Kandungan
Penanaman mikroorganisma secara besar-besaran sebagai sumber protein langsung untuk pemakanan manusia dan haiwan dianggap sebagai cara untuk menyelesaikan masalah kekurangan makanan di Jerman sejak Perang Dunia Pertama. Proses teknologi untuk penanaman ragi bir dikembangkan, yang, setelah diproses dan dikeringkan, ditambahkan ke sup dan sosis. Semasa Perang Dunia Kedua, proses-proses ini sudah mapan.
Ungkapan "protein organisma uniselular" muncul pada tahun 60an. berkaitan dengan biomas bakteria (terutamanya ragi), yang digunakan sebagai komponen makanan haiwan dan manusia. Yang sangat menarik adalah kenyataan bahawa medium nutrien untuk penanaman bakteria sering menjadi sisa pertanian: kue bit gula dalam pengeluaran gula, kue bunga matahari dalam pengeluaran minyak sayuran, whey dalam pengeluaran keju, serpihan kayu dan habuk papan, dll. .
Minat terhadap masalah ini semakin meningkat setelah terbitnya hasil penyelidikan yang menunjukkan kemungkinan menghasilkan pekat protein berdasarkan hidrokarbon. Syarikat minyak membiayai pengembangan kajian ini, bukan hanya karena penggunaan hidrokarbon, tetapi juga disebabkan oleh hasil ujian makanan dan prospek pemasaran yang baik.
Tanaman pekat protein berskala besar pertama dikembangkan oleh usaha sama antara British Petroleum (UK) dan Italprotein (Itali) pada tahun 1975, dengan kapasiti 100,000 t / tahun; bahan mentahnya adalah parafin biasa. Jepun juga menangani masalah ini, 8 kilang dengan kapasiti 1500 tan protein / tahun dibina. Walau bagaimanapun, minat terhadap pengeluaran protein dalam organisma bersel tunggal pada tahun 70-an. menurun sedikit; sebahagiannya disebabkan oleh keadaan pertanian yang baik pada tahun-tahun tersebut, tetapi terutamanya disebabkan oleh teknologi yang tidak sempurna yang tidak mengeluarkan sebilangan bahan toksik dari produk akhir.
Pada tahun 80an. Syarikat Jerman "Hoechst", yang terkenal di pasaran untuk teknologi tinggi, telah mengembangkan proses untuk mendapatkan pekat protein berkualiti tinggi. Pada tahun 80an. salah satu pengeluar protein terkemuka di dunia ialah USSR dengan asas bahan mentahnya yang tidak habis-habisnya. Sebuah kilang telah dibina di Finland menggunakan Paecilomyces dalam efluen sulfit dari kilang kertas; kapasiti kilang - 10,000 tan protein / tahun.
Di negara-negara EEC, kira-kira 25 juta tan pekat protein dihasilkan setiap tahun. Angka-angka ini menunjukkan keuntungan syarikat. Makanan ternakan menjadi mahal kerana pegangan tanah yang terhad dan kerana beberapa sebab lain. Protein organisma uniselular mempunyai kelebihan yang sangat besar: kadar pembiakan yang tinggi, ketersediaan bahan mentah, penyelesaian masalah pembuangan sisa banyak perusahaan, dll.
Di samping itu, protein mempunyai komposisi yang tetap dan dapat dihasilkan semula, mudah untuk memperkuatnya, menambah elemen mikro yang diperlukan; mereka juga mudah dibuat dalam bentuk butiran atau tablet, dan penyimpanan jauh lebih mudah daripada menyimpan tanaman atau makanan lain.
Walau bagaimanapun, pengeluar protein tidak menganggap produk mereka sebagai pengganti protein dalam diet haiwan: pekat protein berfungsi sebagai bahan tambahan untuk memberi makan, menjadikannya lebih murah dan meningkatkan kualitinya. Akan tetapi, perlu diperhatikan bahawa pengeluaran suplemen protein tidak berkembang secepat yang diramalkan pada tahun 60-an dan 70-an.Hakikatnya adalah bahawa keperluan keselamatan teknologi menjadi lebih ketat, yang mesti mengambil kira hasil dari semua ujian toksikologi dan makanan yang diperlukan.
Anda harus berhati-hati dengan penggunaan pekat protein dalam pemakanan manusia. Namun, penggunaannya untuk menyelesaikan masalah pemakanan penduduk dunia tidak ada alternatif, kerana ramalan menunjukkan bahawa pertumbuhan penduduk tidak sesuai dengan pertumbuhan produk makanan. Adalah selamat untuk mengatakan bahawa perkembangan mikroorganisma dalam pemakanan manusia baru bermula.
Mikroorganisma mula digunakan dalam penghasilan produk protein jauh sebelum kemunculan mikrobiologi. Cukuplah menyebutkan semua jenis keju, serta produk yang diperoleh dengan fermentasi kacang soya. Dalam kedua kes pertama dan kedua, protein adalah asas pemakanan. Semasa pengembangan produk ini, dengan penyertaan mikroba, berlaku perubahan besar terhadap sifat bahan mentah yang mengandungi protein.
Hasilnya adalah produk makanan yang dapat disimpan lebih lama (keju) atau lebih senang dimakan (kacang tau). Mikroba berperanan dalam pengeluaran beberapa produk daging untuk penyimpanan. Jadi, dalam pembuatan beberapa jenis sosej, penapaian asam digunakan, biasanya dengan penyertaan kompleks bakteria asid laktik. Asid yang dihasilkan menyumbang kepada pengawetan produk dan menyumbang kepada pembentukan rasa istimewa.
Ini mungkin membatasi penggunaan mikroorganisma dalam pemprosesan protein. Kemungkinan bioteknologi moden dalam industri ini kecil, kecuali pembuatan keju. Perkara lain adalah penanaman dan pengumpulan jisim mikroba, diproses menjadi makanan: di sini bioteknologi dapat mewujudkan dirinya secara keseluruhan.
Penghasilan protein organisma unisel
Bagi banyak petunjuk penting, biomassa mikroorganisma boleh mempunyai nilai pemakanan yang sangat tinggi. Sebilangan besarnya, nilai ini ditentukan oleh protein: pada kebanyakan spesies, jumlah ini membentuk sebahagian besar jisim sel kering. Selama beberapa dekad, prospek untuk meningkatkan bahagian protein mikroba dalam keseimbangan jumlah protein yang dihasilkan di seluruh dunia telah dibincangkan dan diselidiki secara aktif.
Penghasilan protein tersebut melibatkan penanaman mikroorganisma tertentu secara besar-besaran yang dikumpulkan dan diproses menjadi makanan. Untuk mewujudkan transformasi substrat menjadi biomassa mikroba sepenuhnya, diperlukan pendekatan pelbagai aspek. Menanam mikroba untuk makanan menarik kerana dua sebab. Pertama, tumbuh lebih cepat daripada tumbuh-tumbuhan dan haiwan: masa untuk menggandakan bilangannya diukur dalam beberapa jam. Ini memendekkan masa yang diperlukan untuk menghasilkan sejumlah makanan.
