Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
в прямой, путем получения продуктов питания. О белках, идущих на корм
скоту, речь идет в гл. 9. Здесь мы рассмотрим те случаи, когда биомасса
микроорганизмов непосредственно используется в пищу.
Чтобы отличать такой тип продуктов от белков высших многоклеточных
животных и растений, для микробного белка придумано специальное название
- белок одноклеточных организмов (БОО)1. Производство его связано с
крупномасштабным выращиванием определенных микроорганизмов, которые
собирают и перерабатывают в пищевые продукты. В основе лежит технология
ферментации - ветвь бродильной промышленности и производства
антибиотиков. Чтобы осуществить возможно более полное превращение
субстрата в биомассу микробов, тре-
1 В отечественной литературе обычно употребляется термин "белково-
витаминный концентрат", но он уже по смыслу. - Прим. перев.
Пищевые продукты, напитки и биотехнология
117
буется многосторонний подход. Выращивание микробов в пищевых целях
представляет интерес по двум причинам. Во-первых, они растут гораздо
быстрее, чем растения или животные: время удвоения их численности
измеряется часами. Это сокращает сроки, нужные для производства
определенного количества пищи. Во-вторых, в зависимости от выращиваемых
микроорганизмов в качестве субстратов могут использоваться разнообразные
виды сырья. Что касается субстратов, то здесь можно идти по двум главным
направлениям: перерабатывать низкокачественные бросовые продукты или
ориентироваться на легкодоступные углеводы и получать за их счет
микробную биомассу, содержащую высококачественный белок. И в том и в
другом случае технология ферментации играет ключевую роль. Здесь важно
подобрать оптимальный состав среды, создать определенные условия для
роста, разработать конструкции ферментеров, правила их эксплуатации и
системы контроля, выработать методы отделения биомассы от культуральной
среды. Промышленное производство белка одноклеточных организмов всегда
осуществляется методом глубинного культивирования в жидких средах;
применяются как одноэтапное, так и непрерывное культивирование.
Непрерывное культивирование сложнее, чем одноэтапное, но более
экономично: производительность ферментеров выше. Именно этот метод был
избран для промышленного производства БОО.
Непрерывное культивирование
Метод непрерывного культивирования основан на поддержании в системе
динамического равновесия. Для перемешиваемой глубинной культуры
постоянного объема это означает постоянство скорости роста
микроорганизмов, которое обеспечивается путем равномерного ее разбавления
свежей питательной средой (при сохранении объема). Среды, используемые
при непрерывном культивировании, всегда составляют таким образом, чтобы
один из субстратов (обычно это источник углерода) лимитировал рост,
поэтому его содержание в культуральной жидкости минимально. Такой способ
широко применяется в экспериментах по физиологии микроорганизмов. Даже в
микробиологических лабораториях, где работа с чистыми культурами в
асептических условиях - обычное дело, опыты по непрерывному
культивированию требуют особого внимания. Специальное устройство
аппаратуры, строгое соблюдение правил работы - все направлено на то,
чтобы избежать загрязнения посторонней микрофлорой. Важность асептики при
непрерывном культивировании становится особенно ясной, если учесть, что
метод этот представляет интерес как для лабораторий, так и для
промышленности толь-
118
Глава 3
ко в том случае, если стационарное состояние культуры удается
поддерживать в течение нескольких дней, недель или даже месяцев. Все это
время культуру надо перемешивать, подавать непрерывно стерильную
питательную среду и воздух и часть ее постоянно удалять. Температура
должна поддерживаться постоянной; обычно регулируется и pH среды. Нужно
периодически отбирать пробы для контроля постоянства условий и чистоты
культуры. При промышленном производстве условия асептики могут быть
соблюдены только в специальных сложных установках. В их конструкции
должна быть учтена необходимость стерилизации перед началом каждого
производственного цикла. Это касается также работы любого датчика или
пробоотборника, встроенного в ферментер для непрерывного наблюдения и
контроля всех параметров культуры.
О мерах безопасности при производстве белка одноклеточных организмов
Микроорганизмы, традиционно используемые в пищевой промышленности, часто
входят в состав конечного продукта (хотя доля их там обычно невелика).
Как показывает опыт, безопасность этих продуктов не вызывает сомнений.
Особенность белка одноклеточных организмов заключается в том, что этот
продукт, во-первых, практически целиком состоит из микробной биомассы и,
во-вторых, в его производстве нередко принимают участие микробы, опыт
использования которых мал и которые ранее в пище отсутствовали. Понятно,
что государственные учреждения, контролирующие качество пищевых
продуктов, требуют, чтобы выходу на рынок БОО предшествовали испытания на
