay patuloy na ibinibigay sa lugar ng itaas na overflow ng shaft, at ang suspensyon ng microbial ay tinanggal mula sa mga malalayong circuit. Sa yugto ng paghihiwalay para sa lahat ng mga uri ng mga tagagawa, ang paghihiwalay ng granulasyon ay ibinibigay upang makakuha ng isang natapos na produkto sa mga granula.
Ang lebadura ng kumpay na nakuha sa methanol ay may sumusunod na komposisyon (sa%): crude protein 56-62; lipid 5-6; abo 7-11; kahalumigmigan 8-10; mga nucleic acid 5-6. Ang biomass ng bakterya ay nailalarawan sa pamamagitan ng sumusunod na komposisyon (sa%): crude protein 70-74; lipid 7-9; abo 810; mga nucleic acid 10-1h; halumigmig 8-10.
Bilang karagdagan sa methanol, ang ethanol ay ginagamit bilang isang de-kalidad na hilaw na materyales, na may mababang lason, mahusay na natutunaw sa tubig, at isang maliit na halaga ng mga impurities.
Ang lebadura (Candida utilis, Sacharomyces lambica, Hansenula anomala, Acinetobacter calcoaceticus) ay maaaring magamit bilang mga mikroorganismo na gumagawa ng protina sa ethyl alkohol bilang nag-iisang mapagkukunan ng carbon. Isinasagawa ang proseso ng paglilinang sa isang yugto sa mga fermenter na may mataas na katangian ng paglipat ng masa sa isang konsentrasyon ng etanol na hindi hihigit sa 15 g / l.
Naglalaman ang lebadura na pinalaki ng Ethanol (sa%): krudo na protina - 60-62; lipid - 2-4; abo - 8-10; kahalumigmigan - hanggang sa 10.
Pagkuha ng mga sangkap ng protina mula sa mga hilaw na materyales ng karbohidrat
Kasaysayan, ang isa sa mga unang substrate na ginamit upang makakuha ng biodass ng kumpay ay ang mga basura ng halaman na hydrolysates, prehydralizates at sulphite na alak - mga produktong basura mula sa industriya ng pulp at papel.
Ang interes sa mga hilaw na materyales ng karbohidrat bilang pangunahing nababagong mapagkukunan ng carbon ay tumaas din nang malaki mula sa isang pananaw sa kapaligiran, dahil maaari itong maging batayan sa paglikha ng isang walang basurang teknolohiya para sa pagproseso ng mga produktong halaman.
Dahil sa ang katunayan na ang hydrolysates ay isang kumplikadong substrate na binubuo ng isang halo ng hexoses at pentoses, ang mga uri ng yeast C. utilis, C. scottii at C.tropicalis, na, kasama ang hexoses, ay may kakayahang assimilating pentoses, pati na rin ang paglilipat ng pagkakaroon ng furfural sa daluyan.
Ang komposisyon ng medium na nakapagpapalusog, sa kaso ng paglilinang sa isang feedstock ng hydrocarbon, makabuluhang naiiba mula sa ginamit para sa lumalagong mga mikroorganismo sa isang hydrocarbon substrate. Sa hydrolysates at sulphite lye mayroong isang maliit na halaga ng halos lahat ng mga microelement na kinakailangan para sa paglago ng lebadura. Ang nawawalang halaga ng nitrogen, posporus at potasa ay ipinakilala sa anyo ng isang pangkalahatang solusyon ng mga ammophos salts, potassium chloride at ammonium sulfate.
Isinasagawa ang pagbuburo sa mga aparato ng air-lift na dinisenyo ni Lefrancois-Marillet na may dami na 320 at 600 m3. Ang proseso ng paglilinang ng lebadura ay isinasagawa sa isang tuluy-tuloy na mode sa isang pH na 4.2-4.6. Ang pinakamainam na temperatura ay mula 30 hanggang 40 ° C.
Ang lebadura ng kumpay na nakuha sa pamamagitan ng paglilinang sa mga hydrolysates ng mga hilaw na materyales ng halaman at sulfite lye ay may sumusunod na komposisyon (sa%): protina - 43-58; lipid - 2.3-3.0; karbohidrat - 11-23; abo - hanggang sa 11; halumigmig - hindi hihigit sa 10.
Ang isa sa mga promising substrates sa paggawa ng fodder biomass ay ang peat hydrolysates, na naglalaman ng maraming halaga ng madaling natutunaw na monosaccharides at mga organikong acid. Bilang karagdagan, maliit lamang na halaga ng superphosphate at potassium chloride ang idinagdag sa medium na nakapagpalusog. Ang mapagkukunan ng nitrogen ay tubig na ammonia.
Sa mga tuntunin ng kalidad, ang biomass ng kumpay na nakuha mula sa peat hydrolyzates ay lampas sa lebadura na lumaki sa basura ng halaman.
L.V. Timoshchenko, M.V. Chubik
Mga kinakailangan para sa mga nutrient substrate,
ginamit sa proseso ng biotechnological. Natural
hilaw na materyales na pinagmulan ng halaman. Basura
iba't ibang mga industriya bilang hilaw na materyales para sa proseso ng biotechnological.
Ang mga kemikal at petrochemical substrate na ginamit bilang
hilaw na materyales para sa biotechnology.
Pang-industriya na bioteknolohiya Paggawa ng protina ng mikroorganismo
Mga substrate para sa paglilinang ng mga mikroorganismo upang makakuha ng protina
Gumagamit ang mga mikroorganismo ng iba't ibang mga substrate bilang mapagkukunan ng bagay at enerhiya - normal na paraffins at oil distillates, natural gas, alkohol, hydrolysates ng gulay at basurang pang-industriya.
Para sa lumalaking mga mikroorganismo para sa protina, masarap magkaroon ng isang carbon-rich, ngunit murang substrate. Ang kinakailangang ito ay ganap na natutugunan ng normal (hindi pinamagatang) mga paraffin ng langis. Ang ani ng biomass ay maaaring umabot kapag ginagamit ang mga ito hanggang sa 100% ng masa ng substrate. Ang kalidad ng produkto ay nakasalalay sa kadalisayan ng mga paraffins. Kapag gumagamit ng mga paraffin ng sapat na antas ng paglilinis, ang nakuha na mass ng lebadura ay maaaring matagumpay na magamit bilang isang karagdagang mapagkukunan ng protina sa mga pagdidiyeta ng hayop. Ang unang malaking feed yeast plant sa buong mundo na may kapasidad na 70,000 tonelada bawat taon. ay inilunsad noong 1973 sa USSR. Bilang isang hilaw na materyal, n-alkanes na nakahiwalay mula sa langis at maraming uri ng lebadura na may kakayahang mabilis na paglaki sa mga hydrocarbons ay ginamit: Candida maltosa, Candida guilliermondii, at Candida lipolytica. Sa hinaharap, basura mula sa pagpino ng langis na nagsilbing pangunahing hilaw na materyal para sa paggawa ng lebadura na protina, na mabilis na lumaki noong kalagitnaan ng 1980. lumagpas sa 1 milyong tonelada bawat taon, at sa USSR fodder protein na natanggap ng dalawang beses kaysa sa lahat ng iba pang mga bansa sa mundo na pinagsama. Gayunpaman, sa hinaharap, ang sukat ng paggawa ng lebadura na protina mula sa mga hydrocarbons ng langis ay mahigpit na nabawasan. Nangyari ito kapwa bilang resulta ng krisis sa ekonomiya noong dekada 90, at dahil sa isang bilang ng mga tiyak na problemang nauugnay sa produksyon na ito. Isa sa mga ito ay ang pangangailangan upang linisin ang natapos na produkto ng feed mula sa mga residu ng langis na may mga katangian ng carcinogenic.