Kedua, bergantung pada mikroorganisma yang tumbuh, pelbagai jenis bahan mentah dapat digunakan sebagai substrat. Bagi substrat, di sini anda boleh pergi ke dua arah utama: memproses produk buangan berkualiti rendah atau memberi tumpuan kepada karbohidrat yang tersedia dan mendapatkan biojisim mikrob yang mengandungi protein berkualiti tinggi daripadanya.
Memperolehi protein mikroba pada metanol
Kelebihan utama substrat ini adalah ketulenannya yang tinggi dan ketiadaan kekotoran karsinogenik, kelarutan yang baik dalam air, turun naik yang tinggi, yang memudahkan untuk mengeluarkan sisa dari produk siap. Biomassa yang diperoleh pada metanol tidak mengandungi kekotoran yang tidak diingini, yang memungkinkan untuk mengecualikan tahap pemurnian dari skema teknologi.
Walau bagaimanapun, perlu dipertimbangkan semasa proses ciri-ciri metanol seperti mudah terbakar dan kemungkinan pembentukan campuran letupan dengan udara.
Kedua-dua jenis ragi dan bakteria telah dikaji sebagai pengeluar yang menggunakan metanol dalam metabolisme konstruktif.Dari ragi, Candida boidinii, Hansenula polymorpha dan Piehia pastoris disyorkan untuk pengeluaran, keadaan optimum yang (suhu 34-37 ° C, pH 4.2-4.6) memungkinkan proses tersebut dijalankan dengan pekali ekonomi asimilasi substrat hingga 0.40 pada aliran kelajuan dalam lingkungan 0.12-0.16 h-1.
Di antara kultur bakteria, Methylomonas clara, Pseudomonas rosea dan lain-lain digunakan, mampu berkembang pada suhu 32-34 ° C, pH 6.0-6.4 dengan pekali ekonomi asimilasi substrat hingga 0.55 pada kadar aliran hingga 0.5 jam -1.
Ciri-ciri proses penanaman sebahagian besarnya disebabkan oleh ketegangan pengeluar yang digunakan (ragi atau bakteria) dan keadaan asepsis. Sebilangan syarikat asing menawarkan untuk menggunakan ketegangan ragi dan melakukan penanaman tanpa adanya asepsis yang ketat. Dalam kes ini, proses teknologi dilakukan dalam fermenter jenis ejeksi dengan produktiviti 75 tan protein per hari, dan penggunaan metanol khusus adalah 2.5 tan / tan protein.
Semasa menanam ragi dalam keadaan aseptik, disyorkan radas jenis udara atau udara dengan kapasiti 75-100 tan protein / hari dengan penggunaan metanol hingga 2.63 tan / tan protein. Dalam kedua kes tersebut, proses penanaman dilakukan dalam satu tahap, tanpa tahap "pematangan", dengan kepekatan substrat yang rendah (8-10 g / l).
Di sejumlah negara, strain bakteria digunakan sebagai pengeluar, proses ini dilakukan dalam keadaan aseptik pada fermentasi udara atau jet dengan kapasitas 100-300 tan / hari dan penggunaan metanol hingga 2, 3 tan / tan protein. Fermentasi dilakukan dalam satu langkah pada kepekatan alkohol rendah (hingga 12 g / l), dengan tahap penggunaan metanol yang tinggi.
Yang paling menjanjikan dari segi reka bentuknya adalah fermenter jet Institut Kimia Teknikal (Jerman). Fermenter dengan isipadu 1000 m terdiri daripada bahagian yang terletak satu di atas yang lain dan saling dihubungkan oleh limpahan poros.
Medium fermentasi dari bahagian bawah fermenter melalui saluran paip tekanan dibekalkan oleh pam edaran sentrifugal ke limpahan poros atas, yang melaluinya ke bahagian bawah, sambil menyedut udara dari saluran gas. Oleh itu, medium mengalir dari bahagian ke bahagian, sentiasa menyedut bahagian udara yang baru. Jet jatuh di limpahan lombong memberikan pengudaraan medium secara intensif.
Medium nutrien terus dibekalkan ke kawasan limpahan poros atas, dan suspensi mikroba dikeluarkan dari litar jauh. Pada tahap pengasingan untuk semua jenis pengeluar, pemisahan granulasi disediakan untuk mendapatkan produk jadi dalam butiran.
Ragi makanan yang diperoleh pada metanol mempunyai komposisi berikut (dalam%): protein mentah 56-62; lipid 5-6; abu 7-11; kelembapan 8-10; asid nukleik 5-6. Biomas bakteria dicirikan oleh komposisi berikut (dalam%): protein mentah 70-74; lipid 7-9; abu 810; asid nukleik 10-1h; kelembapan 8-10.
Selain metanol, etanol digunakan sebagai bahan mentah berkualiti tinggi, yang mempunyai ketoksikan rendah, kelarutan yang baik dalam air, dan sejumlah kecil kekotoran.
Ragi (Candida utilis, Sacharomyces lambica, Hansenula anomala, Acinetobacter calcoaceticus) boleh digunakan sebagai mikroorganisma yang menghasilkan protein pada etil alkohol sebagai satu-satunya sumber karbon. Proses penanaman dilakukan dalam satu tahap pada fermenter dengan ciri pemindahan jisim yang tinggi pada kepekatan etanol tidak lebih dari 15 g / l.
Ragi yang ditanam etanol mengandungi (dalam%): protein kasar - 60-62; lipid - 2-4; abu - 8-10; kelembapan - hingga 10.
Memperolehi zat protein dari bahan mentah karbohidrat
Dari segi sejarah, salah satu substrat pertama yang digunakan untuk memperoleh biojisim makanan adalah hidrolisat sisa tumbuhan, prehydralizat dan minuman keras sulfit - produk sisa dari industri pulpa dan kertas.
Minat bahan mentah karbohidrat sebagai sumber karbon yang boleh diperbaharui utama juga meningkat dengan ketara dari sudut pandang alam sekitar, kerana ia dapat menjadi asas untuk mewujudkan teknologi bebas sampah untuk memproses produk kilang.
Kerana fakta bahawa hidrolisis adalah substrat kompleks yang terdiri daripada campuran heksosa dan pentosa, jenis ragi C. utilis, C. scottii dan C.tropicalis, yang, bersama dengan heksosa, mampu mengasimilasi pentosa, serta memindahkan kehadiran furfural dalam medium.
Komposisi medium nutrien, dalam hal penanaman pada bahan makanan hidrokarbon, berbeza secara signifikan dari yang digunakan untuk menanam mikroorganisma pada substrat hidrokarbon. Dalam hidrolisis dan sulfat lye terdapat sejumlah kecil unsur surih yang diperlukan untuk pertumbuhan yis. Jumlah nitrogen, fosforus dan kalium yang hilang diperkenalkan dalam bentuk larutan umum garam ammophos, kalium klorida dan ammonium sulfat.
