Биотехнология малотоннажного производства микробного протеина - Стахеев И.В.
ISBN 5-343-00786-4
Скачать (прямая ссылка):
1987), проведенные с грибом Phanerochaete chrysosporium, позволили
установить, что действительным биологическим агентом, ответственным за
расщепление лигнина на уровне полимера, является новый экстрацеллюлярный
Н^Ог-завнсимый фермент лигниназа. При этом окисление лигнина
осуществляется путем расщепления С"-Ср концевых связей, что приводит к
постепенной деполимеризации молекулы лигнина. Фермент выделен, очищен и
изучен (Kirk, Tien, 1984).
Полученные данные создают прочную основу для использования ферментной
технологии в процессах разложения лигнина и доказывают возможность
микробиологической переработки его высококонцентрированных препаратов -
многотоннажных отходов гидролизной и целлюлозно-бумажной промышленности.
Наиболее подходящими для биотехнологических целей являются отходы
сульфитной варки древесины. Остаточная жидкость, полученная после
обработки 2000 кг древесины, содержит 620 кг лигнина, 210 кг
моносахаридов, 60 кг полисахаридов и 100 кг уксусной кислоты, т. е. свыше
1000 кг вполне утилизируемого органического вещества (Forss, 1983).
Гидролизный лигнин, ресурсы которого в СССР достигают 4 млн т/год, также
представляет большой интерес для биотехнологии. Основными компонентами
его являются собственно лигнин (60-80%) и полисахариды (18-30%). При
наличии активных лигнолитических штаммов микроорганизмов гидролизный
лигнин может служить ценным сырьем для получения кормовых продуктов,
биоорганических удобрений, средств защиты растений.
Наряду с древесиной и отходами ее промышленной переработки перспективным
сырьем для микробного синтеза белка являются отходы сельскохозяйственного
производства. По данным американских авторов (Mandels et al., 1974;
Humphrey et al., 1977), в США ежегодное количество этих отходов достигает
400-106 т. В СССР ежегодное производство только одной соломы составляет
свыше 200-106 т, хлопковой шелухи - 2-10(r), гузапаи - 10-106, отрубей
злаковых культур - 10-106 т (Головлев, Головлева, 1988). Значительная
часть соломы расходу-
2 Зак. 832
17
ется на удобрение полей, подстилку, бытовые нужды, а также в гидролизной
промышленности. Около 25% общего количества используется на кормовые цели
без предварительного обогащения белком (Авров, Мороз, 1979). Однако
нативная солома содержит не более 8% сырого протеина, плохо поедается,
усваивается в организме животных наполовину (белок соломы - на 10-20%).
Ежедневное введение в рацион животных необработанной соломы ухудшает
переваримость других кормов.
Более 100 лет предпринимаются попытки повышения питательности соломы
путем улучшения переваримости ее компонентов за счет термической или
химической обработки, например щелочью. Эти способы не обогащают солому
протеином и потому не могут способствовать сами по себе преодолению
дефицита переваримого протеина кормов в животноводстве. Однако вместе с
биоконверсией они способны существенно уменьшить дефицит кормового белка
(Lynch, Harper, 1985; Кожухарова-Петрова, Михайлова, 1986; Лобанск и др.,
1988).
Потенциальным сырьем для микробного синтеза белка является свекловичный
жом - отход свеклосахарного производства. Советский Союз - самый крупный
в мире производитель свекловичного сахара. Под сахарной свеклой в СССР
занято в 2,7-3,0 раза больше площадей, чем в США, Англии и Франции вместе
взятых. Валовое производство корней сахарной свеклы в последние годы
превышает 80 млн т, а урожайность 300-400 ц/га обычна. Из 100 кг
перерабатываемой свеклы или 25 кг СВ получается около 15 кг
кристаллического сахара-песка, остальные 10 кг СВ свеклы переходят в
отходы (Фремель, 1963).
При переработке свеклы в качестве отходов получают ботву, жом и мелассу.
Выход свежего жома достигает 70-90% массы переработанной свеклы и
составляет по стране около 70 млн т. В составе жома содержится (% массы
СВ): пектиновых веществ - 50, целлюлозы - 24, гемицеллюлозы - 22,9,
белков - 2,1, золы - 1, сахаров- 0,2-0,3 (Флейшман, 1964). В группу
пектиновых веществ жома входят пектоза (протопектин), растворимый пектин
и полигалактуроновая (пектиновая) кислота. При гидролизе энзимами
протопектин переходит сначала в пектин, а затем в полигалактуроновую
кислоту. Одновременно омыляются сложные эфиры и отщепляются метиловый
спирт и уксусная кислота. Полигалактуроновая
18
кислота состоит из соединенных в цепь молекул галакту-роновой кислоты,
лишена оксиметильных и ацетильных групп. Карбоксильные группы
полигалактуроновой кислоты на 60% этерифицированы метиловым спиртом.
Главную часть клеточных стенок свеклы, как и многих других растений,
составляет целлюлоза. Спутниками ее являются гемицеллюлозы. Эта группа
углеводов растительной ткани состоит из полимерных ангидридов гексоз и
пентоз и отличается от целлюлозы относительно легкой гидролизуемостью. В
состав гемицеллюлоз наряду с гексозанами и пентозанами входит некоторое
количество уроновых кислот.
Из содержащихся в свекле азотистых веществ в жоме остается общего азота