Mayroong ilang mga lugar sa ating bansa na angkop para sa lumalagong mga soybeans, na siyang pangunahing mapagkukunan ng mga pandagdag sa protina. Samakatuwid itinatagmalakihang paggawa ng feed yeast sa n-paraffins... Mayroong maraming mga pabrika na may kapasidad mula 70 hanggang 240 libong tonelada bawat taon.Ang mga likidong pino paraffin ay ginagamit bilang mga hilaw na materyales.
Ang Methyl alkohol ay itinuturing na isa sa mga nangangako na mapagkukunan ng carbon para sa paglilinang ng mga de-kalidad na protina na gumagawa. Maaari itong makuha sa pamamagitan ng pagbubuo ng microbial sa mga substrate tulad ng kahoy, dayami, basura ng munisipyo. Ang paggamit ng methanol bilang isang substrate ay mahirap dahil sa istrakturang kemikal nito: ang Molekyul na methanol ay naglalaman ng isang carbon atom, habang ang pagbubuo ng karamihan sa mga organikong compound ay isinasagawa sa pamamagitan ng dalawang-carbon Molekyul. Humigit-kumulang 25 species ng lebadura, kabilang ang Pichia polymorpha, Pichia anomala, Yarrowia lipolytica, ay maaaring lumaki sa methanol bilang nag-iisang mapagkukunan ng carbon at enerhiya. Ang bakterya ay itinuturing na pinakamahusay na mga tagagawa sa substrate na ito, dahil maaari silang lumaki sa methanol kasama ang pagdaragdag ng mga asing-gamot na mineral. Ang mga proseso ng produksyon ng protina na nakabatay sa methanol ay medyo matipid. Ayon sa pag-aalala ng ICI (Great Britain), ang halaga ng isang produktong ginawa sa methanol ay 10-15% na mas mababa kaysa sa isang katulad na produksyon batay sa lubos na nalinis na mga n-paraffin. Ang mga produktong mataas ang protina mula sa methanol ay nakuha ng mga kumpanya mula sa maraming maunlad na bansa sa buong mundo: Great Britain, Sweden, Germany, USA, Italy. Ang mga gumagawa ng protina ay bakterya ng genus na Methylomonas. Ang lumalaking methylotrophic bacteria tulad ng Methylophilus methylotrophus sa methanol ay kapaki-pakinabang dahil mas mahusay ang paggamit nila ng isang-carbon compound. Kapag lumalaki sa methanol, ang bakterya ay gumagawa ng mas maraming biomass kaysa sa lebadura. Ang unang reaksyon ng oksihenasyon ng methanol sa lebadura ay na-catalyze ng oxidase, at sa methylotrophic prokaryotes - ng dehydrogenase. Nagpapatuloy ang gawaing genetic engineering upang ilipat ang methanol dehydrogenase gene mula sa bakterya patungo sa lebadura. Pagsasama-sama nito ang mga teknolohikal na kalamangan ng lebadura sa kahusayan ng paglaki ng bakterya.
Ang paggamit ng ethanol bilang isang substrate ay tinatanggal ang problema sa paglilinis ng biomass mula sa mga hindi normal na metabolic na produkto na may isang kakaibang bilang ng mga carbon atoms. Ang gastos ng naturang paggawa ay medyo mas mataas. Ang biomass na batay sa etanol ay ginawa sa Czechoslovakia, Spain, Germany, Japan, at USA.
Sa USA, Japan, Canada, Germany, Great Britain, nabuo ang mga teknolohikal na proseso para sa paggawa ng protina gamit ang natural gas. Ang ani ng biomass sa kasong ito ay maaaring 66% ng bigat ng substrate. Ang proseso, na binuo sa UK, ay gumagamit ng isang halo-halong kultura ng Methylomonas bacteria na metabolize ng methane, Hypomicrobium at Pseudomonas na nag-metabolize ng methanol, at dalawang uri ng non-methylotrophic bacteria. Ang kultura ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na rate ng paglago at pagiging produktibo. Ang pangunahing bentahe ng methane (sa pamamagitan ng paraan, ang pangunahing bahagi ng natural gas) ay ang pagkakaroon, medyo mababa ang gastos, mataas na kahusayan ng conversion sa biomass ng methane-oxidizing microorganisms, isang makabuluhang nilalaman ng protina sa biomass, balanseng sa komposisyon ng amino acid. Ang bakterya na lumalaki sa methane ay nagpaparaya sa mga acidic na kapaligiran at mataas na temperatura na rin, at samakatuwid ay lumalaban sa mga impeksyon.
Mineral carbon - carbon dioxide ay maaari ding maging isang substrate para sa microbial synthesis. Ang oxidized carbon sa kasong ito ay matagumpay na nabawasan ng microalgae gamit ang solar energy at hydrogen-oxidizing bacteria na gumagamit ng hydrogen. Ang isang suspensyon ng algae ay ginagamit para sa feed ng hayop. Para sa pagpapatakbo ng mga pag-install para sa paglilinang ng algae, kinakailangan ng matatag na kondisyon ng klimatiko - pare-pareho ang temperatura ng hangin at ang tindi ng sikat ng araw.
Ang pinaka-maaasahan ay ang paggawa ng protina na gumagamit ng hydrogen-oxidizing bacteria, na nabubuo dahil sa oksihenasyon ng hydrogen ng atmospheric oxygen. Ang enerhiya na inilabas sa prosesong ito ay ginagamit para sa paglagom ng carbon dioxide. Bilang panuntunan, ang bakterya ng genus na Hydrogenomonas ay ginagamit upang makakuha ng biomass. Una, ang interes sa kanila ay lumitaw sa panahon ng pagbuo ng mga nakasara na sistema ng suporta sa buhay, at pagkatapos ay nagsimula silang pag-aralan mula sa pananaw ng kanilang paggamit bilang mga tagagawa ng de-kalidad na protina.Sa Institute of Microbiology ng University of Göttingen (Alemanya), isang pamamaraan para sa paglilinang ng hydrogen-oxidizing bacteria ay nabuo, kung saan posible na makakuha ng 20 g ng dry matter bawat 1 litro ng suspensyon ng cell. Marahil sa hinaharap, ang mga bakterya na ito ay magiging pangunahing mapagkukunan ng mga dietary microbial protein.
