БІОТЕХНОЛОГІЯ - В. Г. Герасименко - 2006

Частина ІІ. Спеціальні біотехнології

Розділ 21. БІОТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА БІЛКА

21.1.ВИРОБНИЦТВО БІЛКІВ ОДНОКЛІТИННИХ ОРГАНІЗМІВ

Альтернативним соєвому є білок, одержаний мікробіологічним шляхом за допомогою мікроорганізмів.

Вперше вислів «білки одноклітинних організмів» (БОО) використали в 60-ті роки ХХ ст. стосовно мікробних білків, які продукуються масовими культурами дріжджів або бактерій, що використовуються у харчуванні людей або годівлі тварин. Перевагою біотехнологічного виробництва білка є те, що воно не залежить від погодних і кліматичних умов, не потребує посівних площ, є високоінтенсивним і піддається автоматизації.

Мікроорганізми - продуценти білків відзначаються дуже високою інтенсивністю накопичення біомаси, яка в 500-5000 разів вище, ніж у рослин або тварин. Мікробні клітини здатні накопичувати дуже великі кількості білка (дріжджі - до 60 %, бактерії - до 75 % за масою). Коливання вмісту білка у сухій речовині біомаси мікроорганізмів може складати від 19 до 90 % (табл. 21.1). У мікробіологічному виробництві за рахунок високої специфічності мікроорганізмів відсутня багатостадійність, а сам процес біосинтезу відбувається у м’яких умовах при температурі 30-45 ^оС, рН 3-6 і тиску ~ 0,1 МПа, він менш трудомісткий порівняно з одержанням сільськогосподарської продукції і органічним синтезом білків.

Мікроорганізми як продуценти білка мають перевагу і в тому, що можуть використовувати як субстрат різноманітні речовини, які в основному є відходами інших виробництв. Джерелом сировини для них є рідкі парафіни нафти, метан природного газу і біогазу, метиловий і етиловий спирти, рослинна сировина, відходи і побічні продукти сільського господарства і промисловості (солома, корзинки соняшника після видалення насіння, костриця льону, коноплі, гичка, дерев’яна тирса, стружка, целюлоза, меляса, молочна сироватка, гнойова біомаса тощо).

Таблиця 21.1.

Вміст білка в клітинах деяких бактерій і грибів, % від сухої маси

(Єлінов Н.П., 1995)

Із мікроорганізмів для одержання білка найчастіше використовують як продуценти дріжджі, бактерії, мікроскопічні гриби, одноклітинні водорості. Різноманітність типів живлення мікроорганізмів і їх видового складу дозволяє вибирати сировину, яка найбільше підходить для біосинтезу, і кращі штами - продуценти білка.

Одноклітинні організми характеризуються високим вмістом білка - від 40 до 80 % і більше. Білок одноклітинних містить усі (10) незамінні амінокислоти (табл. 21.2), багатий на лізин, який визначає його біологічну повноцінність. Добавка біомаси одноклітинних до дефіцитних за лізином рослинних кормів дає можливість наблизити їх амінокислотний склад до оптимального. Недоліком біомаси одноклітинних є дефіцит сірковмісних амінокислот, в першу чергу метіоніну. В одноклітинних його приблизно удвічі рази менше, ніж у рибній муці. Однак цей недолік має і білок сої.

Багата білками біомаса одноклітинних з високою ефективністю засвоюється сільськогосподарськими тваринами. Так, 1 т кормових дріжджів дає можливість одержати 0,4-0,6 т свинини, до 1,5 т м’яса птиці, 25-30 тис. яєць і заощадити 5-7 т зерна. Це має велике народногосподарське значення, оскільки майже 80 % площ сільськогосподарських угідь у світі відведено для виробництва кормів.

Таблиця 21.2.

Вміст незамінних амінокислот у білку мікробного, рослинного і тваринного походження, % (Хазін Д.А., 1987).

Шляхом селекції можна відібрати найбільш продуктивні штами мікроорганізмів-продуцентів, які здатні ефективно використовувати нові джерела сировини. Широкі можливості дають біотехнології рекомбінантних ДНК, завдяки яким можливо удосконалювати або одержувати нові продуценти.

Усі ці переваги і визначили швидкий розвиток технології одержання мікробного білка, яка є найбільш крупнотоннажною галуззю біотехнології. Уже в 1980 р. провідним у світі виробником білків одноклітинних організмів став Радянський Союз. Виробництво білків у країні тоді досягло 1,1 млн т на рік.