Fermentasi dilakukan dalam alat pengangkat udara yang dirancang oleh Lefrancois-Marillet dengan volume 320 dan 600 m3. Proses penanaman ragi dilakukan dalam mod berterusan pada pH 4.2-4.6. Suhu optimum ialah dari 30 hingga 40 ° C.
Ragi makanan yang diperoleh melalui penanaman pada hidrolisis bahan mentah tumbuhan dan minuman keras sulfit mempunyai komposisi berikut (dalam%): protein - 43-58; lipid - 2.3-3.0; karbohidrat - 11-23; abu - sehingga 11; kelembapan - tidak lebih daripada 10.
Salah satu substrat yang menjanjikan dalam pengeluaran biojisim makanan adalah hidrolisis gambut, yang mengandungi sejumlah besar monosakarida dan asid organik yang mudah dicerna. Selain itu, hanya sejumlah kecil superfosfat dan kalium klorida yang ditambahkan ke medium nutrien. Sumber nitrogen adalah air ammonia.
Dari segi kualiti, biojisim makanan yang diperoleh dari hidrolisat gambut melebihi ragi yang ditanam pada sisa tanaman.
L.V. Timoshchenko, M.V. Chubik
Keperluan untuk substrat nutrien,
digunakan dalam proses bioteknologi. Semula jadi
bahan mentah asal tumbuhan. Membazir
pelbagai industri sebagai bahan mentah untuk proses bioteknologi.
Substrat kimia dan petrokimia digunakan sebagai
bahan mentah untuk bioteknologi.
Penghasilan protein mikroorganisma bioteknologi industri
Substrat untuk penanaman mikroorganisma untuk mendapatkan protein
Mikroorganisma menggunakan pelbagai jenis substrat sebagai sumber bahan dan tenaga - parafin dan penyulingan minyak biasa, gas asli, alkohol, hidrolisis sayur-sayuran dan sisa industri.
Untuk pertumbuhan mikroorganisma untuk protein, lebih baik mempunyai substrat yang kaya dengan karbon, tetapi murah. Keperluan ini dipenuhi sepenuhnya oleh parafin minyak biasa (tanpa cabang). Hasil biojisim dapat dicapai ketika menggunakannya hingga 100% jisim substrat. Kualiti produk bergantung pada kesucian parafin. Apabila menggunakan parafin dengan ketulenan yang mencukupi, jisim ragi yang dihasilkan dapat berjaya digunakan sebagai sumber protein tambahan dalam diet haiwan. Loji ragi makanan besar pertama di dunia dengan kapasiti 70,000 tan setahun. dilancarkan pada tahun 1973 di USSR. Sebagai bahan mentah, n-alkana yang diasingkan dari minyak dan beberapa jenis ragi yang dapat tumbuh dengan cepat pada hidrokarbon digunakan: Candida maltosa, Candida guilliermondii, dan Candida lipolytica. Di masa depan, sampah dari penapisan minyak yang berfungsi sebagai bahan mentah utama untuk pengeluaran protein ragi, yang berkembang pesat pada pertengahan 1980-an. melebihi 1 juta tan setahun, dan protein makanan USSR diterima dua kali lebih banyak daripada semua negara lain di dunia. Namun, pada masa akan datang, skala pengeluaran protein ragi dari hidrokarbon minyak menurun dengan mendadak. Ini berlaku baik akibat krisis ekonomi tahun 90-an, dan kerana sejumlah masalah khusus yang berkaitan dengan pengeluaran ini. Salah satunya adalah keperluan membersihkan produk makanan siap dari sisa minyak yang mempunyai sifat karsinogenik.
Terdapat beberapa kawasan di negara kita yang sesuai untuk menanam kacang soya, yang merupakan sumber makanan tambahan protein. Oleh itu ditubuhkanpengeluaran besar-besaran ragi makanan pada n-parafin... Terdapat beberapa kilang dengan kapasiti dari 70 hingga 240 ribu tan setahun.Parafin halus cecair digunakan sebagai bahan mentah.
Metil alkohol dianggap sebagai salah satu sumber karbon yang menjanjikan untuk penanaman pengeluar protein berkualiti tinggi. Ia dapat diperoleh dengan sintesis mikroba pada substrat seperti kayu, jerami, sampah perbandaran. Penggunaan metanol sebagai substrat sukar kerana struktur kimianya: molekul metanol mengandungi satu atom karbon, sementara sintesis sebilangan besar sebatian organik dilakukan melalui molekul dua karbon. Kira-kira 25 spesies ragi, termasuk Pichia polymorpha, Pichia anomala, Yarrowia lipolytica, dapat tumbuh pada metanol sebagai satu-satunya sumber karbon dan tenaga. Bakteria dianggap sebagai pengeluar terbaik pada substrat ini, kerana mereka boleh tumbuh pada metanol dengan penambahan garam mineral. Proses pengeluaran protein berasaskan metanol cukup menjimatkan. Menurut keprihatinan ICI (Great Britain), kos produk yang dihasilkan metanol adalah 10-15% lebih rendah daripada pengeluaran serupa berdasarkan n-parafin yang sangat dimurnikan. Produk berprotein tinggi dari metanol diperoleh oleh syarikat dari sejumlah negara maju di dunia: Great Britain, Sweden, Jerman, USA, Italy. Pengeluar protein adalah bakteria genus Methylomonas. Tumbuh bakteria metilotrofik seperti Methylophilus methylotrophus pada metanol bermanfaat kerana mereka menggunakan sebatian karbon satu dengan lebih berkesan. Apabila tumbuh pada metanol, bakteria menghasilkan lebih banyak biomas daripada ragi. Reaksi pengoksidaan metanol pertama dalam ragi dikatalisis oleh oksidase, dan dalam prokariota metilotropik - oleh dehidrogenase. Kerja kejuruteraan genetik sedang dijalankan untuk memindahkan gen metanol dehidrogenase dari bakteria ke ragi. Ini akan menggabungkan kelebihan teknologi ragi dengan kecekapan pertumbuhan bakteria.
Penggunaan etanol sebagai substrat menghilangkan masalah membersihkan biojisim dari produk metabolik yang tidak normal dengan bilangan atom karbon yang ganjil. Kos pengeluaran sedemikian agak tinggi. Biomas berasaskan etanol dihasilkan di Czechoslovakia, Sepanyol, Jerman, Jepun, dan Amerika Syarikat.
Di Amerika Syarikat, Jepun, Kanada, Jerman, Britain, proses teknologi untuk mendapatkan protein menggunakan gas asli telah dikembangkan. Hasil biomas dalam kes ini boleh menjadi 66% daripada berat substrat. Prosesnya, yang dikembangkan di UK, menggunakan budaya campuran bakteria Methylomonas yang memetabolismekan metana, Hypomicrobium dan Pseudomonas yang memetabolismekan metanol, dan dua jenis bakteria bukan metilotropik. Budaya ini dicirikan oleh kadar pertumbuhan dan produktiviti yang tinggi. Kelebihan utama metana (by the way, komponen utama gas asli) adalah ketersediaan, kos yang relatif rendah, kecekapan penukaran tinggi menjadi biomas oleh mikroorganisma pengoksidaan metana, kandungan protein dalam biomas yang penting, seimbang dalam komposisi asid amino. Bakteria yang tumbuh di metana bertolak ansur dengan persekitaran berasid dan suhu tinggi dengan baik, dan oleh itu tahan terhadap jangkitan.
