Производство белка на водороде - Волова Т.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Глава 6
БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БИОМАССЫ ВОДОРОДНЫХ БАКТЕРИЙ КАК ВОЗМОЖНОГО ИСТОЧНИКА КОРМОВЫХ И ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ
Настоящая глава посвящена исследованию биохимического состава водородных бактерий. Особое внимание уделено биологической оценке белков этих организмов. Все измерения выполнены на непрерывной автотрофной культуре водородных бактерий Alcaligenes eutrophus Z-1.
При культивировании стерильные условия не обеспечивались. Однако благодаря тому, что ростовой субстрат содержит только минеральные элементы и концентрация экзогенных
74
метаболитов в среде очень низка, уровень гетеротрофных спутников водородных бактерий поддерживается в непрерывной культуре на низком уровне и составляет не более 3—5% от общего числа микроорганизмов [Полонская, 1974].
При достаточном содержании элементов в питательной среде, кислорода, водорода и углекислоты в газовой фазе основными биохимическими компонентами, синтезирующимися в клетках, являются белки. Белки водородных бактерий содержат все незаменимые аминокислоты, которые составляют 40 % от общей сЗ?ммы аминокислот.
Информация об общем содержании белков и их аминокислотном составе не дает полного представления о питательной ценности исследуемого продукта. Анализы аминокислотного состава дают ценные сведения лишь относительно потенциальной пищевой пригодности белка, так как набор аминокислот, полученный после кислотного гидролиза, не всегда соответствует набору физиологически доступных аминокислот. Необходимо учитывать соответствие и доступность белков действию протеолитических ферментов. Последняя определяется типом белков (запасные, транспортные, структурные и т. д.) и их соотношением в клетке; прочностью клеточной оболочки и ее составом; происхождением белков (растительные, животные,, бактериальные).
Белковый состав клетки неоднороден. Наряду с растворенными в цитоплазме белками типа альбуминов, глобулинов,, нуклеопротеидов, выполняющих ферментную, регуляторную и транспортную функции, клетка содержит белки, тесно связанные со структурными элементами клетки, липопротеиды, гликопротеолипиды клеточных стенок и мембран [Ткаченко и др., 1969].
Для биологической оценки белков водородных бактерий в табл. 12 приведены данные по их аминокислотному составу в сравнении с белками одноклеточных водорослей, дрожжей и с полноценными белками животного (казеин) происхождения. Белки водородных бактерий, дрожжей и микроводорослей по аминокислотному составу близки к казеину. Белки дрожжей наиболее бедны метионином, и это лимитирует их биологическую ценность. Что касается триптофана, то его содержание в белках дрожжей, по данным разных авторов, заметно отличается (0,9—1,5%). Это зависит не только от используемых образцов, но и методов анализа.
Таким образом, если по содержанию незаменимых аминокислот дрожжи и водородные бактерии близки, то по общему содержанию белков в биомассе (в процентах на сухой вес) различия значительны. Для дрожжей эта величина (Лг0дщ -6,25) составляет в среднем 50%, для водородных бактерий — 70%.
Важный показатель, определяющий биологическую ценность белка — его фракционный состав.
75
Таблица 12
Аминокислотный состав белков различного происхождения, % от сух. в-ва.
Аминокислота Водородные бактерии 1 2 3 я ? й о Р. Хлорелла ! Казеин
Лизин 7,02 8,61 9,2 7,2 5,98 7,33
Гистидин 1,96 2,48 1,4 2,8 1,81 2,20
Аргинин 7,30 8,00 7,5 3,9 7,74 3,19
Аспарагиновая 10,08 9,57 9,1 8,8 9,49 7,11
Треонин 5,29 4,52 5,2 5,1 4,88 4,22
Серин 4,02 3,47 4,8 4,1 4,86 5,72
Глютаминовая 12,56 11,17 9,3 12,9 13,12 22,20
Пролин 4,58 3,46 0,8 3,4 5,74 10,41
Глицин 6,05 5,47 10,2 4,2 6,34 1,88
Аланин 9,07 8,80 13,4 5,5 9,18 2,96
Цистин 0,56 _ 0,3 0,5 1,37 0,42
Валин 6,38 7,13 7,5 5,4 5,41 5,72
Метионин 2,63 2,69 0,4 1,3 2,16 2,47
Изолейцин 4,47 4,58 4,5 4,9 3,55 4,10
Лейцин 8,60 8,52 8,7 7,8 8,91 9,39
Тирозин 3,62 3,26 2,4 3,4 3,13 4,75
Фенилаланин 4,42 3,96 3,6 4,4 4,41 4,62
Триптофан 1,40 — — 1,0 1,58 1,32
Примечание. 1 — наши результаты; 2 — по Calloway, Ku-mav, 1969; 3 — по Ведениной, 19686; 4 —по Покровскому и др., 1972.
Проведено сравнение состава фракций белка и содержание в них аминокислот в водородных бактериях, мясе и зерне пшеницы [Барашков и др., 1976]. Фракционирование основано на различной растворимости клеточных белков в солевых и щелочных растворах.
Распределение белков мяса сильно сдвинуто в сторону цитоплазматических — легко растворимых в слабых солевых и щелочных растворах белков. На долю белков I и II фракций наиболее доступных пищеварительным ферментам, приходится 82,7% общего белка. Здесь же сосредоточено основное количество незаменимых аминокислот.
Белки водородных бактерий размещены по фракциям таким образом, что больше половины общего белка входит в III и IV фракции (в основном в III), т. е. структурные белки, экстрагирующиеся щелочью. Эти белки менее доступны протеазам щ следовательно, хуже перевариваются, чем белки I и II фракций. Водородные бактерии богаты незаменимыми аминокислотами (содержание их в общей фракции составляет 40,2, в мясе — 39,0%). По сравнению с мясом в общей фракции водородных бактерий меньше лизина, но больше валина, метионина, фенил-аланина и триптофана. Так же как и белки, незаменимые амино* кислоты в основном сосредоточены в III фракции.
