Микробная биомасса | Состав и недостаток микробной биомассы

Микробная биомасса

Производство микробной биомассы призвано возместить острый дефицит пищевого и кормового белка: белок одноклеточных – SCP (single cell protein) – целые высушенные неживые клетки водорослей, бактерий, дрожжей или грибов, предназначенных для корма животным и в некоторых случаях как добавка в пищу людям.

В мире ежегодно производится 2 млн т SCP. Главное пользование SCP – белковая добавка к кормам.

Микробная биомасса – хорошая белковая добавка для животных с однокамерным желудком и жвачных, а также для домашних животных, птиц и рыб. Производство микробной биомассы особенно важно для стран, не культивирующих в больших масштабах сою. Если в качестве белковых добавок использовать микробные препараты, то сою и рыбу можно в большей степени употреблять в пищу. При получении микробных белковых препаратов учитывают самое важное преимущество микробных систем перед традиционным сельским хозяйством – высокую скорость роста микроорганизмов, клетки которых наполовину состоят из белка.

В табл.3.2 представлен приблизительный состав биомассы различных микроорганизмов и для сравнения состав сои и рыбной муки – традиционных кормовых добавок. В целом микробная масса богата лизином, но бедна серусодержащими аминокислотами и в этом отношении сходна с белками сои. Самое низкое содержание белка в нитчатых грибах, самое высокое – в бактериях. Дрожжи и водоросли занимают промежуточное положение. Метионин – лимитирующая аминокислота во многих микробных препаратах. Но получают синтетический D-метионин, он недорог и может быть добавлен к таким препаратам, чтобы улучшить качество белка. В бактериальном белке наиболее высокое содержание метионина и цистина.

Примерный состав и недостаток микробной биомассы

Общий состав, %ВодорослиНитчатые грибыДрожжиБактерииСояРыбная мука
Белок47-6331-5047-5672-834564
Жир7-202-82-61,5-319
Зола7268618
Лизин2,41,54,24,12,84,7
Метионин+Цистин1,70,81,72,31,32,8
Нуклеиновые кислоты3-89,26-128,16

Недостаток микробной биомассы часто усматривают в высоком содержании нуклеиновых кислот (Особенно РНК), которых в ней гораздо больше, чем в традиционной растительной или животной пище. Известно, что у бактерий, содержащих больше белка, уровень нуклеиновых кислот также выше, чем у других. Но для употребления микробной биомассы в кормах нет необходимости снижать содержание в ней нуклеиновых кислот, поскольку мочевая кислота, возникающая при деградации последних, у всех млекопитающих, кроме человека, под действием уратоксидазы превращается в алантоин, который переходит в мочу.

В недавнем прошлом Россия была единственно страной, производящей микробиологический белок для кормления животных – БВК. Из объема свыше 1 млн т/год 60% продукции выпускалось на основе парафинов нефти, а 40% — на основе гидролизатов древесины. Организация производства белка осуществлялась и с использованием спирта и природного газа. Такие технологические процессы экономически выгодны при отсутствии соевого белка для кормления животных. По содержанию незаменимых аминокислот и витаминов дрожжевая масса не уступает, а иногда даже и превосходит соевые белки. Добавка БВК в корма экономит фуражное зерно (5 т на 1 т БВК) и увеличивает привесы животных.

Подсчитано, что из 1 т углеводородов можно получить 0,5 т белков, и менее 1% перерабатываемой в настоящее время нефти могло бы хватить для компенсации недостатка белка на всей планете. Но имеющиеся запасы н-парафинов в мире ограничены, поэтому интерес ряда стран в последнее десятилетие переключился на другие виды сырья, в частности на метан и метанол.

Метан – самый дешевый вид сырья для производства SCP. Однако метан используют только бактерии, а их культивирование связано с рядом трудностей.
В промышленных масштабах культивируют зеленые микроводоросли родов Chlorella и Scenedesmus  и синтезируемые водоросли (цианобактерии) рода Spirulina. Больше всего изучалась хлорелла, и её используют чаще других микроводорослей в Японии, странах Азии и на Дальнем Востоке.

недостаток хлореллы заключается в неспособности фиксировать молекулярный азот, поэтому для получения SCP приходится вносить аммонийные соли.
У зеленых водорослей клеточная стенка плохо разрушается и содержит необычные жирные кислоты, которые не перевариваются сельскохозяйственными животными.

Для получения SCP предпочтение отдают тем видам, выход белка из биомассы которых составляет более 50%. Микроводоросли обычно дефицитны по серусодержащим аминокислотам, а особенно по метиону.

Некоторые микроводоросли отличаются высоким содержанием белка, хорошим вкусом и с незапамятных времен употреблялись в пищу. Спирулина (циано–бактерии Spirulina sp.) – подвижные нитчатые цианобактерии широко распространены в щелочных, водах озера Чад и других африканских озер.

Спирулина хорошо переваривается, имеет приятный аромат и может содержать до 70% белка отличного качества. В ней мало нуклеиновых кислон (4%), много витамина B12 и других витаминов и микроэлементов. Мукопротеиновая оболочка хорошо переваривается в отличие от целлюлозной клеточной стенки многих других питательных водорослей.

Спирулина совершенно не токсична. Ее липиды включают холестерин. Все это делает спирулину не только питательным, но и диетическим продуктом для лиц, страдающих болезнями сердца и ожирением. Вера в исключительную полезность спирулины особенно распространена на Востоке. Большой завод по производству спирулины работает в Мехико.

Высокой питательной ценностью обладают также микроводоросли Scenedesmus, которые дали положительные результаты при испытании на плохо питающихся детях. В ФРГ имеется промышленное производство по выпуску селенных водорослей Scenedesmus. Добавление их в пищу не должно превышать 20 г биомассы в сутки. Крупные установки по производству хлореллы (1500 т/год) работают в Японии.

Как добавку в пищу людям в Японии используют дрожжи Candida, вращенные на мелассных средах.

Промышленное освоение новых технологий производства белковых продуктов из растительного сырья сегодня – одно из основных направлений увеличения ресурсов продовольствия и инструмент совершенствования структуры питания населения. Из известных растительных источников пищевого белка наибольшее распространение получили продукты и ингридиенты из семян сои.

Известно, что в сое может содержаться до 40% белка и 20% масла. Соевые белки – самые полноценные растительные белки, включающие все незаменимые аминокислоты, а по лечебно-профилактическим свойствам им нет равных. При этом себестоимость белков сои по сырью в 27 раз ниже по сравнению с белками животного происхождения. Соя является важным фактором для сбалансированного развития АПК. Применяя соевые белки при существующем поголовье скота, можно удвоить производство мяса и молока. Соя, как культура, рентабельна даже при урожае 5 ц/га, а реальная ее урожайность 20-25 ц/га. Именно с учетом этих обстоятельств строится соевая политика во всем мире, а теперь и в нашей стране. Вот почему развитие соеводства – это создание качественно новых условий в борьбе с бедностью, за оздоровление нации.

В решении проблемы дефицита белка за последние два десятилетия определилось новое биотехнологическое направление — получение пищевых объектов с повышенным содержанием и улучшенным качеством белка методами генетической инженерии.

 

Ссылка на основную публикацию