Karbon mineral - karbon dioksida juga boleh menjadi substrat untuk sintesis mikroba. Karbon teroksidasi dalam kes ini berjaya dikurangkan oleh mikroalga menggunakan tenaga suria dan bakteria pengoksidaan hidrogen menggunakan hidrogen. Suspensi alga digunakan untuk makanan ternakan. Untuk operasi tumbuh-tumbuhan alga, diperlukan keadaan iklim yang stabil - suhu udara tetap dan intensiti cahaya matahari.
Pengeluaran protein dengan bantuan bakteria pengoksidaan hidrogen, yang berkembang kerana pengoksidaan hidrogen oleh oksigen atmosfera, adalah yang paling menjanjikan. Tenaga yang dikeluarkan dalam proses ini digunakan untuk asimilasi karbon dioksida. Sebagai peraturan, bakteria genus Hydrogenomonas digunakan untuk mendapatkan biomas. Pada mulanya, minat terhadap mereka timbul semasa pengembangan sistem sokongan hidup tertutup, dan kemudian mereka mulai dikaji dari sudut penggunaannya sebagai pengeluar protein berkualiti tinggi.Di Institut Mikrobiologi Universiti Göttingen (Jerman), kaedah untuk penanaman bakteria pengoksidaan hidrogen telah dikembangkan, di mana mungkin untuk mendapatkan 20 g bahan kering per 1 liter penggantungan sel. Mungkin pada masa akan datang, bakteria ini akan menjadi sumber utama protein mikroba diet.
Biomas tumbuhan adalah sumber karbohidrat yang sangat mudah diakses dan cukup murah untuk pengeluaran protein mikroba. Mana-mana tumbuhan mengandungi pelbagai gula. Selulosa adalah polisakarida yang terdiri daripada molekul glukosa. Hemicellulose terdiri daripada sisa arabinosa, galaktosa, mannose, fruktosa. Masalahnya ialah polisakarida kayu dihubungkan oleh unit lignin oksifenilpropana tegar, polimer yang hampir tidak dapat dihancurkan. Oleh itu, hidrolisis kayu berlaku hanya dengan adanya pemangkin - asid mineral dan pada suhu tinggi. Dalam kes ini, monosakarida terbentuk - heksosa dan pentosa. Ragi ditanam pada cecair yang mengandungi pecahan gula hidrolisat. Semasa hidrolisis asid kayu, sejumlah produk sampingan terbentuk (furfural, melanin), dan, kerana suhu tinggi, karamel gula dapat terjadi. Bahan ini mengganggu pertumbuhan ragi yang normal, ia dipisahkan dari hidrolisat dan digunakan bila mungkin. Strain Candida scotti dan C. tropicalis digunakan sebagai pengeluar.
Pengeluar bahan mentah terbesar untuk industri hidrolisis adalah perusahaan pembuatan kayu, yang sampahnya mencapai puluhan juta tan setiap tahun. Malangnya, sisa pengeluaran serat roti (dari rami dan rami), pengeluaran pati kentang, pembuatan bir, buah-buahan dan sayur-sayuran, industri pengetinan, pulpa bit tidak digunakan secara rasional atau tidak sama sekali.
Kaedah untuk penukaran bio langsung produk fotosintetik dan turunannya menjadi protein menggunakan kulat memerlukan perhatian khusus. Organisme ini, kerana adanya sistem enzim yang kuat, mampu menggunakan substrat tumbuhan yang kompleks tanpa perlakuan awal. Kajian mengenai syarat-syarat untuk penukaran bio substrat tumbuhan menjadi protein mikroba sedang dijalankan secara aktif di AS, Kanada, India, Finland, Sweden, Britain, di negara kita dan negara-negara lain di dunia. Walau bagaimanapun, terdapat sedikit data dalam literatur mengenai pengeluaran protein berskala besar yang berasal dari mikroba. Yang paling terkenal dan paling maju ke tahap pelaksanaan industri adalah proses "Waterloo", yang dikembangkan di University of Waterloo di Kanada. Proses ini, berdasarkan penanaman kulat penghancur selulosa Chaetomium cellulolyticum, dapat dilakukan baik dalam kultur terendam maupun dengan metode permukaan. Kandungan protein produk akhir (miselium cendawan kering) adalah 45%. Syarikat Finland "Tampella" telah mengembangkan teknologi dan mengatur pengeluaran produk makanan protein "Pekilo" mengenai pembaziran pengeluaran pulpa dan kertas. Produk ini mengandungi hingga 60% protein dengan profil asid amino yang baik dan sejumlah besar vitamin B.
Di kebanyakan negara penghasil susu, cara tradisional menggunakan whey adalah memberi makan kepada haiwan. Tahap penukaran protein whey kepada protein haiwan sangat rendah (1700 kg whey diperlukan untuk menghasilkan 1 kg protein haiwan). Dalam 10-15 tahun kebelakangan ini, protein berkualiti tinggi telah diasingkan dari whey melalui ultrafiltrasi, yang mana pengganti susu tepung skim dan produk lain dibuat. Pekat boleh digunakan sebagai bahan tambahan makanan dan komponen makanan bayi. Whey juga digunakan untuk menghasilkan gula susu - laktosa, yang digunakan dalam industri makanan dan perubatan. Dengan semua ini, jumlah pemprosesan whey industri adalah 50-60% daripada jumlah pengeluarannya. Akibatnya, terdapat banyak kehilangan protein susu dan laktosa yang paling berharga. Lebih-lebih lagi, ada masalah pembuangan sampah, kerana proses penguraian semula jadi whey sangat lambat.Laktosa whey dapat berfungsi sebagai sumber tenaga untuk banyak jenis mikroorganisma, sebagai bahan mentah untuk pengeluaran produk sintesis mikroba (asid organik, enzim, alkohol, vitamin) dan biomas protein. Dari semua mikroorganisma yang diketahui, ragi mempunyai kadar penukaran protein whey kepada protein mikroba tertinggi. Keupayaan untuk mengasimilasi laktosa terdapat pada sekitar 20% dari semua spesies ragi yang diketahui. Laktosa penapaian ragi jarang berlaku. Katabolisme laktosa aktif adalah ciri khas ragi dari genus Kluyveromyces. Ragi ini dapat digunakan untuk mendapatkan protein makanan, etanol, sediaan β-glukosidase pada whey.