Ang planta ng biomass ay isang lubos na naa-access at medyo murang mapagkukunan ng carbohydrates para sa paggawa ng microbial protein. Ang anumang halaman ay naglalaman ng iba't ibang mga asukal. Ang cellulose ay isang polysaccharide na binubuo ng mga glucose molekula. Ang hemicellulose ay binubuo ng mga labi ng arabinose, galactose, mannose, fructose. Ang problema ay ang mga polysaccharide ng kahoy na naka-link ng mga matigas na yunit ng oxyphenylpropane ng lignin, isang polimer na halos hindi masisira. Samakatuwid, ang kahoy hydrolysis ay nangyayari lamang sa pagkakaroon ng isang katalista - mineral acid at sa mataas na temperatura. Sa kasong ito, nabuo ang monosaccharides - hexoses at pentoses. Ang lebadura ay lumago sa isang likido na naglalaman ng maliit na bahagi ng asukal sa hydrolyzate. Sa panahon ng acid hydrolysis ng kahoy, maraming mga by-product (furfural, melanins) ang nabuo, at dahil sa mataas na temperatura, maaaring maganap ang caramelization ng mga sugars. Ang mga sangkap na ito ay makagambala sa normal na paglaki ng lebadura, sila ay nahiwalay mula sa hydrolyzate at ginagamit hangga't maaari. Ang mga strain ng Candida scotti at C. tropicalis ay ginagamit bilang mga tagagawa.
Ang pinakamalaking gumagawa ng hilaw na materyales para sa industriya ng hydrolysis ay mga negosyo sa paggawa ng kahoy, na ang basura ay umabot sa sampu-milyong mga tonelada taun-taon. Sa kasamaang palad, ang basura mula sa paggawa ng mga bast fibre (mula sa flax at abaka), paggawa ng almirol ng patatas, paggawa ng serbesa, prutas at gulay, mga industriya ng pag-canning, beet pulp ay hindi ginagamit nang makatuwiran o hindi man.
Ang mga pamamaraan para sa direktang bioconversion ng mga produktong photosynthetic at ang kanilang mga derivatives sa protina na gumagamit ng fungi ay nararapat na espesyal na pansin. Ang mga organismo na ito, dahil sa pagkakaroon ng malakas na mga sistema ng enzyme, ay nakakagamit ng mga kumplikadong substrate ng halaman nang walang pretreatment. Ang mga pag-aaral ng mga kundisyon para sa bioconversion ng mga substrates ng halaman sa microbial protein ay aktibong isinasagawa sa USA, Canada, India, Finland, Sweden, Great Britain, sa ating bansa at iba pang mga bansa sa buong mundo. Gayunpaman, may kaunting data sa panitikan sa malakihang paggawa ng mga protina na nagmula ang microbial. Ang pinakakilala at pinaka advanced sa yugto ng pagpapatupad ng industriya ay ang proseso na "Waterloo", na binuo sa University of Waterloo sa Canada. Ang prosesong ito, batay sa paglilinang ng cellulose-destructive fungi Chaetomium cellulolyticum, ay maaaring isagawa kapwa sa lubog na kultura at ng pang-ibabaw na pamamaraan. Ang nilalaman ng protina ng pangwakas na produkto (tuyo na mycelium ng kabute) ay 45%. Ang Finnish na kumpanya na "Tampella" ay bumuo ng teknolohiya at inayos ang paggawa ng produktong protina feed na "Pekilo" sa pag-aaksaya ng industriya ng pulp at papel. Naglalaman ang produkto ng hanggang sa 60% na protina na may mahusay na profile ng amino acid at isang makabuluhang halaga ng mga bitamina B.
Sa karamihan ng mga bansa na gumagawa ng gatas, ang tradisyunal na paraan ng paggamit ng patis ay ang pagpapakain nito sa mga hayop. Ang antas ng pagbabago ng whey protein sa protina ng hayop ay napakababa (1700 kg ng whey ang kinakailangan upang makabuo ng 1 kg ng protina ng hayop). Sa huling 10-15 taon, ang mga de-kalidad na protina ay ihiwalay mula sa patis ng gatas sa pamamagitan ng ultrafiltration, batay sa kung aling mga kahalili para sa skimmed milk powder at iba pang mga produkto ang ginawa. Ang mga concentrates ay maaaring magamit bilang mga additives ng pagkain at sangkap ng pagkain ng sanggol. Ginagamit din ang Whey upang makabuo ng asukal sa gatas - lactose, na ginagamit sa mga industriya ng pagkain at medikal. Sa lahat ng ito, ang dami ng pang-industriya na pagproseso ng whey ay 50-60% ng kabuuang produksyon nito. Dahil dito, mayroong isang malaking pagkawala ng pinakamahalagang gatas na protina at lactose. Bukod dito, mayroong isang problema ng pagtatapon ng basura, dahil ang proseso ng natural na agnas ng whey ay labis na mabagal.Ang Whey lactose ay maaaring magsilbing mapagkukunan ng enerhiya para sa maraming uri ng mga microorganism, bilang isang hilaw na materyal para sa paggawa ng mga produktong microbial synthesis (mga organikong acid, enzyme, alkohol, bitamina) at protein biomass. Sa lahat ng mga kilalang mikroorganismo, ang lebadura ay may pinakamataas na rate ng conversion ng whey protein sa microbial protein. Ang kakayahang mai-asimilate ang lactose ay matatagpuan sa halos 20% ng lahat ng mga kilalang species ng lebadura. Ang yeast fermenting lactose ay mas karaniwan. Ang aktibong catabolism ng lactose ay lalo na katangian ng lebadura mula sa genus na Kluyveromyces. Ang lebadura na ito ay maaaring magamit upang makakuha ng feed protein, ethanol, β-glucosidase na paghahanda sa patis ng gatas.
Sa kauna-unahang pagkakataon, ang lebadura na batay sa patis na patubo ay lumaki sa Alemanya. Ang iba't ibang mga uri ng saccharomycetes ay ginamit bilang mga tagagawa. Ang mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga produktong microbial batay sa paggamit ng lactose bilang isang monoculte at isang halo ng lebadura at bakterya ay nabuo. Sa kasalukuyan, ang lebadura ng genera Candida, Trichosporon, Torulopsis ay ginagamit bilang mga tagagawa. Sa mga tuntunin ng biological na halaga, ang patis ng gatas na may lebadura na lumago dito ay makabuluhang lumampas sa orihinal na hilaw na materyal at maaari itong magamit bilang isang kapalit ng gatas. Ang listahan sa itaas ng mga mikroorganismo at proseso para sa pagkuha ng protina sa mga unicellular na organismo ay hindi kumpleto. Gayunpaman, ang potensyal ng bagong industriya na ito ay malayo sa ganap na pagsamantalahan. Bilang karagdagan, hindi pa namin alam ang lahat ng mga posibilidad ng aktibidad ng mga mikroorganismo bilang mga tagagawa ng protina, ngunit habang lumalalim ang aming kaalaman, mapalawak ang mga ito.
