แบคทีเรียถูกปลูกเพื่อสร้างโปรตีนในอาหาร

การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ขนาดใหญ่โดยเป็นแหล่งโปรตีนโดยตรงสำหรับโภชนาการของมนุษย์และสัตว์ถือเป็นวิธีแก้ปัญหาการขาดแคลนอาหารในเยอรมนีในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง กระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการเพาะเลี้ยงยีสต์ของผู้ผลิตเบียร์ได้รับการพัฒนาซึ่งหลังจากการแปรรูปและการอบแห้งถูกเพิ่มลงในซุปและไส้กรอก ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง กระบวนการเหล่านี้ได้รับการยอมรับอย่างดี

นิพจน์ "โปรตีนของสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียว" เกิดขึ้นในยุค 60 เกี่ยวกับชีวมวลของแบคทีเรีย (ส่วนใหญ่เป็นยีสต์) ซึ่งใช้เป็นส่วนประกอบอาหารของสัตว์และมนุษย์ สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือความจริงที่ว่าสารอาหารสำหรับการเพาะปลูกแบคทีเรียมักเป็นของเสียทางการเกษตร: เค้กหัวบีทน้ำตาลในการผลิตน้ำตาล เค้กทานตะวันในการผลิตน้ำมันพืช เวย์ในการผลิตชีส เศษไม้ และขี้เลื่อย ฯลฯ .

ความสนใจในปัญหานี้ได้ปะทุขึ้นหลังจากการตีพิมพ์ผลการวิจัยที่แสดงความเป็นไปได้ในการผลิตโปรตีนเข้มข้นดังกล่าวโดยอาศัยไฮโดรคาร์บอน บริษัทน้ำมันให้ทุนสนับสนุนการพัฒนาการศึกษาเหล่านี้ ไม่เพียงเพราะการใช้ไฮโดรคาร์บอนเท่านั้น แต่ยังเนื่องมาจากผลการทดสอบอาหารและโอกาสทางการตลาดที่น่าพอใจอีกด้วย

โรงงานโปรตีนเข้มข้นขนาดใหญ่แห่งแรกได้รับการพัฒนาโดยบริษัทร่วมทุนระหว่าง British Petroleum (UK) และ Italprotein (อิตาลี) ในปี 1975 โดยมีกำลังการผลิต 100,000 ตันต่อปี วัตถุดิบเป็นพาราฟินธรรมดา ญี่ปุ่นยังเอาปัญหานี้ 8 พืชที่มีกำลังการผลิต 1,500 ตันของโปรตีน / ปีถูกสร้างขึ้น อย่างไรก็ตาม ความสนใจในการผลิตโปรตีนในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวในยุค 70 ลดลงเล็กน้อย ส่วนหนึ่งเนื่องจากสถานการณ์ทางการเกษตรที่เอื้ออำนวยในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่ส่วนใหญ่เกิดจากเทคโนโลยีที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งไม่กำจัดสารพิษออกจากผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ในยุค 80 บริษัทเยอรมัน "Hoechst" ซึ่งโดดเด่นในตลาดในด้านเทคโนโลยีชั้นสูง ได้พัฒนากระบวนการเพื่อให้ได้โปรตีนเข้มข้นคุณภาพสูง ในยุค 80 หนึ่งในผู้ผลิตโปรตีนชั้นนำของโลกคือสหภาพโซเวียตที่มีฐานวัตถุดิบที่ไม่สิ้นสุด มีการสร้างโรงงานในฟินแลนด์โดยใช้ Paecilomyces ในน้ำทิ้งที่มีซัลไฟต์จากโรงงานกระดาษ กำลังการผลิตโรงงาน - 10,000 ตันของโปรตีน / ปี

ในประเทศ EEC มีการผลิตโปรตีนเข้มข้นประมาณ 25 ล้านตันต่อปี ตัวเลขเหล่านี้บ่งบอกถึงความสามารถในการทำกำไรขององค์กร อาหารสัตว์มีราคาแพงเนื่องจากการถือครองที่ดินอย่างจำกัด และด้วยเหตุผลอื่นๆ อีกหลายประการ โปรตีนของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวมีข้อดีอย่างมาก: อัตราการสืบพันธุ์สูง, ความพร้อมของวัตถุดิบ, การแก้ปัญหาการกำจัดของเสียของหลายองค์กร ฯลฯ

นอกจากนี้โปรตีนยังมีองค์ประกอบที่คงที่และทำซ้ำได้ทำให้ง่ายต่อการเสริมความแข็งแรงเพิ่มองค์ประกอบที่จำเป็น พวกมันยังทำได้ง่ายในรูปของเม็ดหรือยาเม็ด และการจัดเก็บนั้นง่ายกว่าการเก็บพืชหรืออาหารสัตว์อื่นๆ มาก

อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตโปรตีนไม่คิดว่าผลิตภัณฑ์ของตนจะทดแทนโปรตีนในอาหารของสัตว์: โปรตีนเข้มข้นทำหน้าที่เป็นสารเติมแต่งในอาหาร ทำให้ราคาถูกลงและปรับปรุงคุณภาพ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าการผลิตอาหารเสริมโปรตีนไม่ได้พัฒนาอย่างรวดเร็วอย่างที่คาดการณ์ไว้ในยุค 60 และ 70ความจริงก็คือข้อกำหนดสำหรับความปลอดภัยของเทคโนโลยีซึ่งต้องคำนึงถึงผลลัพธ์ของการทดสอบทางพิษวิทยาและอาหารที่จำเป็นทั้งหมดนั้นเข้มงวดมากขึ้น