Buat pertama kalinya, ragi berasaskan whey ditanam di Jerman. Berbagai jenis saccharomycetes digunakan sebagai pengeluar. Kaedah untuk mendapatkan produk mikroba berdasarkan penggunaan laktosa sebagai monokultur dan campuran ragi dan bakteria telah dikembangkan. Pada masa ini, ragi genera Candida, Trichosporon, Torulopsis digunakan sebagai pengeluar. Dari segi nilai biologi, whey dengan ragi yang tumbuh di dalamnya melebihi bahan mentah asli dan ia boleh digunakan sebagai pengganti susu. Senarai mikroorganisma dan proses untuk mendapatkan protein dalam organisma uniselular di atas tidak lengkap. Walau bagaimanapun, potensi industri baru ini tidak dapat dimanfaatkan sepenuhnya. Di samping itu, kita belum mengetahui semua kemungkinan aktiviti mikroorganisma sebagai pengeluar protein, tetapi apabila pengetahuan kita semakin mendalam, mereka akan diperluas.
Bahan mentah dan komposisi media budaya untuk pengeluaran bioteknologi Medium nutrien memberikan aktiviti penting, pertumbuhan, pengembangan objek biologi, sintesis berkesan produk sasaran. Bahagian penting dari medium nutrien adalah air, nutrien yang membentuk larutan sejati (garam mineral, asid amino, asid karboksilik, alkohol, aldehid, dll.) Dan larutan koloid (protein, lipid, sebatian anorganik - hidroksida besi). Komponen individu dapat dalam keadaan agregat yang padat, dapat mengapung, diedarkan secara merata ke seluruh kelantangan sebagai suspensi, atau membentuk lapisan bawah.Bahan mentah untuk media budaya dalam pengeluaran bioteknologi
Bahan-bahan mentah yang digunakan untuk mendapatkan produk sasaran mestilah tidak langka, murah, dan semudah mungkin: molase adalah produk sampingan dari pengeluaran gula, komponen minyak dan gas asli, sisa pertanian, industri kayu dan industri kertas, dll. . Selalunya, sisa makanan digunakan sebagai komponen media nutrien. Molase bit - produk buangan dari pengeluaran gula dari bit, kaya dengan bahan organik dan mineral yang diperlukan untuk pengembangan mikroorganisma. Ia mengandungi 45-60% sukrosa, 0,25-2,0% gula terbalik, 0,2-3,0% raffinose. Di samping itu, molase mengandungi asid amino, asid organik dan garamnya, betaine, mineral, dan beberapa vitamin. Digunakan untuk pengeluaran industri asid sitrik, etanol dan produk lain. Molase stillage adalah pembaziran pengeluaran molase-alkohol. Komposisi kimia vinasse bergantung pada komposisi molase asli dan berbeza-beza. Mengikut komposisi kimianya, tetes molase adalah bahan mentah yang lengkap untuk pengeluaran ragi makanan, yang tidak memerlukan penambahan zat pertumbuhan, kerana mengandungi jumlah vitamin yang mencukupi. Kandungan bahan kering di kawasan pegunungan semula jadi adalah 8-12%, dalam keadaan pegun tersejat - 53%. Pijat bijirin dan kentang adalah pembaziran pengeluaran alkohol. Kandungan bahan kering yang larut biasanya 2.5-3.0%, termasuk 0.2-0.5% bahan pengurang, ada sumber nitrogen dan unsur surih. Ia digunakan untuk mendapatkan protein mikroba. Sisa pembuatan bir (biji-bijian bir dan tauge malt) dan sisa barli yang tidak dicincang adalah sumber karbohidrat yang mudah dicerna tetapi kecil untuk penghasilan protein mikroba. Untuk pengeluaran ragi makanan, bahan mentah ini dihidrolisis dengan tepat dan dimasukkan ke dalam medium nutrien dalam nisbah 8: 0.2: 0.05 (pelet: pucuk: sisa barli). Dedak gandum adalah sisa pengeluaran penggilingan, ia digunakan untuk penyediaan media nutrien dalam kaedah penanaman fasa pepejal. Mereka mempunyai komposisi kimia yang kaya dan dapat digunakan sebagai satu-satunya komponen medium nutrien. Oleh kerana dedak gandum adalah produk yang mahal, ia dicampurkan dengan komponen yang lebih murah: habuk papan, tauge malt, buah buah, dll. Whey adalah pembaziran dari pengeluaran keju, keju kotej dan kasein. Sehubungan dengan itu, terdapat perbezaan antara keju, keju kotej dan kasein whey. Dari segi komposisi kimia dan nilai tenaga, produk ini dianggap "separuh susu". Susu whey sangat kaya dengan pelbagai sebatian aktif secara biologi, sisa keringnya mengandungi rata-rata 70-80% laktosa, 7-15% zat protein, 2-8% lemak, 8-10% garam mineral. Di samping itu, whey mengandungi sejumlah besar hormon, asid organik, vitamin dan unsur surih. Kehadiran sumber karbon mudah diasimilasi oleh banyak jenis mikroorganisma dalam whey susu, serta pelbagai faktor pertumbuhan, menjadikannya salah satu media nutrien yang paling berharga untuk mendapatkan produk sintesis mikroba, misalnya, untuk pengeluaran sediaan protein pada skala perindustrian. Yang sangat penting adalah hakikat bahawa penggunaan whey susu tidak memerlukan penyediaan kompleks yang khusus, dan cairan kultur setelah pertumbuhan mikroorganisma dapat digunakan untuk tujuan makanan dan makanan tanpa diproses.
Pengeluaran biojisim mikrob adalah pengeluaran mikrobiologi terbesar. Biomas mikroba boleh menjadi makanan tambahan protein yang baik untuk haiwan kesayangan, burung dan ikan. Pengeluaran biojisim mikrob sangat penting bagi negara-negara yang tidak menanam soya secara besar-besaran (tepung soya digunakan sebagai aditif makanan protein tradisional).
Semasa memilih mikroorganisma, kadar pertumbuhan spesifik dan hasil biomassa pada substrat tertentu, kestabilan semasa penanaman berterusan, dan ukuran sel diambil kira. Sel ragi lebih besar daripada bakteria dan lebih mudah dipisahkan dari cecair dengan sentrifugasi. Mutan ragi poliploid sel besar boleh ditanam. Pada masa ini, hanya dua kumpulan mikroorganisma yang diketahui mempunyai sifat yang diperlukan untuk pengeluaran industri berskala besar: mereka adalah ragi Candida pada n-alkana (hidrokarbon normal) dan bakteria Methylophillus methylotrophus pada metanol.
Mikroorganisma boleh ditanam pada media nutrien lain: pada gas, minyak, arang batu, bahan kimia, makanan, anggur dan vodka, industri kayu. Manfaat ekonomi menggunakannya adalah jelas. Jadi, satu kilogram minyak yang diproses oleh mikroorganisma memberikan satu kilogram protein, dan, katakanlah, satu kilogram gula - hanya 500 gram protein. Komposisi asid amino protein ragi secara praktikalnya tidak berbeza dengan yang diperoleh daripada mikroorganisma yang ditanam pada media karbohidrat konvensional. Ujian biologi sediaan yang dibuat dari ragi yang ditanam pada hidrokarbon, yang dilakukan di negara kita dan di luar negara, menunjukkan bahawa mereka sama sekali tidak mempunyai kesan berbahaya pada organisma haiwan yang diuji. Eksperimen telah dilakukan pada beberapa generasi puluhan ribu haiwan makmal dan ternakan. Ragi yang tidak diproses mengandungi lipid dan asid amino yang tidak spesifik, amina biogenik, polisakarida dan asid nukleik, dan kesannya pada tubuh masih kurang difahami. Oleh itu, dicadangkan untuk mengasingkan protein dari ragi dalam bentuk yang murni secara kimia.Membebaskannya dari asid nukleik juga menjadi mudah.