Mga hilaw na materyales at komposisyon ng culture media para sa paggawa ng biotechnological Nagbibigay ang medium ng nutrient ng mahalagang aktibidad, paglago, pagpapaunlad ng isang biological na bagay, mabisang pagbubuo ng target na produkto. Ang isang mahalagang bahagi ng medium na nakapagpapalusog ay tubig, mga sustansya na bumubuo ng totoong mga solusyon (mga mineral asing-gamot, mga amino acid, carboxylic acid, alkohol, aldehydes, atbp.) At mga colloidal solution (protina, lipid, inorganic compound - iron hidroksid). Ang mga indibidwal na sangkap ay maaaring nasa isang solidong estado ng pagsasama-sama, maaaring lumutang, pantay na ibinahagi sa buong dami bilang isang suspensyon, o bumuo ng isang ilalim na layer.Mga hilaw na materyales para sa culture media sa paggawa ng biotechnological
Ang mga hilaw na materyales na ginamit upang makuha ang target na produkto ay dapat na hindi mahirap makuha, mura, at madaling magagamit hangga't maaari: molase - isang by-produkto ng produksyon ng asukal, mga sangkap ng langis at natural gas, basurang pang-agrikultura, mga gawaing kahoy at industriya ng papel, atbp. Kadalasan, ang basura ng pagkain ay ginagamit bilang mga sangkap ng nutrient media. Ang mga beet molass - isang produktong basura mula sa produksyon ng asukal mula sa beets, ay mayaman sa mga sangkap na organiko at mineral na kinakailangan para sa pagpapaunlad ng mga mikroorganismo. Naglalaman ito ng 45-60% sucrose, 0.25-2.0% invert sugar, 0.2-3.0% raffinose. Bilang karagdagan, ang pulot ay naglalaman ng mga amino acid, organikong acid at kanilang mga asing-gamot, betaine, mineral, at ilang bitamina. Ginamit para sa pang-industriya na produksyon ng citric acid, ethanol at iba pang mga produkto. Ang molass stillage ay isang pag-aaksaya ng paggawa ng molases-alkohol. Ang komposisyon ng kemikal ng vinasse ay nakasalalay sa komposisyon ng orihinal na pulot at malawak na nag-iiba. Ayon sa komposisyon ng kemikal na ito, ang molass stillage ay isang kumpletong hilaw na materyal para sa paggawa ng feed yeast, na hindi nangangailangan ng pagdaragdag ng mga sangkap ng paglago, dahil naglalaman ito ng sapat na dami ng mga bitamina. Ang nilalaman ng dry matter sa natural stillage ay 8-12%, sa evaporated stillage - 53%. Ang pag-imik ng butil at patatas ay isang pag-aaksaya ng paggawa ng alkohol. Ang nilalaman ng natutunaw na dry na sangkap ay karaniwang 2.5-3.0%, kabilang ang 0.2-0.5% ng pagbawas ng mga sangkap, may mga mapagkukunan ng nitrogen at mga elemento ng pagsubaybay. Ginagamit ito upang makakuha ng microbial protein. Ang pag-labi ng basura (butil ng brewer at malt sprouts) at hindi nakaltas na basura ng barley ay angkop, ngunit maliit, mapagkukunan ng natutunaw na karbohidrat para sa paggawa ng microbial protein. Para sa paggawa ng lebadura ng feed, ang hilaw na materyal na ito ay naaangkop na hydrolyzed at ipinakilala sa medium na nakapagpapalusog sa isang ratio na 8: 0.2: 0.05 (pellet: sprouts: basura basura). Ang trigo bran ay isang pag-aaksaya ng paggawa ng paggiling, ginagamit ito para sa paghahanda ng nutrient media sa isang solid-phase na paraan ng paglilinang. Mayroon silang isang mayamang komposisyon ng kemikal at maaaring magamit bilang tanging sangkap ng medium na nakapagpalusog. Dahil ang bran ng trigo ay isang mamahaling produkto, ito ay halo-halong may mas murang mga sangkap: sup, dust sprouts, fruit pomace, atbp. Ang Whey ay isang pag-aaksaya mula sa paggawa ng keso, keso sa kubo at kasein. Kaugnay nito, isang pagkakaiba ang ginawa sa pagitan ng keso, keso sa kubo at casein whey. Sa mga tuntunin ng komposisyon ng kemikal at halaga ng enerhiya, ang produktong ito ay itinuturing na "kalahating gatas". Ang gatas na patis ng gatas ay napaka-mayaman sa iba't ibang mga biologically active compound, ang tuyong nalalabi ay naglalaman ng average na 70-80% lactose, 7-15% na sangkap ng protina, 2-8% na taba, 8-10% na mga asing-gamot ng mineral. Bilang karagdagan, ang whey ay naglalaman ng isang makabuluhang halaga ng mga hormon, mga organikong acid, bitamina at microelement. Ang pagkakaroon ng mga mapagkukunan ng carbon na madaling i-assimilated ng maraming uri ng mga mikroorganismo sa milk whey, pati na rin ang iba't ibang mga kadahilanan ng paglago, ginagawa itong isa sa pinakamahalagang nutrient media para sa pagkuha ng mga produkto ng microbial synthes, halimbawa, para sa paggawa ng mga paghahanda ng protina sa isang sukatang pang-industriya. Sa labis na kahalagahan ay ang katunayan na ang paggamit ng milk whey ay hindi nangangailangan ng espesyal na kumplikadong paghahanda, at ang likidong kultura pagkatapos ng paglaki ng mga mikroorganismo ay maaaring magamit para sa mga layunin ng pagkain at feed nang hindi pinoproseso.
Ang produksyon ng mikrobial biomass ay ang pinakamalaking produksyong microbiological. Ang mikrobial biomass ay maaaring maging isang mahusay na suplemento ng protina para sa mga alagang hayop, ibon at isda. Ang paggawa ng mikrobial biomass ay lalong mahalaga para sa mga bansa na hindi nagtatanim ng toyo sa isang malaking sukat (ginagamit ang soy harina bilang isang tradisyonal na additive ng feed ng protina).
