Реферат: Производство белка

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

СЫКТЫВКАРСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ботаники

Реферат на тему:

ПРОИЗВОДСТВО БЕЛКА

Исполнитель: студентка 243 гр.

Аниськина Мария

Преподаватель: к.б.н., доцент,

Шергина Н.Н.

Сыктывкар 2000

СОДЕРЖАНИЕTOC o «1-3»

СОДЕРЖАНИЕ_______________________________________________ PAGEREF _Toc500676789 h 2

ВВЕДЕНИЕ__________________________________________________ PAGEREF _Toc500676790 h 3

1.Белок одноклеточных организмов______________________________ PAGEREF _Toc500676791 h 4

1.1.Получение микробного белка нанизших спиртах____________ PAGEREF _Toc500676792 h 4

1.2. Получение белковых веществ науглеводном сырье__________ PAGEREF _Toc500676793 h 7

2.Грибной белок (микопротеин)_________________________________ PAGEREF _Toc500676794 h 8

ЛИТЕРАТУРА_______________________________________________ PAGEREF _Toc500676795 h 10

ВВЕДЕНИЕ

Микроорганизмы начали использовать в производствебелковых продуктов задолго до возникновения микробиологии. Достаточно упомянутьвсевозможные разновидности сыра, а также продукты, получаемые путем ферментациисоевых бобов. И в первом, и во втором случае питательной основой являетсябелок. При выработке этих продуктов при участии микробов происходит глубокоеизменение свойств белоксодержащего сырья. В результате получают пищевыепродукты, которые можно дольше хранить (сыр) или удобнее потреблять (соевыйтворог). Микробы играют роль в производстве некоторых мясных продуктов,предназначенных для хранения. Так, при изготовлении некоторых сортов колбасыиспользуется кислотное брожение, обычно при участии комплекса молочнокислыхбактерий. Образовавшаяся кислота способствует сохранности продукта и вносит вкладв формирование его особого вкуса.

Этим,пожалуй, и ограничивается использование микроорганизмов в переработке белков.Возможности современной биотехнологии в этих производствах невелики, заисключением сыроделия. Другое дело – выращивание и сбор микробной массы,перерабатываемой в пищевые продукты: здесь биотехнология может проявить себя вовсей полноте.

1.Белокодноклеточных организмов

По многим важнымпоказателям биомасса микроорганизмов может обладать весьма высокой питательнойценностью. В немалой степени эта ценность определяется белками: у большинствавидов они составляют значительную долю сухой массы клеток. На протяжениидесятилетий активно обсуждаются и исследуются перспективы увеличения доли белкамикроорганизмов в общем балансе производимого во всем мире белка.

Производство такогобелка связано с крупномасштабным выращиванием определенных микроорганизмов,которые собирают и перерабатывают в пищевые продукты. Чтобы осуществитьвозможно более полное превращение субстрата в биомассу микробов, требуетсямногосторонний подход. Выращивание микробов в пищевых целях представляетинтерес по двум причинам. Во-первых, они растут гораздо быстрее, чем растения иживотные: время удвоения их численности измеряется часами. Это сокращает сроки,нужные для производства определенного количества пищи. Во-вторых, в зависимостиот выращиваемых микроорганизмов в качестве субстратов могут использоватьсяразнообразные виды сырья. Что касается субстратов, то здесь можно идти по двумглавным направлениям: перерабатывать низкокачественные бросовые продукты илиориентироваться на легкодоступные углеводы и получать за их счет микробнуюбиомассу, содержащую высококачественный белок.

1.1.Получение микробного белка на низших спиртах

Культивированиена метаноле. Основное преимущество этого субстрата – высокая чистота иотсутствие канцерогенных примесей, хорошая растворимость в воде, высокаялетучесть, позволяющая легко удалять его остатки из готового продукта.Биомасса, полученная на метаноле, не содержит нежелательных примесей, что даетвозможность исключить из технологической схемы стадии очистки.

Однако, необходимо учитывать при проведении процессаи такие особенности метанола, как горючесть и возможность образованиявзрывоопасных смесей с воздухом.