Dalam proses bioteknologi moden berdasarkan penggunaan mikroorganisma, ragi, kulat lain, bakteria dan alga mikroskopik berfungsi sebagai penghasil protein.
Dari sudut teknologi, ragi adalah yang terbaik dari mereka. Kelebihan mereka terutama terletak pada kebolehan pembuatan: ragi mudah tumbuh dalam keadaan pengeluaran. Mereka dicirikan oleh kadar pertumbuhan yang tinggi, ketahanan terhadap mikroflora luar, dapat mengasimilasikan sebarang sumber makanan, mudah dipisahkan, dan tidak mencemarkan udara dengan spora. Sel ragi mengandungi hingga 25% bahan kering. Komponen biomassa ragi yang paling berharga adalah protein, yang, dari segi komposisi asid amino, melebihi protein bijirin bijirin dan hanya sedikit lebih rendah daripada protein susu dan makanan ikan. Nilai biologi protein ragi ditentukan oleh kehadiran sejumlah besar asid amino penting. Dari segi kandungan vitamin, ragi melebihi semua makanan protein, termasuk tepung ikan. Selain itu, sel ragi mengandungi unsur surih dan sejumlah besar lemak, yang dikuasai oleh asid lemak tak jenuh. Semasa memberi makan ragi makanan kepada sapi, hasil susu dan kandungan lemak dalam susu meningkat, dan kualiti bulu bertambah baik pada haiwan bulu. Yang menarik adalah ragi yang mempunyai enzim hidrolitik dan mampu tumbuh pada polisakarida tanpa hidrolisis awalnya. Penggunaan ragi seperti itu akan mengelakkan tahap hidrolisis sisa buangan yang mengandungi polisakarida yang mahal. Lebih daripada 100 spesies ragi diketahui tumbuh subur sebagai satu-satunya sumber karbon. Di antara mereka, dua spesies sangat dikenali, yang membentuk glukoamilase dan β-amilase, tumbuh pada pati dengan pekali ekonomi yang tinggi dan bukan sahaja dapat mengasimilasi, tetapi juga pati fermentasi: Schwanniomyces occidentalis dan Saccharomycopsis fibuliger. Kedua-dua spesies ini adalah pengeluar enzim protein dan amilolitik yang menjanjikan pada sisa yang mengandungi kanji. Pencarian sedang dijalankan untuk ragi yang dapat memecah selulosa asli. Selulase telah dijumpai di beberapa spesies, misalnya, di Trichosporon pullulans, tetapi aktiviti enzim ini rendah dan tidak perlu dibicarakan mengenai penggunaan industri ragi seperti itu. Ragi dari genus Kluyveromyces tumbuh dengan baik pada inulin, bahan simpanan utama umbi artichoke Yerusalem, tanaman makanan penting yang juga dapat digunakan untuk mendapatkan protein ragi.
Baru-baru ini, bakteria mula digunakan sebagai pengeluar protein, yang mempunyai kadar pertumbuhan yang tinggi dan mengandung hingga 80% protein dalam biomas. Bakteria dapat memilih dengan baik, yang memungkinkan untuk mendapatkan tekanan yang sangat produktif. Kelemahan mereka adalah pemendapan yang sukar disebabkan oleh ukuran sel yang kecil, kepekaan yang signifikan terhadap jangkitan fag, dan kandungan asid nukleik yang tinggi dalam biomas. Keadaan terakhir ini tidak menguntungkan hanya jika penggunaan makanan dari produk tersebut dipertimbangkan. Tidak perlu mengurangkan kandungan asid nukleik dalam biomassa yang digunakan untuk makanan haiwan, kerana asid urik dan garamnya yang terbentuk semasa pemusnahan asas nitrogen diubah dalam tubuh haiwan menjadi allantoin, yang mudah dikeluarkan dalam air kencing. Pada manusia, lebihan garam asid urik dapat menyumbang kepada perkembangan sejumlah penyakit.
Kumpulan pengeluar protein seterusnya adalah cendawan. Mereka menarik perhatian para penyelidik kerana kemampuan mereka untuk menggunakan bahan mentah organik yang paling beragam: molase, susu whey, jus tanaman dan akar, lignin - dan sisa pepejal yang mengandung selulosa dari industri makanan, kerja kayu, dan hidrolisis. Miselium cendawan kaya dengan zat protein, yang paling dekat dengan protein soya dari segi kandungan asid amino penting. Pada masa yang sama, protein cendawan kaya dengan lisin, asid amino utama yang hilang dalam protein bijirin.Ini memungkinkan untuk merumuskan campuran makanan dan makanan seimbang berdasarkan biomassa gandum dan cendawan. Protein cendawan mempunyai nilai biologi yang cukup tinggi dan diserap oleh badan dengan baik.
Struktur berserat dari budaya yang ditanam juga merupakan faktor positif. Ini membolehkan anda meniru tekstur daging, dan dengan bantuan pelbagai bahan tambahan, warna dan baunya. Miselium cendawan biasanya disimpan beku.
Kulat menggunakan glukosa dan nutrien lain sebagai substrat, dan garam amonia dan amonium adalah sumber nitrogen yang biasa. Setelah selesai tahap fermentasi, kultur tersebut menjalani rawatan panas untuk mengurangkan kandungan asid ribonukleat, dan kemudian miselium dipisahkan dengan penyaringan vakum.
Alga juga boleh berfungsi sebagai sumber zat protein. Dengan kaedah pemakanan dan pembentukan biomassa fototropik, mereka menggunakan karbon dioksida atmosfera. Alga ditanam, sebagai peraturan, di lapisan permukaan kolam, di mana sebanyak protein dapat diperoleh dari seluas 0.1 hektar dari 14 hektar kacang. Protein alga sesuai bukan sahaja untuk makanan, tetapi juga untuk tujuan makanan.
Akhirnya, pengeluar protein yang baik adalah duckweed, yang mengumpulkan protein hingga 45% dari berat kering, serta hingga 45% karbohidrat. Walau bagaimanapun, walaupun saiznya kecil, mereka bukan milik pengeluar protein (mikroorganisma) yang disebutkan di atas, kerana mereka bukan sahaja organisma multisel, tetapi juga tergolong dalam tanaman yang lebih tinggi.
KEMENTERIAN PENDIDIKAN UNIVERSITI NEGERI SYKTYVKAR NEGERI PERSEKUTUAN RUSIA Jabatan Abstrak Botani mengenai topik: PENGELUARAN PROTEIN
Pelakon: pelajar 243 gr.
Aniskina Maria
Pensyarah: Ph.D., Profesor Madya,
Shergina N.N.