Kapag pumipili ng isang mikroorganismo, isinasaalang-alang ang tiyak na rate ng paglago at ani ng biomass sa isang naibigay na substrate, katatagan sa patuloy na paglilinang, at laki ng cell. Ang mga yeast cell ay mas malaki kaysa sa bakterya at mas madaling ihiwalay mula sa mga likido sa pamamagitan ng centrifugation. Malaking cell polyploid yeast mutants ay maaaring lumago. Sa kasalukuyan, dalawang pangkat lamang ng mga mikroorganismo ang alam na nagtataglay ng mga katangiang kinakailangan para sa malakihang produksyong pang-industriya: sila ay Candida yeast sa n-alkanes (normal na hydrocarbons) at Methylophillus methylotrophus bacteria sa methanol.
Ang mga mikroorganismo ay maaaring lumago sa iba pang media ng nutrient: sa mga gas, langis, basura ng karbon, kemikal, pagkain, alak at vodka, mga industriya sa paggawa ng kahoy. Halata ang mga pakinabang sa ekonomiya ng paggamit ng mga ito. Kaya, ang isang kilo ng langis na naproseso ng mga mikroorganismo ay nagbibigay ng isang kilo ng protina, at, sabi, isang kilo ng asukal - 500 gramo lamang na protina. Ang komposisyon ng amino acid ng yeast protein na praktikal ay hindi naiiba mula sa nakuha mula sa mga mikroorganismo na lumago sa maginoo na karbohidrat na media. Ang mga pagsusuri sa biyolohikal ng mga paghahanda na ginawa mula sa lebadura na lumago sa mga hydrocarbons, na isinasagawa kapwa sa ating bansa at sa ibang bansa, ay nagpakita na sila ay ganap na nagkulang ng anumang mapanganib na epekto sa organismo ng mga nasubok na hayop. Ang mga eksperimento ay natupad sa maraming henerasyon ng sampu-sampung libo ng mga laboratoryo at mga hayop sa bukid. Ang hindi pinrosesong lebadura ay naglalaman ng mga hindi tiyak na lipid at amino acid, biogenic amin, polysaccharides at mga nucleic acid, at ang epekto nito sa katawan ay hindi pa rin nauunawaan. Samakatuwid, iminungkahi na ihiwalay ang protina mula sa lebadura sa isang purong kemikal na porma.Ang paglaya nito mula sa mga nucleic acid ay naging madali din.
Sa modernong proseso ng biotechnological batay sa paggamit ng mga mikroorganismo, lebadura, iba pang mga fungi, bakterya at microscopic algae na nagsisilbi bilang mga tagagawa ng protina.
Mula sa isang teknolohikal na pananaw, ang lebadura ay ang pinakamahusay sa kanila. Ang kanilang kalamangan ay pangunahing nakasalalay sa kakayahang gumawa: ang lebadura ay madaling lumaki sa ilalim ng mga kondisyon ng produksyon. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na rate ng paglago, paglaban sa extraneous microflora, ay magagawang i-assimilate ang anumang mga mapagkukunan ng pagkain, madaling magkahiwalay, at hindi madumihan ang hangin ng mga spore. Ang mga yeast cell ay naglalaman ng hanggang sa 25% dry matter. Ang pinakamahalagang sangkap ng lebadura biomass ay protina, kung saan, sa mga tuntunin ng komposisyon ng amino acid, daig ang protina ng butil ng cereal at bahagyang mas mababa sa mga protina ng gatas at pagkain ng isda. Ang biological na halaga ng yeast protein ay natutukoy sa pagkakaroon ng isang makabuluhang halaga ng mga mahahalagang amino acid. Sa mga tuntunin ng nilalaman ng mga bitamina, nalalagpasan ng lebadura ang lahat ng mga feed ng protina, kabilang ang pagkain ng isda. Bilang karagdagan, ang mga yeast cell ay naglalaman ng mga elemento ng pagsubaybay at isang makabuluhang halaga ng taba, na pinangungunahan ng hindi nabubuong mga fatty acid. Kapag nagpapakain ng lebadura ng kumpay sa mga baka, ani ng gatas at nilalaman ng taba sa pagtaas ng gatas, at ang kalidad ng balahibo ay nagpapabuti sa mga hayop na balahibo. Ang nakakainteres ay ang yeast na nagtataglay ng mga hydrolytic enzyme at may kakayahang lumaki sa mga polysaccharide nang wala ang kanilang paunang hydrolysis. Ang paggamit ng naturang lebadura ay maiiwasan ang mamahaling yugto ng hydrolysis ng basurang naglalaman ng polysaccharide. Mahigit sa 100 species ng lebadura ay kilala na umunlad sa almirol bilang nag-iisang mapagkukunan ng carbon. Kabilang sa mga ito, dalawang species ay lalo na nakikilala, na bumubuo ng parehong glucoamylases at β-amylases, lumalaki sa starch na may isang mataas na koepisyent sa ekonomiya at hindi lamang maaaring mai-assimilate, ngunit din ferment starch: Schwanniomyces occidentalis at Saccharomycopsis fibuliger. Ang parehong mga species ay promising mga tagagawa ng protina at amylolytic enzymes sa basura na naglalaman ng almirol. Ang paghahanap ay isinasagawa para sa mga naturang yeast na maaaring masira ang katutubong cellulose. Ang mga cellulases ay natagpuan sa maraming mga species, halimbawa, sa Trichosporon pullulans, ngunit ang aktibidad ng mga enzyme na ito ay mababa at hindi na kailangang pag-usapan ang pang-industriya na paggamit ng mga naturang lebadura. Ang lebadura mula sa genus na Kluyveromyces ay tumutubo nang maayos sa inulin, ang pangunahing sangkap ng pag-iimbak sa Jerusalem artichoke tubers, isang mahalagang pananim ng forage na maaari ding magamit upang makakuha ng lebadura na protina.
Kamakailan lamang, ang bakterya ay nagsimulang magamit bilang mga tagagawa ng protina, na mayroong isang mataas na rate ng paglago at naglalaman ng hanggang sa 80% na protina sa biomass. Ang bakterya ay pinahiram ng mabuti ang kanilang sarili sa pagpili, na ginagawang posible upang makakuha ng lubos na produktibong mga kalat. Ang kanilang mga dehado ay mahirap na sedimentation dahil sa maliit na laki ng cell, makabuluhang pagkasensitibo sa mga impeksyon sa phage, at isang mataas na nilalaman ng mga nucleic acid sa biomass. Ang huli na pangyayari ay hindi kanais-nais lamang kung ang paggamit ng pagkain ng produkto ay naisip. Hindi na kailangang bawasan ang nilalaman ng mga nucleic acid sa biomass na ginamit para sa feed ng hayop, yamang ang uric acid at ang mga asing-gamot na nabuo sa panahon ng pagkasira ng mga nitrogenous base ay na-convert sa katawan ng hayop sa allantoin, na madaling maipalabas sa ihi. Sa mga tao, ang labis na mga asing-gamot ng uric acid ay maaaring magbigay ng kontribusyon sa pag-unlad ng isang bilang ng mga sakit.
