Роль биотехнологии микробного синтеза в решении продовольственной проблемы человечества.

Одной из бурно развивающихся отраслей биотехнологии считается технология микробного синтеза ценных для человека веществ. По прогнозам, дальнейшее развитие этой отрасли повлечет за собой перераспределение ролей растениеводства и животноводства с одной стороны, и микробного синтеза - с другой, в формировании продовольственной базы человечества.

Пища должна быть разнообразной и содержать белки, жиры, углеводы и витамины. Источники энергии — жиры и углеводы в определенных пределах взаимозаменяемы, причем их можно заменить и белками, но белки нельзя заменить ничем. Проблема питания людей в конечном счете заключается в дефиците белка. Там, где сегодня люди голодают, не хватает прежде всего белка.

Сбалансировать содержание в кормах белка и его амино-кислотный состав можно с помощью биомассы микроорганиз-мов. Этот белковый источник имеет ряд преимуществ:

• большая скорость роста микроорганизмов (микроорганизмы растут в 500 раз быстрее, чем сельскохозяйственные культу-ры, и в 1000-5000 раз быстрее, чем самые быстрорастущие породы животных);

• высокое содержание белка в биомассе: дрожжи способны на-капливать до 40-50 % белка от своей массы, а некоторые бак-терии до 60-70 % белка;

• удовлетворительная биологическая ценность белков: по со-держанию большинства незаменимых аминокислот (лизина, триптофана и др.) белок многих дрожжей и бактерий соот-ветствует эталону (яичному белку);

• независимость производства от погодных и сезонных усло-вий: биомассу микроорганизмов можно получать круглого-дично;

• возможность выращивания биомассы на различных непище-вых субстратах и на отходах ряда производств;

• возможность организации производства микробного белка индустриальными методами с применением автоматизации.

Использование того или иного продуцента при производ-стве белковых препаратов определяется составом питательной среды и назначением белка. Требования менее строги, если бе-лок предназначен для кормовых целей, и должны быть высоки-ми, если белковые препараты используются в пищу.

Промышленные культуры, используемые для биосинтеза белковых веществ, должны отвечать медико-биологическим требованиям. Продуцентами белка могут быть дрожжи, бакте-рии, микроскопические грибы и водоросли.

Преимуществом дрожжей перед другими микроорга-низмами является их технологичность: устойчивость к инфек-циям, легкость отделения от среды благодаря крупным размерам клеток по сравнению с бактериями, способность усваивать раз-личные источники углерода, азота и способность расти на про-стых средах, высокие питательные свойства и приятный запах биомассы. Дрожжевая биомасса представляет собой полноцен-ный белковый продукт с высоким содержанием витаминов, ко-торый может быть использован как для кормовых, так и для пищевых целей.

Преимуществом бактери й является высокая скорость роста, бόльшее, чем у других микроорганизмов, содержание белка и незаменимой аминокислоты метионина в биомассе. По составу аминокислот бактериальный белок приближается к жи-вотному и поэтому имеет бόльшую ценность в качестве кормо-вого препарата. Однако при использовании бактерий должен быть тщательно изучен состав их липидов, так как у некоторых из них в липидах могут содержаться токсины. Недостатком бак-терий являются маленькие размеры клеток и плотность, близкая к плотности воды, что затрудняет их выделение из культураль-ной жидкости.

Кроме того, биомасса дрожжей и бактерий имеет высокое содержание нуклеиновых кислот (до 12 % и до 16 % соответст-венно), что ведет к образованию нежелательных продуктов рас-пада в животном организме.

Входящие в состав нуклеиновых кислот пуриновые осно-вания в организме животного превращаются в мочевую кислоту. У животных превращение мочевой кислоты в более раствори-мые соединения катализируются ферментом уриказой. Поэтому даже довольно высокое содержание пуринов в корме практиче-ски не опасно для сельскохозяйственных животных.

В организме человека уриказы мало, основной продукт катаболизма пуринов - плохо растворимая мочевая кислота. По-вышенное содержание мочевой кислоты увеличивает риск забо-леть подагрой и привести к образованию камней в мочевыводя-щих путях у предрасположенных к этому лиц.

Водоросли, как и все другие микроорганизмы, явля-ются перспективным источником получения белка. Они легко отделяются от субстрата, медленнее растут, чем дрожжи, и по-этому содержат меньше нуклеиновых кислот в биомассе. Общее содержание белка в водорослях может достигать 70 %. Причем эти белки полноценны по аминокислотному составу.

Грибы. Для получения кормового и пищевого белка можно использовать промышленное выращивание различных видов низших и высших грибов. Некоторые виды микроскопи-ческих грибов способны накапливать до 50 % белка.

По содержанию незаменимых аминокислот белок грибов приближается к белку животного происхождения, биомасса бо-гата витаминами, особенно группы В, содержание нуклеиновых кислот низкое (2,5 %), клеточные стенки тонкие и легко перева-риваются в желудочно-кишечном тракте животных.

При выращивании микроскопических грибов на жидкой питательной среде, как правило, на первой стадии культивиро-вания происходит интенсивное образование биомассы. В усло-виях глубинного культивирования в первые 5-6 час. Происходят сложные внутриклеточные преобразования в конидиях, они на-бухают, и появляются первые гифы. Далее идет быстрое разви-тие и рост мицелиальной массы гриба. Мицелий может форми-роваться в виде шариков или кашеобразной массы.

Дата добавления: 2015-07-15