Syktyvkar 2000
KANDUNGAN _______ 2
PENGENALAN __________ 3
1. Protein organisma uniselular
1.1.Mendapatkan protein mikroba pada alkohol rendah__ 4
1.2. Mendapatkan zat protein dari bahan mentah karbohidrat ____ 7
2. Protein cendawan (mikoprotein) ________ 8
RUJUKAN _______ 10
PENGENALAN
Mikroorganisma mula digunakan dalam penghasilan produk protein jauh sebelum kemunculan mikrobiologi. Cukuplah menyebutkan semua jenis keju, serta produk yang diperoleh dengan fermentasi kacang soya. Dalam kes pertama dan kedua, protein adalah asas pemakanan. Apabila produk ini dikembangkan dengan penyertaan mikroba, berlaku perubahan mendalam terhadap sifat bahan mentah yang mengandungi protein. Hasilnya adalah produk makanan yang boleh disimpan lebih lama (keju) atau lebih senang dimakan (kacang tau). Mikroba berperanan dalam pengeluaran beberapa produk daging untuk penyimpanan. Jadi, dalam pembuatan beberapa jenis sosej, penapaian asam digunakan, biasanya dengan penyertaan kompleks bakteria asid laktik. Asid yang dihasilkan menyumbang kepada pengawetan produk dan menyumbang kepada pembentukan rasa khasnya.
Ini mungkin membatasi penggunaan mikroorganisma dalam pemprosesan protein. Kemungkinan bioteknologi moden dalam industri ini kecil, kecuali pembuatan keju. Penanaman dan pengumpulan massa mikroba yang diproses menjadi makanan adalah perkara lain: di sini bioteknologi dapat mewujudkan dirinya secara keseluruhan.
Bagi banyak petunjuk penting, biojisim mikroorganisma boleh mempunyai nilai pemakanan yang sangat tinggi. Sebilangan besarnya, nilai ini ditentukan oleh protein: pada kebanyakan spesies, jumlah ini membentuk sebahagian besar jisim sel kering. Selama beberapa dekad, prospek untuk meningkatkan bahagian protein mikroba dalam keseimbangan jumlah protein yang dihasilkan di seluruh dunia telah dibincangkan dan dikaji secara aktif.
Penghasilan protein tersebut melibatkan penanaman mikroorganisma tertentu secara besar-besaran, yang dikumpulkan dan diproses menjadi makanan. Untuk mewujudkan transformasi substrat sepenuhnya menjadi biojisim mikrob, diperlukan pendekatan pelbagai aspek. Menanam mikroba untuk makanan menarik kerana dua sebab.Pertama, tumbuh lebih cepat daripada tumbuh-tumbuhan dan haiwan: masa untuk menggandakan jumlahnya diukur dalam beberapa jam. Ini memendekkan masa yang diperlukan untuk menghasilkan sejumlah makanan. Kedua, bergantung pada mikroorganisma yang tumbuh, pelbagai jenis bahan mentah dapat digunakan sebagai substrat. Bagi substrat, di sini anda boleh pergi ke dua arah utama: memproses produk buangan berkualiti rendah atau memberi tumpuan kepada karbohidrat yang tersedia dan mendapatkan biojisim mikrob yang mengandungi protein berkualiti tinggi daripadanya.
1.1.Mendapatkan protein mikroba pada alkohol yang lebih rendah
Penanaman dalam metanol. Kelebihan utama substrat ini adalah ketulenannya yang tinggi dan ketiadaan kekotoran karsinogenik, kelarutan yang baik dalam air, turun naik yang tinggi, yang memudahkan untuk mengeluarkan sisa dari produk siap. Biomassa yang diperoleh pada metanol tidak mengandungi kekotoran yang tidak diingini, yang memungkinkan untuk mengecualikan tahap pemurnian dari skema teknologi.
Walau bagaimanapun, perlu dipertimbangkan semasa proses ciri-ciri metanol seperti mudah terbakar dan kemungkinan pembentukan campuran letupan dengan udara.
Kedua-dua jenis ragi dan bakteria telah dikaji sebagai pengeluar yang menggunakan metanol dalam metabolisme konstruktif. Dalam ragi, Candida boidinii, Hansenula polymorpha dan Piehia pastoris disyorkan untuk pengeluaran, keadaan optimum yang (t = 34-37 ° C, pH = 4.2-4.6) memungkinkan proses tersebut dilakukan dengan pekali ekonomi asimilasi substrat hingga 0.40 pada kadar aliran dalam lingkungan 0.12-0.16 h-1. Di antara kultur bakteria, Methylomonas clara, Pseudomonas rosea dan lain-lain digunakan, mampu berkembang pada t = 32-34 ° C, pH = 6.0-6.4 dengan pekali ekonomi asimilasi substrat hingga 0.55 pada kadar aliran hingga 0.5 jam ; 1.
Ciri-ciri proses penanaman sebahagian besarnya disebabkan oleh ketegangan pengeluar yang digunakan (ragi atau bakteria) dan keadaan asepsis. Sebilangan syarikat asing menawarkan untuk menggunakan ketegangan ragi dan melakukan penanaman tanpa adanya asepsis yang ketat. Dalam kes ini, proses teknologi berlaku dalam fermenter jenis ejection dengan kapasiti 75 tan ACW sehari, dan penggunaan metanol khusus adalah 2.5 t / t ACW.
Semasa menanam ragi dalam keadaan aseptik, alat jenis kolumnar atau earlift dengan kapasiti 75-100 t ACV / hari disyorkan dengan penggunaan metanol hingga 2.63 t / t ACV. Dalam kedua kes tersebut, proses penanaman dilakukan dalam satu tahap, tanpa tahap "pematangan" dengan kepekatan substrat yang rendah (8-10 g / l).
Di sejumlah negara, strain bakteria digunakan sebagai pengeluar; proses ini dilakukan dalam keadaan aseptik pada fermenter udaralifit atau jet dengan kapasiti 100-300 t / hari dan penggunaan metanol hingga 2.3 t / t ASB. Fermentasi dilakukan dalam satu tahap pada kepekatan alkohol rendah (hingga 12 g / l) dengan tahap penggunaan metanol yang tinggi.
Yang paling menjanjikan dari segi reka bentuknya adalah fermenter jet Institut Kimia Teknikal Akademi Sains Republik Demokratik Jerman. Fermenter dengan isipadu 1000m3 terdiri daripada bahagian yang terletak di atas yang lain dan saling dihubungkan oleh limpahan poros. Medium fermentasi dari bahagian bawah fermenter melalui saluran paip tekanan dibekalkan oleh pam edaran sentrifugal ke limpahan poros atas, yang melaluinya ke bahagian bawah, sambil menyedut udara dari saluran paip gas. Oleh itu, medium mengalir dari bahagian ke bahagian, sentiasa menyedut bahagian udara yang baru. Jet jatuh di limpahan lombong memberikan pengudaraan medium secara intensif.
Medium nutrien terus dibekalkan ke kawasan limpahan poros atas, dan suspensi mikroba dikeluarkan dari litar jauh. Pada tahap pengasingan untuk semua jenis pengeluar, pemisahan granulasi disediakan untuk mendapatkan produk jadi dalam butiran.