Ang susunod na pangkat ng mga gumagawa ng protina ay mga kabute. Naaakit nila ang pansin ng mga mananaliksik dahil sa kanilang kakayahang magamit ang pinaka-magkakaibang mga organikong hilaw na materyales: molase, milk whey, halaman at root juice ng halaman, lignin - at naglalaman ng solidong basura ng cellulose na naglalaman ng mga industriya ng pagkain, gawaing kahoy, at hydrolysis. Ang mushroom mycelium ay mayaman sa mga sangkap ng protina, na pinakamalapit sa mga protina ng toyo sa mga tuntunin ng nilalaman ng mahahalagang mga amino acid. Sa parehong oras, ang protina ng mga kabute ay mayaman sa lysine, ang pangunahing amino acid na kulang sa protina ng mga siryal.Ginagawa nitong posible na bumuo ng balanseng pagkain at mga mixture ng feed batay sa butil at biomass ng kabute. Ang mga fungal protein ay may isang mataas na halaga ng biological at mahusay na hinihigop ng katawan.
Ang mahibla na istraktura ng lumago na kultura ay isang positibong kadahilanan din. Pinapayagan ka nitong gayahin ang pagkakayari ng karne, at sa tulong ng iba't ibang mga additives, kulay at amoy nito. Ang mycelium ng kabute ay karaniwang nakaimbak na frozen.
Gumagamit ang fungi ng glucose at iba pang mga nutrisyon bilang isang substrate, at ang mga ammonia at ammonium salt ay isang pangkaraniwang mapagkukunan ng nitrogen. Matapos ang pagkumpleto ng yugto ng pagbuburo, ang kultura ay napailalim sa paggamot sa init upang mabawasan ang nilalaman ng ribonucleic acid, at pagkatapos ay ang mycelium ay pinaghiwalay ng pagsasala ng vacuum.
Ang algae ay maaari ring magsilbing mapagkukunan ng mga sangkap ng protina. Gamit ang isang phototrophic na paraan ng pagpapakain at pagbuo ng biomass, gumagamit sila ng atmospheric carbon dioxide. Lumalaki ang algae, bilang panuntunan, sa ibabaw na layer ng mga pond, kung saan maraming protein ang maaaring makuha mula sa isang lugar na 0.1 hectares mula sa 14 hectares ng beans. Ang protina ng algae ay angkop hindi lamang para sa feed, ngunit din para sa mga layunin ng pagkain.
Sa wakas, ang mga mahusay na tagagawa ng protina ay duckweed, na naipon ng protina hanggang sa 45% ng tuyong timbang, pati na rin ang 45% ng mga carbohydrates. Gayunpaman, sa kabila ng kanilang maliit na sukat, hindi sila kabilang sa nabanggit na mga tagagawa ng protina (microorganisms), dahil hindi lamang sila mga multicellular na organismo, ngunit kabilang din sa mas mataas na mga halaman.
MINISTRY OF EDUCATION OF THE RUSSIAN FEDERATION SYKTYVKAR STATE UNIVERSITY Kagawaran ng Botany Abstract sa paksa: PRODUKSYON NG PROTEIN
Tagaganap: mag-aaral 243 gr.
Aniskina Maria
Lecturer: Ph.D., Associate Professor,
Shergina N.N.
Syktyvkar 2000
NILALAMAN _______ 2
PANIMULA __________ 3
1. Protina ng mga unicellular na organismo 4
1.1. Pagkuha ng microbial protein sa mas mababang mga alkohol__ 4
1.2. Pagkuha ng mga sangkap ng protina mula sa mga hilaw na karbohidrat na materyales ____ 7
2.Mushroom protein (mycoprotein) ________ 8
SANGGUNIAN _______ 10
PANIMULA
Ang mga mikroorganismo ay nagsimulang magamit sa paggawa ng mga produktong protina bago pa ang paglitaw ng microbiology. Sapat na banggitin ang lahat ng uri ng keso, pati na rin ang mga produktong nakuha sa pamamagitan ng pagbuburo ng mga toyo. Sa parehong una at pangalawang kaso, ang protina ang nutritional basis. Kapag ang mga produktong ito ay ginawa kasama ang paglahok ng mga microbes, isang matinding pagbabago sa mga pag-aari ng mga hilaw na materyales na naglalaman ng protina ang nangyayari. Ang resulta ay mga produktong pagkain na maaaring mas matagal na maimbak (keso) o mas maginhawang ubusin (bean curd). Ang mga mikrobyo ay may papel sa paggawa ng ilang mga produktong karne para sa pag-iimbak. Kaya, sa paggawa ng ilang mga pagkakaiba-iba ng mga sausage, ginagamit ang acidic fermentation, karaniwang may paglahok ng isang kumplikadong bakterya ng lactic acid. Ang nagresultang acid ay nag-aambag sa pagpapanatili ng produkto at nag-aambag sa pagbuo ng espesyal na lasa nito.
Marahil, nililimitahan nito ang paggamit ng mga mikroorganismo sa pagproseso ng mga protina. Ang mga posibilidad ng modernong biotechnology sa mga industriya na ito ay maliit, maliban sa paggawa ng keso. Ang paglilinang at koleksyon ng microbial mass na naproseso sa pagkain ay isa pang bagay: dito maaaring ipakita ng biotechnology ang sarili nito sa kabuuan.
Para sa maraming mahahalagang tagapagpahiwatig, ang biomass ng mga mikroorganismo ay maaaring magkaroon ng isang napakataas na nutritional halaga. Sa isang malaking lawak, ang halagang ito ay natutukoy ng mga protina: sa karamihan ng mga species, bumubuo sila ng isang makabuluhang proporsyon ng tuyong masa ng mga cell. Sa mga dekada, ang mga prospect para sa pagtaas ng bahagi ng microbial protein sa kabuuang balanse ng protina na ginawa sa buong mundo ay aktibong tinalakay at pinag-aralan.
Ang paggawa ng naturang protina ay nagsasangkot ng malakihang paglilinang ng ilang mga mikroorganismo, na kinokolekta at naproseso sa pagkain. Upang makamit ang ganap na posibleng pagbabago ng substrate sa microbial biomass, kinakailangan ng maraming paraan. Ang lumalagong mga microbes para sa pagkain ay interesado sa dalawang kadahilanan.Una, lumalaki sila nang mas mabilis kaysa sa mga halaman at hayop: ang oras para sa pagdoble ng kanilang bilang ay sinusukat sa oras. Pinapaikli nito ang oras na kinakailangan upang makabuo ng isang tiyak na dami ng pagkain. Pangalawa, nakasalalay sa lumalagong mga mikroorganismo, ang iba't ibang mga uri ng mga hilaw na materyales ay maaaring magamit bilang mga substrate. Tulad ng para sa mga substrate, dito maaari kang pumunta sa dalawang pangunahing direksyon: iproseso ang mga produktong may mababang kalidad na basura o magtuon sa madaling magagamit na mga karbohidrat at kumuha ng microbial biomass na naglalaman ng de-kalidad na protina mula sa kanila.
