Биотехнология» и260204 «Технология бродильных производств и виноделие» Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова 2009
|
|
Скачать 0.96 Mb.
|
|
^
В конце 19 века в Германии была разработана технология производства хлебопекарных дрожжей, во время первой мировой войны дрожжи стали использоваться в качестве пищевой добавки в производстве супов и колбас, а также начала развиваться технология производства кормовых дрожжей. До сих пор культивирование пивных дрожжей Saccharomyces serevisiae (carlsbergensis) остается важным резервом пищевого белка и витаминов. Организм человека усваивает свыше 90 % всех питательных веществ, содержащихся в них. В составе этих дрожжей обнаружено 14 витаминов, особенно они богаты витаминами группы В. При переработке биомассы в пищевой белок ее тщательно очищают. Сначала разрушают стенки дрожжевых клеток путем механической, щелочной, кислотной или ферментативной обработки с последующей экстракцией гомогенной дрожжевой массы подходящим органическим растворителем. Затем щелочным раствором растворяют белки, и белковый раствор отделяют от клеточной массы диализом. Очищенные от низкомолекулярных примесей белки осаждают и используют в качестве белковых добавок в различные пищевые продукты – сосиски, колбасы, паштеты, мясные начинки. Также сухой белок можно текстурировать. Некоторые дрожжевые клетки (родов Candida, Rhodotorula, Torulopsis, Trichosporon) в качестве источника углерода для роста способны использовать неразветвленные углеводороды с числом от 10 до 30 углеродных атомов в молекуле. В основном они представлены жидкими фракциями углеводородов нефти с температурой кипения от 200 до 320 ºС. Первоначально проект возник из необходимости утилизировать парафины, остающиеся в количестве от 10 до 15 % после очистки газойля. В питательную среду добавляют макро- и микроэлементы, витамины и аминокислоты. В России завод по производству кормовых дрожжей на парафинах нефти был построен в 1971 г. (его продуктивность составила около 1 млн. т в год). Высушенная белковая масса гранулируется и используется как белково-витаминный концентрат в кормопроизводстве. Хорошим субстратом для выращивания кормовых дрожжей родов Torula, Kluyveromyces является молочная сыворотка. В 1 т молочной сыворотки содержится около 10 кг белка и 50 кг лактозы. Методом ультрафильтрации белки отделяют, а раствор лактозы используют для культивирования дрожжей. В качестве источников углерода дрожжевые клетки могут использовать и низшие спирты – метанол и этанол, получаемые из природного газа или растительных отходов. При этом дрожжевая масса содержит больше белков (56…62 % от сухой массы) и меньше вредных примесей (производных бензола, D-аминокислот, аномальных липидов, токсинов, канцерогенов), чем кормовые дрожжи, выращенные на парафинах нефти. Для выращивания дрожжей на гидролизатах растительного сырья используются Candida arborea и Candida utilis, они применяются для пищевых целей и используются в качестве белковых добавок к различным продуктам. Например, в США на основе Candida utilis производят торутеин, который добавляют в продукты питания, после чего они считаются диетическими с высоким содержанием протеина. ^ Известно более 30 видов бактерий, которые могут быть применены в качестве источников полноценного кормового белка. Источником углерода при культивировании бактерий могут служить природный и попутный газы, водород, а также спирты – метанол, этанол, пропанол. Чаще всего на газовых питательных средах выращиваются бактерии рода Methylococcus, способные утилизировать от 85 до 90 % метана в специальных ферментерах. Однако производство кормового белка на газовых средах достаточно дорого. Более широко применяется технология выращивания бактерий на метаноле, который легко получают путем окисления метана. Чаще всего используют бактерии родов Methylomonas, Methylophilus, Pseudomonas. Концерном ICI выпускается кормовой препарат прутин. В России – меприн. В этом препарате содержится до 74 % белков (от сухого вещества), до 5 % липидов, 10 % минеральных веществ, от 10до 13 % нуклеиновых кислот. К числу бактерий с высокой интенсивностью синтеза белков следует отнести водородокисляющие бактерии, способные накапливать до 80 % белка (в расчете на сухое вещество). Для их культивирования в газовой среде должно содержаться от 70 до 80 % водорода, от 20 до 30 % кислорода, от 3 до 5 % углекислого газа. Производство может быть организовано вблизи химических предприятий. ^ Уже в 1521 г, после завоевания Мексики, испанец Бернал Диаз дель Кастильо сообщал, что ацтеки употребляют в пищу диковинные пирожки, похожие на сыр. На озере Чад (Африка) туземцы племени канембу употребляют в пищу клубки сине-зеленых водорослей. Для получения кормового белка используют одноклеточные водоросли Chlorella и Scenedesmus, сине-зеленые водоросли (цианобактерии) Spirulina (Spirullina platensis, Spirullina getleri), способные