Ragi makanan yang diperoleh pada metanol mempunyai komposisi peratusan berikut: protein mentah 56-62; lipid 5-6; abu 7-11; kelembapan 8-10; asid nukleik 5-6.Biomas bakteria dicirikan oleh komposisi berikut: protein mentah 70-74; lipid 7-9; abu 8-10; asid nukleik 10-13; kelembapan 8-10.
Selain metanol, etanol digunakan sebagai bahan mentah berkualiti tinggi, yang mempunyai ketoksikan rendah, kelarutan yang baik dalam air, dan sejumlah kecil kekotoran.
Ragi (Candida utilis, Sacharomyces lambica, Hansenula anomala, Acinetobacter calcoaceticus) boleh digunakan sebagai mikroorganisma yang menghasilkan protein pada etil alkohol sebagai satu-satunya sumber karbon. Proses penanaman dilakukan dalam satu tahap pada fermenter dengan ciri pemindahan jisim yang tinggi pada kepekatan etanol tidak lebih dari 15 g / l.
Ragi yang ditanam etanol mengandungi (%): protein mentah 60-62; lipid 2-4; abu 8-10; kelembapan hingga 10.
1.2. Memperolehi zat protein dari bahan mentah karbohidrat
Dari segi sejarah, salah satu substrat pertama yang digunakan untuk memperoleh biojisim makanan adalah hidrolisat sisa tumbuhan, prehydralizat dan minuman keras sulfit - produk sisa dari industri pulpa dan kertas. Minat bahan mentah karbohidrat sebagai sumber karbon yang boleh diperbaharui utama juga meningkat dengan ketara dari sudut pandang alam sekitar, kerana ia dapat menjadi asas untuk mewujudkan teknologi bebas sampah untuk memproses produk kilang.
Kerana fakta bahawa hidrolisis adalah substrat kompleks yang terdiri daripada campuran heksosa dan pentosa, spesies ragi C.utilis, C.scottii dan C.tropicalis telah tersebar luas di kalangan strain pengeluar industri, yang, bersama dengan heksosa, mampu asimilasi pentosa, serta memindahkan kehadiran furfural di persekitaran.
Komposisi medium nutrien dalam kes penanaman pada bahan makanan hidrokarbon jauh berbeza dengan yang digunakan untuk menanam mikroorganisma pada substrat hidrokarbon. Dalam hidrolisis dan sulfat lye terdapat sejumlah kecil unsur surih yang diperlukan untuk pertumbuhan yis. Jumlah nitrogen, fosforus dan kalium yang hilang diperkenalkan dalam bentuk larutan umum garam ammophos, kalium klorida dan ammonium sulfat.
Fermentasi dilakukan dalam alat pengangkat udara yang dirancang oleh Lefrancois-Marillet dengan volume 320 dan 600 m3. Proses penanaman ragi dilakukan dalam mod berterusan pada pH 4.2-4.6. Suhu optimum ialah dari 30 hingga 40 ° C.
Ragi makanan yang diperoleh melalui penanaman pada hidrolisis bahan mentah tumbuhan dan minuman keras sulfit mempunyai komposisi berikut (%): protein 43-58; lipid 2.3-3.0; karbohidrat 11-23; abu - sehingga 11; kelembapan - tidak lebih daripada 10.
Salah satu substrat yang menjanjikan dalam pengeluaran biojisim makanan adalah hidrolisis gambut, yang mengandungi sejumlah besar monosakarida dan asid organik yang mudah dicerna. Selain itu, hanya sejumlah kecil superfosfat dan kalium klorida yang ditambahkan ke medium nutrien. Sumber nitrogen adalah air ammonia. Dari segi kualiti, biojisim makanan yang diperoleh dari hidrolisat gambut melebihi ragi yang ditanam pada sisa tanaman.
Mycoprotein adalah produk makanan yang terdiri terutamanya dari miselium kulat. Dalam penghasilannya, strain Fusarium graminearum yang diasingkan dari tanah digunakan. Mikoprotein dihasilkan hari ini di kilang perintis dengan kaedah penanaman berterusan. Glukosa dan nutrien lain digunakan sebagai substrat, dan garam ammonia dan amonium adalah sumber nitrogen. Setelah selesai tahap fermentasi, kultur tersebut menjalani rawatan panas untuk mengurangkan kandungan asid ribonukleat, dan kemudian miselium dipisahkan dengan penyaringan vakum.
Sekiranya kita membandingkan pengeluaran mikoprotein dengan sintesis protein haiwan, maka beberapa kelebihannya akan dinyatakan. Selain fakta bahawa kadar pertumbuhannya lebih tinggi di sini, transformasi substrat menjadi protein jauh lebih efisien daripada ketika makanan diasimilasi oleh binatang peliharaan. Ini ditunjukkan dalam jadual 1.
Perlu diingat bahawa makanan haiwan harus mengandungi sejumlah protein, hingga 15-20%, bergantung pada jenis haiwan dan cara mereka dipelihara.Struktur berserat dari budaya yang ditanam juga merupakan faktor positif; tekstur jisim miselium hampir dengan produk semula jadi, oleh itu, tekstur daging dapat ditiru dalam produk, dan, kerana bahan tambahan, rasanya dan warnanya. Ketumpatan produk bergantung pada panjang hyphal cendawan yang ditanam, yang ditentukan oleh kadar pertumbuhannya.
Jadual 1. Kecekapan penukaran untuk pembentukan protein untuk pelbagai haiwan dan Fusarium graminearum.
| Produk asal | Produk dan servis | ||
| Protein, g | Jumlah, g | ||
| Lembu | 1 kg makanan | 14 | 68 daging lembu |
| Babi | 1 kg makanan | 41 | 200 ekor daging babi |
| Ayam | 1 kg makanan | 49 | 240 daging |
| Fusarium graminearum | 1 kg karbohidrat + nitrogen bukan organik | 136 | Jisim sel 1080 |
Setelah melakukan penyelidikan yang menyeluruh mengenai nilai pemakanan dan keselamatan mikoprotein, USDA telah meluluskan pemasarannya di England. Kandungan nutriennya ditunjukkan dalam Jadual 2.
Jadual 2. Komposisi purata mikoprotein dan perbandingan dengan daging lembu.
| Komponen | Komposisi,% (berat kering) | |
| mikoprotein | stik | |
| Protein | 47 | 68 |
| Lemak | 14 | 30 |
| Serat makanan | 25 | Jejak |
| Karbohidrat | 10 | 0 |
| Abu | 3 | 2 |
| RNA | 1 | Jejak |
1. Bioteknologi: Prinsip dan Aplikasi. Ed. I. Higgens dan lain-lain. Moscow: "Mir", 1988
2. Bioteknologi. Pengeluaran bahan protein. V.A.Bykov, M.N. Manakov dan lain-lain. Moscow "Higher School", 1987
3. Vorobieva A.I. Mikrobiologi industri. Ed. Universiti Moscow, 1989