1.1. Pagkuha ng microbial protein sa mas mababang mga alkohol
Paglinang sa methanol. Ang pangunahing bentahe ng substrate na ito ay ang mataas na kadalisayan at kawalan ng mga impeksyon ng carcinogenic, mahusay na natutunaw sa tubig, mataas na pagkasumpungin, na ginagawang madali upang alisin ang mga residu nito mula sa natapos na produkto. Ang biomass na nakuha sa methanol ay hindi naglalaman ng mga hindi kanais-nais na impurities, na ginagawang posible na ibukod ang yugto ng paglilinis mula sa teknolohikal na pamamaraan.
Gayunpaman, kinakailangang isaalang-alang kapag isinasagawa ang proseso at tulad ng mga tampok ng methanol bilang pagkasunog at ang posibilidad ng pagbuo ng mga paputok na pagsasama sa hangin.
Ang parehong mga lebadura ng lebadura at bakterya ay pinag-aralan bilang mga tagagawa na gumagamit ng methanol sa nakabubuo na metabolismo. Sa lebadura, ang Candida boidinii, Hansenula polymorpha at Piehia pastoris ay inirekomenda para sa produksyon, ang pinakamainam na mga kondisyon kung saan (t = 34-37 ° C, pH = 4.2-4.6) payagan ang proseso na maisagawa sa isang pang-ekonomiyang koepisyent ng asimilasyon ng substrate hanggang sa 0.40 sa isang rate ng daloy sa saklaw na 0.12-0.16 h-1. Kabilang sa mga kulturang bakterya, ginagamit ang Methylomonas clara, Pseudomonas rosea at iba pa, na may kakayahang umunlad sa t = 32-34 ° C, pH = 6.0-6.4 na may isang koepisyent ng ekonomiya ng substrate assimilation hanggang sa 0.55 sa isang rate ng daloy hanggang sa 0.5 h ; 1.
Ang mga tampok ng proseso ng paglilinang ay higit sa lahat dahil sa ginamit na sala ng prodyuser (lebadura o bakterya) at mga kondisyon ng asepsis. Ang isang bilang ng mga dayuhang kumpanya ay nag-aalok na gumamit ng mga lebadura ng lebadura at isagawa ang paglilinang sa kawalan ng mahigpit na asepis. Sa kasong ito, ang proseso ng teknolohikal ay nagaganap sa isang fermenter na uri ng pagbuga na may kapasidad na 75 tonelada ng ACW bawat araw, at ang tiyak na pagkonsumo ng methanol ay 2.5 t / t ACW.
Kapag nililinang ang lebadura sa ilalim ng mga kundisyon ng aseptiko, ang mga aparato ng uri ng haligi o earlift na may kapasidad na 75-100 t ACV / araw ay inirerekomenda sa isang pagkonsumo ng methanol ng hanggang sa 2.63 t / t ACV. Sa parehong kaso, ang proseso ng paglilinang ay isinasagawa sa isang yugto, nang walang yugto ng "pagkahinog" na may mababang konsentrasyon ng substrate (8-10 g / l).
Sa isang bilang ng mga bansa, ang mga bakterya ay ginagamit bilang mga tagagawa; ang proseso ay isinasagawa sa ilalim ng mga kundisyon ng aseptiko sa airliphite o jet type fermenters na may kapasidad na 100-300 t / araw at isang pagkonsumo ng methanol ng hanggang sa 2.3 t / t ASB. Isinasagawa ang pagbuburo sa isang hakbang sa mababang konsentrasyon ng alkohol (hanggang sa 12 g / l) na may mataas na antas ng paggamit ng methanol.
Ang pinaka-maaasahan sa mga tuntunin ng disenyo nito ay ang jet fermenter ng Institute of Technical Chemistry ng Academy of Science ng German Democratic Republic. Ang fermenter na may dami ng 1000m3 ay binubuo ng mga seksyon na matatagpuan ang isa sa itaas ng isa pa at magkakaugnay ng mga overflow ng baras. Ang daluyan ng pagbuburo mula sa mas mababang seksyon ng fermenter sa pamamagitan ng isang pipeline ng presyon ay ibinibigay ng mga centrifugal sirkulasyon na sapatos na pangbabae sa itaas na overflow ng shaft, kung saan dumadaan ito sa mas mababang seksyon, habang sinisipsip ang hangin mula sa pipeline ng gas. Kaya, ang daluyan ay dumadaloy mula sa seksyon hanggang sa seksyon, patuloy na pagsuso sa mga bagong bahagi ng hangin. Ang mga nahuhulog na jet sa mine overflows ay nagbibigay ng masinsinang aeration ng medium.
Ang medium na nakapagpapalusog ay patuloy na ibinibigay sa lugar ng itaas na overflow ng shaft, at ang suspensyon ng microbial ay tinanggal mula sa mga malalayong circuit. Sa yugto ng paghihiwalay para sa lahat ng mga uri ng mga tagagawa, ang paghihiwalay ng granulasyon ay ibinibigay upang makakuha ng isang natapos na produkto sa mga granula.
Ang lebadura ng kumpay na nakuha sa methanol ay may sumusunod na porsyento ng komposisyon: krudo na protina 56-62; lipid 5-6; abo 7-11; kahalumigmigan 8-10; mga nucleic acid 5-6.Ang biomass ng bakterya ay nailalarawan sa pamamagitan ng sumusunod na komposisyon: crude protein 70-74; lipid 7-9; abo 8-10; mga nucleic acid 10-13; halumigmig 8-10.
Bilang karagdagan sa methanol, ang ethanol ay ginagamit bilang isang de-kalidad na hilaw na materyales, na may mababang lason, mahusay na natutunaw sa tubig, at isang maliit na halaga ng mga impurities.
Ang lebadura (Candida utilis, Sacharomyces lambica, Hansenula anomala, Acinetobacter calcoaceticus) ay maaaring magamit bilang mga mikroorganismo na gumagawa ng protina sa ethyl alkohol bilang nag-iisang mapagkukunan ng carbon. Isinasagawa ang proseso ng paglilinang sa isang yugto sa mga fermenter na may mataas na katangian ng paglipat ng masa sa isang konsentrasyon ng etanol na hindi hihigit sa 15 g / l.
Naglalaman ang lebadura na pinalaki ng Ethanol (%): krudo na protina 60-62; lipid 2-4; abo 8-10; kahalumigmigan hanggang sa 10.
