Ковалець О.Я.

Національний технічний університет України «КПІ»

ОТРИМАННЯ ВИСОКОЕФЕКТИВНИХ БІЛКОВИХ ПРЕПАРАТІВ НА ЕТАНОЛОВМІСНИХ СЕРЕДОВИЩАХ

БВК (кормові дріжджі) – високоефективна білкова добавка до кормів, що використовується на багатьох сільськогосподарських підприємствах та комбікормових заводах. Це продукт культивування клітин на відходах переробки нерослинної сировини – нафтопарафінах, нижчих органічних спиртах – метанолі (меприн), етанолі (еприн), а також природньому газі (гаприн). Концентрат містить 50% білків, повний набір вітамінів групи В, велику кількість мікроелементів (залізо, марганець, йод, магній, натрій, цинк та ін.), амінокислот [1].

Виробництво БВК являється перспективним напрямком використання етилового спирту. Етанол використовують в якості високоякісної сировини. Він має невисоку токсичність, гарну розчинність у воді, невелику кількість домішок, що дає можливість отримувати готовий продукт, який не потребує спеціальної очистки. При вирощуванні на ньому дріжджів потреба в кисні досить низька, так само, як і виділення тепла. При використанні етилового спирту в якості субстрата для виробництва білкових препаратів типовий вихід білка становить 0,7 г біомаси на 1 г субстрату. В якості мікроорганізмів - продуцентів білка на етиловому спирті як єдиному джерелі вуглецю може використовуватись бактерія р. Асinetobacter calcoaceticus [2]. Представники цього штаму являються широко розповсюдженими хемогетеротрофами з окислювальним метаболізмом. Вони здатні використовувати в якості енергії різноманітні органічні речовини. Сутність цього процесу полягає в проникненні вуглеводнів в клітини мікроорганізмів, здатності їх адаптуватися до вуглеводневого типу живлення в початковій стадії окиснення. Механізм, що забезпечує проникнення вуглеводнів в клітину, ще до кінця не вивчений. В клітинах мікроорганізмів ліпідна фракція клітинної стінки завдяки своєму гідрофобному характеру служить головною системою транспорту вуглеводнів із навколишнього середовища до цитоплазматичної мембрани.

Споживання субстрата та ріст біомаси. Найкращий ріст деяких мікроорганізмів – продуцентів білка – спостерігається при початковій концентрації етилового спирту не вище 1% об. та підтримки цієї концентрації в процесі культивування. Саме бактерії Асinetobacter calcoaceticus за даних умов дають від 2,5 до 12,0 мг СБ/мл [3].

При культивуванні мікроорганізмів – продуцентів білка – на етиловому спирті в культуральній рідині утворюється оцтова кислота та ацетальдегід. Накопичення цих продуктів метаболізму приводить до припинення росту культури, скороченню числа популяцій.

Склад поживного середовища. Для ефективного культивування мікроорганізмів на етиловому спирті необхідна наявність у складі поживного середовища джерел азота, фосфора та мікроелементів.

Для азотного живлення мікроорганізмів можуть використовуватись різноманітні органічні та неорганічні джерела: пептон, амінокислоти, дріжжеві автолізати, аміак, амонійні солі. Добавки дріжжевого автолізата та біотину до синтетичного середовища з етиловим спиртом не дають помітного явища на швидкість його засвоєння в процесі безперервного культивування. При культивуванні штаму Acinetobacter calcoaceticus на синтетичному середовищі, що містить (в г/л):

(NH₄)₂HPO₄-4,0; K₂SO₄-0,7; (NH₄)₂HPO₄-1,0;

MgSO₄·7H₂O-0,2; CaCl·H₂O-0,1; NaCl-0,1

та з рН середовища після стерилізації 4,5 (рис. 1) (після охолодження в середовище додають 2%об. етилового спирту), а також середовищах з додаванням D, L- біотина (0,4 мкг/л), дріжжевого автолізату (0,1 г/л) та без добавок дріжджі при безперервному культивуванні росли добре, та вихід біомаси до 120- ої години ферментації складала в середньому 69,7% від внесеного в середовище етилового спирту. Отриманий білок дріжджів по своєму складу ані в кількісному, ані в якісному відношенні не відрізнявся від білка дріжджів, що були вирощені на природних субстратах.

Рис. 1. Вплив значення рН на питому швидкість росту

Асinetobacter calcoaceticus на етиловому спирті

Дріжджі, вирощені на етанолі в своєму складі мають (%): сирого протеїна 60-62; ліпідів 2-4; золи 8-10; вологості до 10.

Процес культивування проводять одностадійно в ферментерах з високими масообмінними характеристиками при концентрації етанолу не більше за 15 г/л.

Перелік літератури:

1. Грачева И. М., Гаврилова Н. Н., Иванова Л. А. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и жиров. – М.: Пищевая пром-сть, 1980. – 448 с.

2. Егоров, Н.С. Промышленная микробиология / Н.С. Егоров. - М.: Высшая школа, 1989.-688 с.

3. Никитин Г. А. Биохимические основы микробиологического производства: учеб. пособие. – К.: Высшая школа, 1992. – с. 239 – 257.