Биотехнология малотоннажного производства микробного протеина - Стахеев И.В.
ISBN 5-343-00786-4
Скачать (прямая ссылка):
анаэробной ферментации, а образующийся при этом биогаз метан используется
как источник энергии. Процесс включает обработку субстрата (температурную
или химическую), аэробную ферментацию предобработанного субстрата и
питатель-
10*
Н?
ных добавок среды культурой Chaetomium cellulolyti-сит, отделение
продукта от культуральной жидкости. Удельная скорость роста отобранного
штамма 0,24 ч~~' - одна из наиболее высоких для целлюлолитических грибов
(Chahal et al., 1977; Cliahal, Wang, 1978).
По составу грибной белок Ватерлоо ближе к мясному, чем к соевому. Опыты
по кормлению крыс, цыплят и овец показали нетоксичность и высокую
биологическую ценность этого продукта. В настоящее время технология
Ватерлоо применяется тремя фирмами - в Канаде, Франции и Югославии. Новые
разработки с использованием Chaetomium cellulolyticum направлены на
получение кормового белка высокого качества путем непосредственной
биоконверсии грибом жидкой фракции свиного навоза в смеси с экзогенным
источником углевода - маисовой или пшеничной соломой (Chahal, Ishaque,
1988).
Сообщалось также об эффективной биоконверсии нативного лигноцеллюлозного
сырья (цельной багассы) лигнолитическими культурами базидиальных грибов в
комбинации с целлюлолитическими плесневыми грибами или бактериями (Nigam
et al., 1987). В результате симбиотического культивирования выход белка
значительно выше, чем при применении монокультур- 136-172 мг на 1 г
багассы.
Исследования, базирующиеся на применении смешанных культур
микроорганизмов для биоконверсии целлюлозосодержащих материалов,
проводятся и в Великобритании (Lynch, Horper, 1985). На основе гриба
Trichoderma harsianum и бактерий Clostridium butyricum и Enterobacter
cloacae создана искусственная ассоциация, проявляющая одновременно
целлюлолитическую и азотфиксирующую активность. При инокуляции этой
ассоциацией микроорганизмов соломы азотфиксация составляет 12 мг азота на
1 г субстрата. Методом меченых атомов показано, что часть фиксированного
азота используется триходермой, что стимулирует разложение ею целлюлозы.
В основу большинства описанных процессов положена глубинная ферментация,
производительность которой зависит от активности продуцента, вида
субстрата и особенностей технологии. При периодическом выращивании
развитие продуцента происходит в ограниченном объеме среды без добавления
питательных веществ
148
и удаления продуктов обмена. В такой закрытой системе скорость роста
биомассы стремится к нулю либо из-за недостатка субстрата, либо из-за
непереносимости культурой продукта ферментации при его накоплении. В
развитии культуры наблюдаются последовательно сменяющие друг друга лаг-
фаза, фаза ускорения роста, экспоненциальная, замедления роста,
стационарная и отмирания (Иерусалимский, 196'3; Работнова, Иванова, 1971;
Печуркин, Терсков, 1975; Перт, 1978; Работнова,
1989). Эта закономерность развития, впервые установленная на примере
одноклеточных микроорганизмов, например дрожжей и бактерий, оказалась
справедливой и для грибов, способных к филаментарному росту. Pirt и
Callow (1960) первыми доказали, что рост нитей мицелия представляет собой
многофазный процесс, идентичный росту одноклеточных микроорганизмов.
Микро-мицеты могут расти на каждом конце филаменты мицелия и ветвиться,
причем в благоприятных условиях развитие проходит экспоненциальную фазу
роста, а в неблагоприятных наблюдается изменение формы роста (образуются
пеллеты), и накопление биомассы подчиняется закону кубического корня
(Trinci, 1969).
Лаг-фаза, или фаза приспособления культуры, наблюдается после внесения
инокулюма в свежую питательную среду. Роста клеток в ней практически не
происходит, а продолжительность определяется видом, количеством и
возрастом инокулюма, а также полноценностью состава питательной среды. В
фазе ускорения роста, следующей за лаг-фазой и иногда от нее не
отделяемой, скорость роста популяции возрастает до максимальной величины.
В экспоненциальной фазе, когда все питательные вещества присутствуют в
достаточном количестве, а продукты обмена все еще не оказывают своего
ингибирующего воздействия, микроорганизмы имеют максимальную скорость
роста. Важнейшими параметрами, характеризующими экспоненциальный рост,
являются общая и удельная скорости роста, время удвоения биомассы, или
время генерации. Величиной этих параметров, влияющих на продуктивность
периодического процесса биосинтеза, определяется промышленное значение
продуцента.
В литературе мало сведений о скоростях роста грибов. Trinci (1969)
приводит следующие значения удель-
149
ной скорости роста микрогрибов при температуре 25°С: Aspergillus
nidulans- 0,148 ч'1, Penicillium chrysoge-пит - 0,123, Mucor himalis -
0,099 ч-1. Им же на примере A. nidulans показано влияние температуры на
величину удельной скорости роста: при 25 °С - 0,148 ч-1, при 30 °С-
0,215, при 37 °С- 0,360 ч~'. Самую высокую скорость роста, о которой нам
известно, имеет Geot trichum candidum - 0,61 ч~' при 30 °С (Trinci,
