Биотехнология малотоннажного производства микробного протеина - Стахеев И.В.
ISBN 5-343-00786-4
Скачать (прямая ссылка):
Известно, однако, что в присутствии этого витамина у дрожжей
интенсифицируется дыхание за счет брожения и та часть углерода, которая
не пошла на образование спирта, расходуется на образование клеточного
вещества.
При получении дрожжевой биомассы и белка значительную роль играет
температура культивирования. С повышением температуры биохимические
реакции в клетке ускоряются, однако чрезмерное увеличение температуры
приводит к резкому снижению выхода биомассы дрожжей и содержания в ней
белка (Родионова, Родина, 1971а; Weide, 1987). Аналогичная зависимость
удельной скорости роста микроорганизмов от температуры установлена Е. А.
Рубан (1977). Для кормовых дрожжей рода Candida, выращиваемых на жидкой
синтетической среде, оптимальная температура составляет 32-36 °С
(Макарова, 1963). Было показано (Квасников и др., 1976, 1977, 1978), что
с повышением температуры выращивания дрожжей С. tropicalis К-41 на средах
с углеводородами от 20 до 28 °С содержание протеина в клетках возрастает
с 51,5 до 56,2%, а при дальнейшем повышении температуры на 10 °С (от 29
до 39°С) снижается на 6% (от 57,4 до 51,2%)- Оптимумы температур для
принятых в гидролизной промышленности культур дрожжей лежат в пределах
30-38 °С (Бобореко, 1972).
Важное значение в процессе получения биомассы дрожжей имеет pH среды.
Активная кислотность среды воздействует на образование и активность
ферментов, от которых зависят рост, размножение и накопление
синтезируемых клетками продуктов. Она действует на микроорганизмы как
непосредственно путем влияния на клетку конов водорода и гидроксильных
ионов, так и косвенно--изменяя степень диссоциации веществ среды, их
растворимость и другие свойства (Weide, 1987). Дрожжи рода Candida
способны развиваться в довольно широком интервале значений pH - от 2,5 до
8,8. Однако зона интенсивного роста микроорганизмов лежит в более узких
границах значений pH, характерных для определенных видов и штаммов, а
также зависит от состава среды и условий выращивания (Родионова, Родина,
1971 б). На гидролизатах растительного сырья интенсивное накопление
биомассы дрожжей отмечено при pH 5-6. Отдельные штаммы дрожжей хорошо
растут при низких
34
pH - 2,5-3,0, что препятствует развитию посторонней микрофлоры. Повышение
pH от 3 до 6 сокращает лаг-фазу и способствует ускорению роста биомассы
(Родионова, Родина, 1971 б; Тараканова, Рубан, 1973).
К основным факторам роста дрожжей относится и аэрация. Увеличение аэрации
до определенного предела способствует возрастанию выхода дрожжей и
скорости роста. Чрезмерное насыщение среды кислородом угнетает рост
микробов (Хмель, Коршунов, 1966; Мейнелл и Мейнелл, 1967; Господка, 1968;
Градова и др., 1974). Е. А. Плевако и Р. В. Гивартовский (1949) выяснили,
что на 1 г дрожжей расходуется в течение 1 ч для молодых растущих клеток
80-100 мг кислорода, для более старых - 40-60 мг. Большая потребность
молодых клеток в кислороде обусловлена формированием безазоти-стых
веществ. Микроорганизмы ассимилируют только растворенный в жидкой среде
кислород. Потребность в нем у разных видов дрожжей различна. С
увеличением возраста культуры количество потребляемого кислорода
уменьшается. Критическая концентрация растворенного кислорода в среде
оценивается в 0,05 мг/л (Плевако, Горовиц, 1966), или 0,24-2,00 мг/л
(Виестур, 1972) для дрожжевых и грибных культур. Для размножения и роста
клеток необходимо, чтобы скорость растворения кислорода в аэрируемой
жидкости была больше его потребления на эту величину. Оптимальная аэрация
при культивировании дрожжей на углеводородах 5,5-9,5 г О г/ (л-ч) в два
раза выше, чем на углеводах.
Единственным экономически приемлемым источником кислорода является
воздух. Равновесная концентрация кислорода в воде при температуре
ферментации дрожжей составляет около 7,5 мг/л, а в культуральной жидкости
еще ниже. Так, в разбавленном растворе мелассы она на 73% ниже, чем в
воде (Вильдфлуш, Стахеев, 1970). Низкая концентрация растворенного
кислорода требует бесперебойной подачи его в среду с воздухом и создания
оптимальных условий массопередачи в трехфазпой гетерогенной системе газ-
жидкость-клетка.
Дальнейшее развитие производства кормового белка предполагается проводить
на основе переработки дрожжами концентрированных (РВ 4-6%) питательных
сред. В настоящее время на существующих и строящихся гидролизно-дрожжевых
заводах предусмотрено проведение процесса выращивания дрожжей с
разбавлением пн-
з*
35
тательной среды до концентрации РВ 1,6-1,8% при исходной концентрации
сахара в гидролизате около 3% (Токарев и др., 1971; Токарев, 1972).
Применение разбавленных сред дает возможность ограничить
продолжительность пребывания их в дрожжерастильных аппаратах 3,5-5,8 ч.
Однако разбавление питательной среды увеличивает себестоимость получаемых
дрожжей, так как возрастает количество стоков, подлежащих возврату в
замкнутую схему водоиспользования, поэтому предполагается, что
