Микробный синтез на основе целлюлозы: белок и другие ценные продукты - Лобанок А.Г.
ISBN 5-343-00283-8
Скачать (прямая ссылка):
Большое внимание при изучении биологической конверсии целлюлоз и лигноцеллюлоз уделяется изучению механизма расщепления субстратов. Исследования с помощью электронного микроскопа позволили установить, что мицелий микромицетов, в частности Trichoderma reesei и Т. lignorum, находится в очень тесном контакте с частицами соломы. Чаще мицелий просто об-
117
волакивает их, т. е. наблюдается тенденция к образованию наибольшей поверхности непосредственного контакта мицелия с частицами соломы. Авторы полагают, что такой контакт способствует более активной деструкции целлюлозы. Выделенные грибами ферменты диффундируют из клеток в субстрат, частично разрушают его, затем образовавшиеся растворенные продукты микромицеты реализуют в своих же обменных процессах (Бекер, 1984).
При биоконверсии продуктов фотосинтеза в белок предпочтение отдают совместному культивированию микроорганизмов (Бекер, 1984). Связано это с тем, что в естественных условиях один вид микроорганизмов потребляет продукты обмена веществ микроорганизмов другого вида. При выращивании же монокультуры микромицетов продукты обмена скапливаются в большом количестве, ингибируя тем самым рост данного продуцента. Рижские исследователи пошли по пути подсева к микромицетам дрожжей Candida lypolytia, Endomycopsis fibuli-ger, Trichosporon cutaneum. В этих условиях получен более высокий выход белка как при глубинном, так и при твердофазном культивировании.
На базе ферментационной установки ФУ-8 Лейте и сотр. (1986) создали два варианта ферментационных систем. Для микромицетов рода Trichoderma — это исследовательский биореактор, представляющий собой комбинированную твердофазно-глубинную систему с протоком жидкости, для базидномице-тов — колонный ферментер стационарного слоя с коррекцией газового состава аэрирующего воздуха. Полная колонизация субстрата, по данным Виестура и сотр. (1986), может быть достигнута при использовании большого количества инокулюма и различных углеродных косубстратов. На первых этапах (48— 72 ч) конверсию субстрата следует вести в ферментерах, затем скорость роста продуцентов снижается, процесс становится менее экзотермичным, не так остра борьба с посторонней микрофлорой. Дальнейшую конверсию можно осуществлять не в ферментере, а в полиэтиленовых мешках в термокамере.
Несмотря на столь широкий интерес к твердофазной ферментации, с помощью которой можно получать кроме кормового белка этанол, метан, ферменты, некоторые химические соединения, до настоящего времени нет четкого представления о таких процессах, как потребление субстрата, перенос кислорода. Неясно также, как в условиях поверхностного культивирования оценивать рост, контролировать системы для поддержания ряда параметров, какие использовать математические модели и конструкции ферментеров и как автоматизировать сами процессы ферментации (Tengerdy, 1985; Lonsane et al., 1985).
По мнению Виестура и сотр. (1986), итоговая оценка состояния и перспектив внедрения способа биоконверсии соломы в белок представляется следующей: решающими являются технико-
118
экономические показатели, которые могут быть определены в ходе длительной эксплуатации опытно-производственных установок, а также результаты широких зоотехнических испытаний продуктов ферментации.
Интересные данные получены рядОхМ авторов при изучении биоконверсии в белок таких субстратов, как виноградные выжимки, отходы виноделия, ботва овощных культур и др. (Мике-ладзе и др., 1985; Касимадзе, 1985; Перадзе и др., 1985; Соп-sidine et al., 1987). Продукты биоконверсии характеризуются приятным грибным запахом, достаточно высоким содержанием белка и наличием биологически активных веществ. Путем выращивания микроскопических грибов на различных видах отходов получают и белково-ферментные комплексы, в которых вместе с белком содержатся целлюлолитические ферменты. При одновременном употреблении их и грубых кормов повышается пищевая ценность последних и их усвояемость (Микеладзе,
1982).
Только в Грузии при полной утилизации отходов и вторичного сырья путем микробиологического синтеза может быть ежегодно получено свыше 800 тыс. т белково-ферментного комплекса, что дает возможность полностью покрыть белковый дефицит в республике. Подобраны микроорганизмы и разработана технология производства белковых продуктов на таких видах отходов, как виноградные выжимки, отходы эфиромасличного производства и консервной промышленности, стебли, листья, початки кукурузы. Из более чем 250 видов мицелиальных грибов и дрожжей выделено 20 перспективных штаммов (Микеладзе, 1984). Среди них дрожжи Candida tropicalis, мицелиаль-ные грибы Sporotrichum pulverulentum, Fusarium semitecium, Allescheria thermophila.
Проведенные эксперименты (Микеладзе и др., 1985) свидетельствуют о том, что более эффективно совместное культивирование двух микроорганизмов, чем раздельное выращивание этих культур. Белково-ферментный комплекс, образующийся при биотрансформации целлюлозосодержащего сырья, оказался нетоксичным продуктом, содержащим не более 2,0—2,5% нуклеиновых кислот, 30% белка и до 19% клетчатки. Биодеградации подвергается 60—70% клетчатки исходного сырья. Из белково-ферментного комплекса возможно выделение белкового концентрата пищевого назначения.