В качестве продуцентов, использующих метанол вконструктивном обмене, были изучены как дрожжевые, так и бактериальные штаммы.У дрожжей были рекомендованы в производство Candida boidinii, Hansenula polymorpha и Piehia pastoris, оптимальныеусловия для которых (t=34-37°

C, рН=4,2-4,6) позволяютпроводить процесс с экономическим коэффициентом усвоения субстрата до 0,40 прискорости протока в интервале 0,12-0,16 ч-1. Среди бактериальныхкультур применяется Methylomonasclara, Pseudomonas rosea и др, способные развиваться при t=32-34°C, рН=6,0-6,4 с экономическимкоэффициентом усвоения субстрата до 0,55 при скорости протока до 0,5 ч-1.

Особенности процесса культивирования во многомобусловлены применяемым штаммом-продуцентом (дрожжи или бактерии) и условиямиасептики. Ряд зарубежных фирм предлагает использовать дрожжевые штаммы ипроводить выращивание в отсутствии строгой асептики. В этом случаетехнологический процесс протекает в ферментёре эжекционного типапроизводительностью 75 т АСВ в сутки, а удельный расход метанола составляет 2,5т/т АСВ.

При культивировании дрожжей в асептических условияхрекомендованы аппараты колонного или эрлтфитного типа производительностью75-100 т АСВ/сут прирасходе метанола до 2,63 т/тАСВ. В том и другом случае процесс культивирования проводится одностадийно, безстадии «дозревания» с невысокой концентрацией субстрата (8-10 г/л).

В ряде стран в качестве продуцентов применяютсябактериальные штаммы, процесс проводится в асептических условиях в ферментерахэрлифитного или струйного типов производительностью 100-300 т/сут и расходомметанола до 2,3 т/т АСВ. Ферментация осуществляется одностадийно при невысокихконцентрациях спирта (до 12 г/л) с высокой степенью утилизации метанола.

Наиболее перспективным по своей конструкции являетсяструйный ферментёр Института технической химии АН ГДР. Ферментёр объемом1000 м3 состоит из секций, расположенных одна над другой исоединенных между собой шахтными переливами. Ферментационная среда из нижнейсекции ферментёра по напорному трубопроводу подается центробежными циркуляционныминасосами в верхние шахтные переливы, через которые проходит в низлежащуюсекцию, подсасывая при этом воздух из газовода. Таким образом, среда протекаетиз секции в секцию, постоянно подсасывая новые порции воздуха. Падающие струи вшахтных переливах обеспечивают интенсивное аэрирование среды.

Питательная среда непрерывно подается в зону верхнихшахтных переливов, а микробная суспензия отводится из выносных контуров. Настадии выделения для всех видов продуцентов предусмотрено отделение грануляциис целью получения готового продукта в гранулах.

Кормовые дрожжи, полученные на метаноле, имеютследующий процентный состав: сырой протеин 56-62; липиды 5-6; зола 7-11; влага8-10; нуклеиновые кислоты 5-6. Бактериальная биомасса характеризуется следующимсоставом: сырой протеин 70-74; липиды 7-9; зола 8-10; нуклеиновые кислоты10-13; влажность 8-10.

Кроме метанола, в качестве высококачественного сырьяиспользуют этанол, который имеет малую токсичность, хорошую растворимость вводе, небольшое количество примесей.

Вкачестве микроорганизмов – продуцентов белка на этиловом спирте какединственном источнике углерода могут использоваться дрожжи (Candida utilis, Sacharomyces lambica, Hansenulaanomala, Acinetobacter calcoaceticus).Процесс культивирования проводятодностадийно в ферментерах с высокими массообменными характеристиками приконцентрации этанола не более 15 г/л.

Дрожжи,выращенные на этаноле, содержат (%): сырого протеина 60-62; липидов 2-4; золы 8-10; влаги до 10.

1.2. Получение белковыхвеществ на углеводном сырье

Исторически одним изпервых субстратов, используемых для получения кормовой биомассы, былигидролизаты растительных отходов, предгидрализаты и сульфитный щелок – отходыцеллюлозно-бумажной промышленности. Интерес к углеводному сырью как основномувозобновляемому источнику углерода значительно возрос еще и с экологическойточки зрения, так как оно может служить основой для создания безотходнойтехнологии переработки растительных продуктов.

В связи с тем, чтогидролизаты представляют собой сложный субстрат, состоящий из смеси гексоз ипентоз, среди промышленных штаммов- продуцентов получили распространение видыдрожжей C.utilis, C.scottiiи C.tropicalis, способные наряду с гексозами усваивать пентозы, а такжепереносить наличие фурфурола в среде.

Состав питательной среды вслучае культивирования на углеводородном сырье значительно отличается отприменяемого при выращивании микроорганизмов на углеводородном субстрате. Вгидролизатах и сульфитных щелоках имеются в небольшом количестве практическивсе необходимые для роста дрожжей микроэлементы. Недостающие количества азота,фосфора и калия вводятся в виде общего раствора солей аммофоса, хлорида калия исульфата аммония.

Ферментация осуществляетсяв эрлифтных аппаратах конструкции Лефрансуа-Марийе объемом 320 и 600 м3.Процесс культивирования дрожжей осуществляется в непрерывном режиме при рН4,2-4,6. Оптимальная температура от 30 до 40°

С.

Кормовые дрожжи,полученные при культивировании на гидролизатах растительного сырья и сульфитныхщелоках, имеют следующий состав (%): белок 43-58; липиды 2,3-3,0; углеводы11-23; зола – до 11; влажность – не более 10.

Одним из перспективныхсубстратов в производстве кормовой биомассы являются гидролизаты торфа, имеющиев своем составе большое количество легкоусвояемых моносахаров и органическихкислот. Дополнительно в состав питательной среды вводятся лишь небольшиеколичества суперфосфата и хлорида калия. Источником азота служит аммиачнаявода. По качеству кормовая биомасса, полученная на гидролизатах торфа,превосходит дрожжи, выращенные на отходах растительного сырья.

2.Грибнойбелок (микопротеин)

Микопротеин– это пищевой продукт, состоящий в основном из мицелия гриба. При егопроизводстве используется штамм Fusariumgraminearum, выделенный из почвы. Микопротеин производят сегодня наопытной установке методом непрерывного выращивания. В качестве субстратаиспользуется глюкоза и другие питательные вещества, а источниками азота служатаммиак и аммонийные соли. После завершения стадии ферментации культуруподвергают термообработке для уменьшения содержания рибонуклеиновой кислоты, азатем отделяют мицелий методом вакуумного фильтрования.

Если сопоставитьпроизводство микопротеина с процессом синтеза белков животных, то выявится рядего преимуществ. Помимо того, что здесь выше скорость роста, превращениесубстрата в белок происходит несравненно эффективнее, чем при усвоении пищидомашними животными. Это отражено в таблице 1.

Нелишне напомнить, чтокорма для животных должны содержать некоторое количество белка, до 15-20% в зависимостиот вида животных и способа их содержания. Положительным фактором является иволокнистое строение выращенной культуры; текстура массы мицелия близка ктаковой у естественных продуктов, поэтому у продукта может быть имитированатекстура мяса, а за счет добавок – его вкус и цвет. Плотность продукта зависитот длины гиф выращенного гриба, которая определяется скоростью роста.

Таблица 1. Эффективностьконверсии при образовании белка для различных животных и Fusarium graminearum.

Исходный продукт

Продукция

Белок, г

Общая, г

Корова

1 кг корма

68 говядины

Свинья

1 кг корма

200 свинины

Курица

1 кг корма

240 мяса

Fusarium graminearum

1 кг углеводов + неорганический азот

136

1080 клеточной массы

После проведениявсесторонних исследований питательной ценности и безвредности микопротеинаминистерство сельского хозяйства, рыболовства и пищевых продуктов далоразрешение на его продажу в Англии. Содержание питательных веществ в немуказано в таблице 2.

Таблица2. Средний состав микопротеина и сравнение его с составом говядины.

Компоненты

Состав, % (на сухой вес)

микопротеин

бифштекс

Белки

Жиры

Пищевые волокна

Следы

Углеводы

Зола

РНК