Сельскохозяйственная биотехнология - Шевелуха Е.А.
Скачать (прямая ссылка):
Высокой интенсивностью синтеза белков отличаются многие микроорганизмы, причем белки микробных клеток имеют повышенное содержание незаменимых аминокислот (табл. 5.2). В специальных опытах была проведена пищевая и токсикологическая оценка белковой микробной массы, которая показывает, что клетки некоторых микроорганизмов можно использовать в качестве концентрированных кормовых добавок, не уступающих по биологической ценности белков соевому шроту или рыбной муке.
Таблица 5.2. Содержание незаменимых аминокислот в белках некоторых микроорганизмов (г на 100 г белка)
Аминокислота Дрожжи Бакте Водо Грибы Соевый Эталон
рии росли шрот ФАО
Лизин 6---8 6---7 5---10 3---7 6,4 4,2
Триптофан 1 --- 1,5 1 --- 1,4 0,3---2,1 1,4---2 1,4 1.4
Метионин 1---3 2---3 1,4-2,5 2---3 1,3 2,9
Треонин 4---6 4---5 3---6 3---6 4,0 2,8
Валин 5-7 4---6 5---7 5---7 5,3 4,2
Лейцин 6---9 5---11 6---10 6---9 7,7 4,8
Изолейцин 4---6 5---7 3,5---7 3-6 5,3 4,2
Фенилаланин 3---5 3---4 3---5 3---6 5,0 2,8
Микроорганизмы в качестве источников кормового белка имеют ряд преимуществ по сравнению с растительными и даже животными организмами. Они отличаются высоким (до 60% сухой массы) и устойчивым содержанием белков, тогда как в растениях концентрация белковых веществ значительно изменяется в зависимости от условий выращивания, климата, погоды, типа почвы, агротехники и др. Наряду с белками в микроб-
ных клетках накапливаются и другие ценные в питательном отношении вещества: легкоусвояемые углеводы, липиды с
повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот, витамины, макро- и микроэлементы.
При использовании микроорганизмов на ограниченной площади можно организовать промышленное производство и получать большое количество кормовых концентратов в любое время года, причем микробные клетки способны синтезировать белки из отходов сельского хозяйства и промышленности и, таким образом, позволяют одновременно решать другую важную проблему — утилизацию этих отходов в целях охраны окружающей среды.
Микроорганизмы имеют еще одно ценное преимущество— способность очень быстро наращивать белковую массу-Например, растения сои массой 500 кг в фазе созревания семян способны в сутки синтезировать 40 кг белков, бык такой же массы — 0,5—1,5 кг, а дрожжевые клетки массой 50С кг — до 1,5 т белков. В качестве источников кормового белка наиболее часто используют различные виды дрожжей и бактерий, микроскопические грибы, одноклеточные водоросли, белковые коагуляты травянистых растений.
Кормовые дрожжи. Дрожжи впервые стали использовать как источник белка для человека и животных в Германии вс время первой мировой войны. Была разработана промышленная технология культивирования пивных дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), предназначенных для добавления в продукты питания. В нашей стране первый завод по производству кормовых дрожжей был пущен в 1935 г. Дрожжи выращивали на гидролизатах из отходов древесины и другого целлюлозосодержащего растительного сырья, которые при гидролизе образуют легкоусвояемые для микроорганизмов формы углеводов. В настоящее время на основе гидролиза растительного сырья производится более 600 тыс. т сухой массы кормовых дрожжей для сельского хозяйства.
В качестве исходного сырья при такой технологии получе* ния кормового белка обычно используются отходы целлюлозной и деревообрабатывающей промышленности, солома, хлопковая шелуха, корзинки подсолнечника, льняная костра, стержни кукурузных початков, свекловичная меласса, картофельная мез* га, виноградные выжимки, пивная дробина, верховой малораз-ложившийся торф, барда спиртовых производств, отходы кондитерской и молочной промышленности.
Измельченное растительное сырье, содержащее большое количество клетчатки, гемицеллюлоз, пентозанов, подвергают ки-
слотному гидролизу при повышенном давлении и температуре. В результате 60—65% содержащихся в них полисахаридов гидролизуются до моносахаридов. Полученный гидролизат отделяют от лигнина. Избыток кислоты, применяемой для гидролиза, нейтрализуют известковым молоком или аммиачной водой. После охлаждения и отстаивания в гидролизат добавляют минеральные соли, витамины и другие вещества, необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов. Полученную таким образом питательную среду подают в ферментерный цех, где выращивают дрожжи.
Для культивирования на гидролизатах растительных отходов наиболее эффективны дрожжи родов Candida, Torulopsis, Saccharomyces, которые используют в качестве источника углерода гексозы, пентозы и органические кислоты. При оптимальных условиях из 1 т отходов хвойной древесины можно получить 200 кг сухой массы кормовых дрожжей.
Для получения кормовых дрожжей применяют технологию их глубинного выращивания в специальных аппаратах — ферментерах (рис. 5.1), в которых обеспечивается режим постоянного перемешивания суспензии микробных клеток в жидкой питательной среде и оптимальные условия аэрации. В целях поддержания заданного температурного режима в конструкции ферментера предусматривается система отвода избыточного тепла. Рабочий цикл выращивания культуры дрожжей длится около 20 ч. По окончании рабочего цикла культуральная жидкость вместе с суспендированными в ней клетками дрожжей выводится из ферментера, а в него вновь подается питательный субстрат и культура дрожжевых клеток для выращивания.