синтезировать белки из углекислого газа, воды и минеральных веществ за счет энергии солнечного света. Для своего развития водоросли нуждаются в определенных режимах освещения и температуры и в больших объемах воды. Обычно их выращивают в естественных условиях южных регионов и бассейнах открытого типа (Мексика, Чад, Нигерия, Камерун, Италия, Япония, Израиль, Узбекистан и др.). Водоросли хлорелла и сценедесмус нуждаются в нейтральной среде, их клетки имеют достаточно плотную целлюлозную стенку, в результате чего хуже перевариваются в организме животных, чем спирулина, которую выращивают в щелочных озерах. С 1 га водной поверхности можно получать до 70 т сухой биомассы в год, что превышает выход биомассы при возделывании пшеницы, риса, сои, кукурузы. Содержание белков в клетках хлореллы и сценедесмуса составляет около 55 % (в пересчете на сухое вещество), а в клетках спирулины – 65 %. Водоросли хорошо сбалансированы по аминокислотному составу (кроме метиотина), в них содержится довольно много полиненасыщенных жирных кислот и β-каротина. При скармливании спирулины животным не обнаружено аномалий и патологических эффектов, обеспечивается норма скорости роста. Белковая масса из клеток водорослей поступает в продажу в виде суспензии, сухого порошка или пастообразного препарата. Процесс отделения клеток водорослей от массы воды – наиболее трудоемкая стадия. ^ Микроскопические грибы рода Rhizopus sp. используют для твердофазной ферментизации соевых бобов. Через три дня мицелий гриба разрастается и связывает бобы в корж, содержащий до 40 % белка. В Индонезии такой корж жарят и используют в супах как заменитель мяса. Такой продукт называют «темпех». Подобным образом в странах Африки и Востока ферментизируют различные зернобобовые культуры. Преимуществом твердофазной ферментизации является снижение энергетических затрат, недостатком – низкая продуктивность. Различные мицелиальные грибы выращивают на крахмальных (зерновых) материалах, кожуре цитрусовых, соломе, отрубях, шелухе. Используют их либо для обогащения белками кормов, либо из полученной биомассы выделяют ферменты. Для получения пищевого продукта микопротеина культивируют гриб Fusarium graminearum. Его выращивают на дешевом глюкозном сиропе, полученном путем гидролиза пшеничного или кукурузного крахмала. Микопротеин хорошо переваривается. Ему придают консистенцию и аромат мяса, ветчины, кур, рыбы. Продукт долго сохраняет аромат и не дает усушки в процессе кулинарной подготовки. Промышленно выпускается в Великобритании. ^ Каждое из множества разнообразных веществ создается в клетке в строго необходимых для роста пропорциях в результате ферментативных реакций. Координация химических превращений, обеспечивающая экономичность метаболизма, осуществляется у микроорганизмов тремя отдельными механизмами: – регуляцией активности ферментов, в том числе ретроингибированием; – регуляцией объема синтеза ферментов (индукция и репрессия биосинтеза ферментов); – катаболитной репрессией. Ретроингибирование – это ингибирование по принципу обратной связи. При наличии в среде специфического субстрата начинает работать определенный фермент. Когда в результате многоступенчатых превращений накапливается конечный метаболит, то он тормозит работу фермента. С помощью этого механизма конечные продукты саморегулируют свой биосинтез:  .Если продуцент выращивать на среде, содержащей аналог метаболита или антиметаболит, который не включаются в обмен веществ, то рост организмов будет подавляться. В этих условиях выживают лишь некоторые клетки. Выжившие мутанты будут обладать дефектами в механизме регулирования активности фермента по принципу обратной связи, поэтому они не чувствительны к концентрации конечного продукта и способны к сверхсинтезу. Все биологические реакции осуществляются с помощью ферментов. Ферменты, содержащиеся в микроорганизмах, можно разделить на три группы:
висит от состава питательной среды (например, ферменты гликолиза);
синтезируются в ответ на появление в питательной среде индукторов – субстратов или их структурных аналогов;
могут вызывать замедление или остановку всех ферментов соответствующего пути. Это явление называется репрессией.  .Если концентрация конечного продукта снижается до определенного очень низкого уровня, то происходит дерепрессия ферментов, то есть скорость их биосинтеза увеличивается до необходимой величины. Если в питательной среде присутствуют несколько различных источников углерода, то клетки микроорганизма вырабатывают ферменты для усвоения только одного, более предпочтительного. После его полного исчерпания происходит экспрессия ферментов метаболизма другого источника углерода. Это явление получило название катаболитной репрессии. Таким образом, один источник углерода подавляет биосинтез ферментов, обеспечивающих метаболизм другого источника углерода. |
отлично
2
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям