Микробный синтез на основе целлюлозы: белок и другие ценные продукты - Лобанок А.Г.
ISBN 5-343-00283-8
Скачать (прямая ссылка):
503
Об огромном интересе к проблеме биотрансформации растительных субстратов в белок свидетельствуют многочисленные симпозиумы и семинары, которые проходят как за рубежом, так и в нашей стране. Работы, направленные на получение продуктов кормового назначения из лигноцеллюлозы, активно проводятся в США, Канаде, Финляндии, Швеции и других странах (Прошина, Селифонтова, 1985). Большое внимание таким исследованиям уделяется и в нашей стране (Бекер, 1982; Микеладзе, 1982; Закордонец, 1983; Головлева, Головлев, 1983; Билай, 1986).
Однако до сих пор практически отсутствуют сведения о широкомасштабном производстве белков грибного происхождения, что объясняется как длительностью проведения токсикологических и зоотехнических испытаний продуктов ферментации, так и дороговизной разрабатываемых процессов.
Из способов получения белка на основе лигноцеллюлоз наиболее известным, дошедшим до стадии внедрения является способ Waterloo, разработанный в Канаде (Moo-Young, 1979). По имеющимся данным, Канада может ежегодно получать из сельскохозяйственных отходов около 45 млн т белка микроорганизмов.
Финской фирмой «Tampella» на основе сульфитных щелоков— отходов целлюлозно-бумажного производства — вырабатывается белковый продукт «-пекило». Авторы считают этот процесс конкурентоспособным с производством соевой муки (Прошина, Селифонтова, 1985). Сырьем могут служить отходы сахарной и картофельной промышленности. Продукт содержит до 60% протеина с хорошим аминокислотным составом и большим количеством таких витаминов, как тиамин, рибофлавин, пири-доксин, пантотсновая кислота, биотин, фолиевая кислота.
Более ранние литературные данные о биоконверсии лигноцеллюлозных субстратов достаточно полно изложены в ряде монографий и обзоров (Лобанок, Бабицкая, 1976, 1981; Межиня и др., 1982; Морозова и др., 1978; Lobanok et al., 1984). Анализируя результаты зарубежных и советских исследователей, можно сказать, что они касаются биотрансформации в белок большого круга целлюлозосодержащих отходов. Это свекловичный жом, жом сахарного тросника, маниок, рисовая, пшеничная либо ржаная солома, некондиционные овощи и фрукты, целлюлоза хлопка, отходы древесины, картофелеперерабатывающей промышленности. При разработке технологии не только подбираются высокопродуктивные продуценты, но и отрабатываются подходящие с экономической и технологической сторон условия предварительной модификации субстратов.
При выращивании гриба Aspergillus terreus на среде, приготовленной из жома сахарного тростника (1%), подвергнутого горячей щелочной обработке, наибольшая скорость накопления белка наблюдается в течение первых трех дней. Максимальное содержание белка в биомассе составляет 32,9%, выход — 22 г/100 г багассы, переваримость белка in vitro — 68,8%. Содер-
104
жание аминокислот в биомассе сравнимо со стандартом ФАО (Garg, Neelakantan, 1982). Дешевым источником белка может служить биомасса, полученная путем выращивания грибов рода Aspergillus на средах из недоброкачественных овощей и фруктов (АН, Laidi, 1984; Odunfa, Shasore, 1987).
Хорошие результаты получены при выращивании мицелиальных грибов рода Basisporium и Chaetomium на свекловичном жоме (Стахеев и др., 1983; Батурина, 1985). По сравнению с субстратом в грибном продукте количество белка увеличивается в 8—10 раз, пектин утилизируется на 26—40%, целлюлоза — на 30—45%. При изучении способности 317 штаммов термофильных микромицетов к накоплению биомассы и белка на свекловичном жоме лучшими оказались грибы, принадлежащие к родам Chrysosporium и Thielavia (Шабунина и др., 1985). На 38—48% увеличивали содержание белка в свекловичной пульпе за 3 сут выращивания Trichoderma reesei, Sporotrichum thermophile, Chaetomium cellulolyticum, Morchella esculenta (Bajon, 1985).
Более подробно следует остановиться на разработанном в Канаде процессе Waterloo (Moo-Young, 1979). В качестве сырья используются отходы сельского хозяйства, продуцентом является гриб Chaetomium cellulolyticum. При этом предпочтительнее ба-гасса, солома злаковых культур, кукурузная кочерыжка, а также отходы животноводческих ферм. Процесс апробирован в 200-и 1000-литровых ферментерах. Он предполагает три этапа: химическую или термическую обработку целлюлозосодержащих материалов, аэробную ферментацию, отделение биомассы от культуральной жидкости. Получаемый продукт хорошо переварим, не токсичен, может быть применен в качестве кормовой добавки вместо рыбной и соевой муки, которые в свою очередь можно высвободить для других целей. Биологическая ценность получаемой биомассы испытана на крысах, цыплятах и овцах. Продукт имеет гранулированную структуру, грибной запах, по составу и количеству важнейших компонентов грибной белок ближе к мясному, а не к соевому, содержит меньше, чем дрожжи, нуклеиновых кислот и больше серусодержащих кислот.
Из данных литературы известно, что технология Waterloo применяется тремя фирмами: в Канаде, Франции и Югославии. По мнению авторов, она экономически выгодна как для развитых, так и для развивающихся стран (Moo-Young, 1983). Препарат может использоваться и как добавка к кормам, содержащим растительный белок, и в определенном количестве в качестве единственного белоксодержащего компонента комбикормов. Из обследованных свыше 500 образцов почв, компостов этими же авторами выделено пять культур грибов, способных расти на среде, содержащей целлюлозу как единственный источник углерода, и накапливать значительную биомассу не более чем за трое суток. Среди них два штамма отнесены к роду Aspergillus, два — к роду Trichoderma, один не был идентифицирован.
