Виробництво білка

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РФ

Сиктивкарський ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра ботаніки

Реферат на тему:

ВИРОБНИЦТВО БІЛКА

Виконавець: студентка 243 гр.

Аниськин Марія

Викладач: к.б.н., доцент,

Шергіна М.М.

Сиктивкар 2000

ЗМІСТ

СОДЕРЖАНІЕ_______ 2

ВВЕДЕНІЕ__________ 3

1.Белок одноклітинних організмів 4

1.1.Полученіе мікробного білка на нижчих спіртах__ 4

1.2. Отримання білкових речовин на вуглеводному сирье____ 7

2.Грібной білок (мікопротеін )________ 8

ЛІТЕРАТУРА_______ 10

ВСТУП

Мікроорганізми почали використовувати у виробництві білкових продуктів задовго до виникнення мікробіології. Досить згадати всілякі різновиди сиру, а також продукти, одержані шляхом ферментації соєвих бобів. І в першому, і в другому випадку живильної основою є білок. При виробленні цих продуктів за участю мікробів відбувається глибока зміна властивостей белоксодержащего сировини. У результаті отримують харчові продукти, які можна довше зберігати (сир) або зручніше споживати (соєвий сир). Мікроби грають роль у виробництві деяких м'ясних продуктів, призначених для зберігання. Так, при виготовленні деяких сортів ковбаси використовується кислотне бродіння, зазвичай за участю комплексу молочнокислих бактерій. Новоутворена кислота сприяє схоронності продукту і робить внесок у формування його особливого смаку.

Цим, мабуть, і обмежується використання мікроорганізмів у переробці білків. Можливості сучасної біотехнології в цих виробництвах невеликі, за винятком сироваріння. Інша справа - вирощування і збір мікробної маси, що переробляється в харчові продукти: тут біотехнологія може проявити себе у всій повноті.

1.Белок одноклітинних організмів

За багатьма важливими показниками біомаса мікроорганізмів може мати дуже високу поживну цінність. Неабиякою мірою ця цінність визначається білками: у більшості видів вони становлять значну частку сухої маси клітин. Протягом десятиліть активно обговорюються і досліджуються перспективи збільшення частки білку мікроорганізмів в загальному балансі виробленого в усьому світі білка.

Виробництво такого білка пов'язане з великомасштабним вирощуванням певних мікроорганізмів, які збирають і переробляють у харчові продукти. Щоб здійснити можливо більш повне перетворення субстрату в біомасу мікробів, потрібно багатосторонній підхід. Вирощування мікробів у харчових цілях представляє інтерес з двох причин. По-перше, вони ростуть набагато швидше, ніж рослини і тварини: час подвоєння їх чисельності вимірюється годинами. Це скорочує терміни, потрібні для виробництва певної кількості їжі. По-друге, залежно від вирощуваних мікроорганізмів в якості субстратів можуть використовуватися різноманітні види сировини. Що стосується субстратів, то тут можна йти по двох головних напрямках: переробляти низькоякісні непридатні продукти або орієнтуватися на легкодоступні вуглеводи і одержувати за їх рахунок мікробну біомасу, яка містить високоякісний білок.

1.1.Полученіе мікробного білка на нижчих спиртах

Культивування на метанолі. Основна перевага цього субстрату - висока чистота і відсутність канцерогенних домішок, хороша розчинність у воді, висока летючість, що дозволяє легко видаляти його залишки з готового продукту. Біомаса, отримана на метанолі, не містить небажаних домішок, що дає можливість виключити з технологічної схеми стадії очищення.

Однак, необхідно враховувати при проведенні процесу і такі особливості метанолу, як горючість і можливість утворення вибухонебезпечних сумішей з повітрям.

Як продуцентів, що використовують метанол в конструктивному обміні, були вивчені як дріжджові, так і бактеріальні штами. У дріжджів були рекомендовані до виробництва Candida boidinii, Hansenula polymorpha і Piehia pastoris, оптимальні умови для яких (t = 34-37 ° C, рН = 4,2-4,6) дозволяють проводити процес з економічним коефіцієнтом засвоєння субстрату до 0,40 при швидкості протоку в інтервалі 0,12-0,16 год-1. Серед бактеріальних культур застосовується Methylomonas clara, Pseudomonas rosea та ін, здатні розвиватися при t = 32-34 ° C, рН = 6,0-6,4 з економічним коефіцієнтом засвоєння субстрату до 0,55 при швидкості протоку до 0,5 год- 1.

Особливості процесу культивування багато в чому обумовлені застосовуваним штамом-продуцентом (дріжджі або бактерії) і умовами асептики. Ряд зарубіжних фірм пропонує використовувати дріжджові штами і проводити вирощування у відсутності суворої асептики. У цьому випадку технологічний процес протікає в ферментере ежекційні типу продуктивністю 75 т АСВ на добу, а питома витрата метанолу складає 2,5 т / т АСВ.

При культивуванні дріжджів в асептичних умовах рекомендовані апарати колонного або ерлтфітного типу продуктивністю 75-100 т АСВ / добу при витраті метанолу до 2,63 т / т АСВ. У тому і іншому випадку процес культивування проводиться одностадійно, без стадії «дозрівання» з невисокою концентрацією субстрату (8-10 г / л).

У ряді країн в якості продуцентів застосовуються бактеріальні штами, процес проводиться в асептичних умовах у ферментерах ерліфітного або струминного типів продуктивністю 100-300 т / добу і витратою метанолу до 2,3 т / т АСВ. Ферментація здійснюється одностадійно при невисоких концентраціях спирту (до 12 г / л) з високим ступенем утилізації метанолу.

Найбільш перспективним за своєю конструкцією є струменевий ферментер Інституту технічної хімії АН НДР. Ферментер об'ємом 1000м3 складається з секцій, розташованих одна над іншою і з'єднаних між собою шахтними переливами. Ферментаційне середовище з нижньої секції ферментера по напірному трубопроводу подається відцентровими циркуляційними насосами у верхні шахтні переливи, через які проходить в низлежащих секцію, подсасивая при цьому повітря з газоводами. Таким чином, середа протікає із секції в секцію, постійно подсасивая нові порції повітря. Падаючі струменя в шахтних переливах забезпечують інтенсивне аерування середовища.

Живильне середовище безперервно подається в зону верхніх шахтних переливів, а мікробна суспензія відводиться з виносних контурів. На стадії виділення для всіх видів продуцентів передбачено відділення грануляції з метою отримання готового продукту в гранулах.

Кормові дріжджі, отримані на метанолі, мають наступний процентний склад: сирий протеїн 56-62; ліпіди 5-6; зола 7-11; волога 8-10; нуклеїнові кислоти 5-6. Бактеріальна біомаса характеризується наступним складом: сирий протеїн 70-74; ліпіди 7-9; зола 8-10; нуклеїнові кислоти 10-13; вологість 8-10.

Крім метанолу, як високоякісної сировини використовують етанол, який має малу токсичність, гарну розчинність у воді, невелика кількість домішок.

В якості мікроорганізмів - продуцентів білка на етиловому спирті як єдиному джерелі вуглецю можуть використовуватися дріжджі (Candida utilis, Sacharomyces lambica, Hansenula anomala, Acinetobacter calcoaceticus). Процес культивування проводять одностадійно в ферментерах з високими масообмінних характеристик при концентрації етанолу не більше 15 г / л.

Дріжджі, вирощені на етанолі, містять (%): сирого протеїну 60-62; ліпідів 2-4; золи 8-10; вологи до 10.

1.2. Отримання білкових речовин на вуглеводневій сировині

Історично одним з перших субстратів, що використовуються для одержання кормової біомаси, були гідролізати рослинних відходів, предгідралізати і сульфітний луг - відходи целюлозно-паперової промисловості. Інтерес до вуглеводного сировині як основного поновлюваному джерелу вуглецю значно зріс ще і з екологічної точки зору, так як воно може служити основою для створення безвідходної технології переробки рослинних продуктів.

У зв'язку з тим, що гідролізати являють собою складний субстрат, що складається з суміші гексоз і пентоз, серед промислових штамів-продуцентів набули поширення види дріжджів C.utilis, C.scottii і C.tropicalis, здатні поряд з гексоз засвоювати пентози, а також переносити наявність фурфуролу в середовищі.

Склад живильного середовища у разі культивування на вуглеводневому сировину значно відрізняється від застосовуваного при вирощуванні мікроорганізмів на вуглеводневому субстраті. У гидролизатах і сульфітний луг є в невеликій кількості практично всі необхідні для росту дріжджів мікроелементи. Відсутні кількості азоту, фосфору і калію вводяться у вигляді загального розчину солей амофосу, хлориду калію і сульфату амонію.

Ферментація здійснюється в ерліфтних апаратах конструкції Лефрансуа-Марій об'ємом 320 і 600 м3. Процес культивування дріжджів здійснюється у безперервному режимі при рН 4,2-4,6. Оптимальна температура від 30 до 40 ° С.

Кормові дріжджі, отримані при культивуванні на гидролизатах рослинної сировини і сульфітний луг, мають наступний склад (%): білок 43-58; ліпіди 2,3-3,0; вуглеводи 11-23; зола - до 11; вологість - не більше 10 .

Одним з перспективних субстратів у виробництві кормової біомаси є гідролізати торфу, що мають у своєму складі велику кількість легкозасвоюваних моносахаров і органічних кислот. Додатково до складу живильного середовища вводяться лише невеликі кількості суперфосфату і хлориду калію. Джерелом азоту служить аміачна вода. За якістю кормова біомаса, отримана на гидролизатах торфу, перевершує дріжджі, вирощені на відходах рослинної сировини.

2.Грібной білок (мікопротеін)

Мікопротеін - це харчовий продукт, що складається в основному з міцелію гриба. При його виробництві використовується штам Fusarium graminearum, виділений із грунту. Мікопротеін виробляють сьогодні на дослідній установці методом безперервного вирощування. Як субстрат використовується глюкоза та інші поживні речовини, а джерелами азоту служать аміак і амонійні солі. Після завершення стадії ферментації культуру піддають термообробці для зменшення вмісту рибонуклеїнової кислоти, а потім відділяють міцелій методом вакуумного фільтрування.

Якщо зіставити виробництво мікопротеіна з процесом синтезу білків тварин, то виявиться ряд його переваг. Крім того, що тут вище швидкість росту, перетворення субстрату у білок відбувається незрівнянно ефективніше, ніж при засвоєнні їжі тваринами. Це відображено в таблиці 1.

Не зайве нагадати, що корми для тварин повинні містити деяку кількість білка, до 15-20% залежно від виду тварин і способу їх утримання. Позитивним фактором є і волокнисту будову вирощеної культури; текстура маси міцелію близька до такої у природних продуктів, тому у продукту може бути імітована текстура м'яса, а за рахунок добавок - його смак і колір. Щільність продукту залежить від довжини гіф вирощеного гриба, яка визначається швидкістю росту.

Таблиця 1. Ефективність конверсії при утворенні білка для різних тварин і Fusarium graminearum.

	Вихідний продукт	Продукція
		Білок, г	Загальна, м
Корова	1 кг корму	14	68 яловичини
Свиня	1 кг корму	41	200 свинини
Курка	1 кг корму	49	240 м'яса
Fusarium graminearum	1 кг вуглеводів + неорганічний азот	136	1080 клітинної маси

Після проведення всебічних досліджень поживної цінності та нешкідливості мікопротеіна міністерство сільського господарства, рибальства і харчових продуктів дало дозвіл на його продаж в Англії. Вміст поживних речовин у ньому зазначено в таблиці 2.

Таблиця 2. Середній склад мікопротеіна і порівняння його із складом яловичини.

Компоненти	Склад,% (на суху вагу)
	мікопротеін	біфштекс
Білки	47	68
Жири	14	30
Харчові волокна	25	Сліди
Вуглеводи	10	0
Зола	3	2
РНК	1	Сліди

ЛІТЕРАТУРА

1. Біотехнологія: Принципи та застосування. Під ред. І. Хіггенса та ін Москва: «Світ», 1988 р.

2. Біотехнологія. Виробництво білкових речовин. В. О. Биков, М. М. Манаков та ін Москва «Вища школа», 1987 р.

3. Воробйова А.І. Промислова мікробіологія. Вид. Московського університету, 1989 р.