1.2. Pagkuha ng mga sangkap ng protina mula sa mga hilaw na materyales ng karbohidrat
Kasaysayan, ang isa sa mga unang substrate na ginamit upang makakuha ng biodass ng kumpay ay ang mga basura ng halaman na hydrolysates, prehydralizates at sulphite na alak - mga produktong basura mula sa industriya ng pulp at papel. Ang interes sa mga hilaw na materyales ng karbohidrat bilang pangunahing nababagong mapagkukunan ng carbon ay tumaas din nang malaki mula sa isang pananaw sa kapaligiran, dahil maaari itong maging batayan sa paglikha ng isang walang basurang teknolohiya para sa pagproseso ng mga produktong halaman.
Dahil sa ang katunayan na ang mga hydrolysates ay isang kumplikadong substrate na binubuo ng isang halo ng hexoses at pentoses, ang species ng lebadura na C.utilis, C.scottii at C.tropicalis ay naging laganap sa mga industriya ng strain ng tagagawa, na, kasama ang hexoses, ay may kakayahang ng assimilating pentoses, pati na rin ang paglilipat ng pagkakaroon ng furfural sa kapaligiran.
Ang komposisyon ng medium na nakapagpapalusog sa kaso ng paglilinang sa isang hilaw na materyal na hydrocarbon ay malaki ang pagkakaiba sa ginagamit para sa lumalagong mga mikroorganismo sa isang hydrocarbon substrate. Sa hydrolysates at sulphite lye mayroong isang maliit na halaga ng halos lahat ng mga microelement na kinakailangan para sa paglago ng lebadura. Ang nawawalang halaga ng nitrogen, posporus at potasa ay ipinakilala sa anyo ng isang pangkalahatang solusyon ng mga ammophos salts, potassium chloride at ammonium sulfate.
Isinasagawa ang pagbuburo sa mga aparato ng air-lift na dinisenyo ni Lefrancois-Marillet na may dami na 320 at 600 m3. Ang proseso ng paglilinang ng lebadura ay isinasagawa sa isang tuluy-tuloy na mode sa isang pH na 4.2-4.6. Ang pinakamainam na temperatura ay mula 30 hanggang 40 ° C.
Ang lebadura ng kumpay na nakuha sa pamamagitan ng paglilinang sa mga hydrolysates ng mga hilaw na materyales ng halaman at mga alak ng sulfite ay may sumusunod na komposisyon (%): protina 43-58; lipid 2.3-3.0; karbohidrat 11-23; abo - hanggang sa 11; halumigmig - hindi hihigit sa 10.
Ang isa sa mga promising substrates sa paggawa ng fodder biomass ay ang peat hydrolysates, na naglalaman ng maraming halaga ng madaling natutunaw na monosaccharides at mga organikong acid. Bilang karagdagan, maliit lamang na halaga ng superphosphate at potassium chloride ang idinagdag sa medium na nakapagpalusog. Ang mapagkukunan ng nitrogen ay tubig na ammonia. Sa mga tuntunin ng kalidad, ang biomass ng kumpay na nakuha mula sa peat hydrolyzates ay daig ang lebadura na lumaki sa basura ng halaman.
Ang Mycoprotein ay isang produktong pagkain na binubuo pangunahin ng mycelium ng halamang-singaw. Sa paggawa nito, ginagamit ang Fusarium graminearum strain na nakahiwalay sa lupa. Ang mycoprotein ay ginawa ngayon sa isang pilot plant ng patuloy na lumalagong pamamaraan. Ang glucose at iba pang mga nutrisyon ay ginagamit bilang substrate, at ang ammonia at ammonium salts ay ginagamit bilang mga mapagkukunan ng nitrogen. Matapos ang pagkumpleto ng yugto ng pagbuburo, ang kultura ay napailalim sa paggamot sa init upang mabawasan ang nilalaman ng ribonucleic acid, at pagkatapos ay ang mycelium ay pinaghiwalay ng pagsasala ng vacuum.
Kung ihinahambing namin ang paggawa ng mycoprotein sa pagbubuo ng mga protina ng hayop, kung gayon ang isang bilang ng mga kalamangan nito ay isisiwalat. Bilang karagdagan sa ang katunayan na ang rate ng paglago ay mas mataas dito, ang pagbabago ng substrate sa protina ay walang kapantay na mas mahusay kaysa sa kapag ang pagkain ay nai-assimilated ng mga domestic hayop. Ito ay makikita sa talahanayan 1.
Mahalagang alalahanin na ang feed ng hayop ay dapat maglaman ng isang tiyak na halaga ng protina, hanggang sa 15-20%, depende sa uri ng mga hayop at kung paano sila pinapanatili.Ang mahibla na istraktura ng lumago na kultura ay isang positibong kadahilanan din; ang pagkakayari ng mycelium mass ay malapit sa likas na mga produkto, samakatuwid, ang pagkakayari ng karne ay maaaring gayahin sa produkto, at, dahil sa mga additives, ang lasa at kulay nito. Ang density ng produkto ay nakasalalay sa hyphal haba ng lumaking kabute, na kung saan ay natutukoy ng rate ng paglago.
Talahanayan 1. Ang kahusayan ng pagbabago para sa pagbuo ng protina para sa iba't ibang mga hayop at Fusarium graminearum.
| Orihinal na produkto | Mga produkto at serbisyo | ||
| Protina, g | Kabuuan, g | ||
| Baka | 1 kg feed | 14 | 68 karne ng baka |
| Baboy | 1 kg feed | 41 | 200 baboy |
| Hen | 1 kg feed | 49 | 240 karne |
| Fusarium graminearum | 1 kg carbohydrates + inorganic nitrogen | 136 | 1080 na masa ng cell |
Kasunod ng malawak na pagsasaliksik sa nutritional halaga at kaligtasan ng mycoprotein, inaprubahan ng USDA ang pagmemerkado nito sa England. Ang nilalaman na nakapagpapalusog nito ay ipinapakita sa Talahanayan 2.
Talahanayan 2. Karaniwang komposisyon ng mycoprotein at paghahambing sa karne ng baka.
| Mga Bahagi | Komposisyon,% (dry weight) | |
| mycoprotein | steak | |
| Protina | 47 | 68 |
| Mga taba | 14 | 30 |
| Pambansang hibla | 25 | Bakas |
| Mga Karbohidrat | 10 | 0 |
| Ash | 3 | 2 |
| RNA | 1 | Bakas |
1. Biotechnology: Mga Alituntunin at Aplikasyon. Ed. I. Higgens at iba pa. Moscow: "Mir", 1988
2. Bioteknolohiya. Produksyon ng mga sangkap ng protina. V.A.Bykov, M.N. Manakov at iba pa. Moscow "Higher School", 1987
3. Vorobieva A.I. Industrial microbiology. Ed. Pamantasan sa Moscow, 1989