คุณควรระมัดระวังเป็นพิเศษเกี่ยวกับการใช้โปรตีนเข้มข้นในโภชนาการของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม การใช้เพื่อแก้ปัญหาโภชนาการของประชากรโลกไม่มีทางเลือกอื่น เนื่องจากการคาดการณ์ระบุว่าการเติบโตของประชากรไม่ตรงกับการเติบโตของผลิตภัณฑ์อาหาร กล่าวได้อย่างปลอดภัยว่าการพัฒนาจุลินทรีย์ในโภชนาการของมนุษย์เพิ่งเริ่มต้น

จุลินทรีย์เริ่มถูกนำมาใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์โปรตีนมานานก่อนการเกิดขึ้นของจุลชีววิทยา แค่พูดถึงชีสทุกชนิด รวมถึงผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการหมักถั่วเหลือง ในทั้งกรณีแรกและครั้งที่สอง โปรตีนเป็นพื้นฐานทางโภชนาการ ในระหว่างการพัฒนาผลิตภัณฑ์เหล่านี้ ด้วยการมีส่วนร่วมของจุลินทรีย์ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งในคุณสมบัติของวัตถุดิบที่มีโปรตีน

ผลที่ได้คือผลิตภัณฑ์อาหารที่สามารถเก็บไว้ได้นาน (ชีส) หรือสะดวกในการบริโภค (เต้าหู้) จุลินทรีย์มีบทบาทในการผลิตผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์บางชนิดเพื่อเก็บรักษา ดังนั้นในการผลิตไส้กรอกบางชนิดจึงใช้การหมักที่เป็นกรดซึ่งมักจะมีส่วนร่วมของแบคทีเรียกรดแลคติกที่ซับซ้อน กรดที่ได้นั้นมีส่วนช่วยในการถนอมผลิตภัณฑ์และก่อให้เกิดรสชาติที่พิเศษ

ซึ่งอาจจำกัดการใช้จุลินทรีย์ในกระบวนการผลิตโปรตีน ความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ในอุตสาหกรรมเหล่านี้มีน้อย ยกเว้นการทำชีส การเพาะปลูกและการรวบรวมมวลจุลินทรีย์ที่แปรรูปเป็นอาหารเป็นอีกเรื่องหนึ่ง: เทคโนโลยีชีวภาพสามารถแสดงให้เห็นได้อย่างครบถ้วน

การผลิตโปรตีนของสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียว

สำหรับตัวชี้วัดที่สำคัญหลายประการ ชีวมวลของจุลินทรีย์สามารถมีคุณค่าทางโภชนาการที่สูงมาก ในขอบเขตมาก ค่านี้ถูกกำหนดโดยโปรตีน: ในสปีชีส์ส่วนใหญ่ พวกมันประกอบขึ้นเป็นสัดส่วนที่มีนัยสำคัญของมวลเซลล์แห้ง เป็นเวลาหลายทศวรรษมาแล้วที่ได้มีการหารือและศึกษาถึงโอกาสในการเพิ่มส่วนแบ่งของโปรตีนจุลินทรีย์ในสมดุลทั้งหมดของโปรตีนที่ผลิตได้ทั่วโลก

การผลิตโปรตีนดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์บางชนิดในวงกว้าง ซึ่งรวบรวมและแปรรูปเป็นอาหาร เพื่อให้บรรลุการเปลี่ยนแปลงของซับสเตรตให้เป็นชีวมวลของจุลินทรีย์อย่างเต็มที่ จำเป็นต้องมีวิธีการที่หลากหลาย การเติบโตของจุลินทรีย์สำหรับอาหารนั้นน่าสนใจด้วยเหตุผลสองประการ อย่างแรก พวกมันเติบโตเร็วกว่าพืชและสัตว์มาก: เวลาในการเพิ่มตัวเลขเป็นสองเท่านั้นวัดเป็นชั่วโมง ซึ่งช่วยลดระยะเวลาในการผลิตอาหารได้ในปริมาณหนึ่ง

ประการที่สอง ขึ้นอยู่กับจุลินทรีย์ที่ปลูก วัตถุดิบประเภทต่างๆ สามารถใช้เป็นพื้นผิวได้ สำหรับพื้นผิว คุณสามารถไปได้ในสองทิศทางหลัก: ประมวลผลของเสียคุณภาพต่ำหรือมุ่งเน้นไปที่คาร์โบไฮเดรตที่พร้อมใช้งานและรับชีวมวลของจุลินทรีย์ที่มีโปรตีนคุณภาพสูงจากพวกเขา

การได้รับโปรตีนจุลินทรีย์จากเมทานอล

ข้อได้เปรียบหลักของสารตั้งต้นนี้คือมีความบริสุทธิ์สูงและปราศจากสารก่อมะเร็ง ความสามารถในการละลายน้ำได้ดี มีความผันผวนสูง ซึ่งทำให้ง่ายต่อการขจัดสิ่งตกค้างออกจากผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ชีวมวลที่ได้จากเมทานอลไม่มีสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์ ซึ่งทำให้สามารถแยกขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ออกจากโครงร่างทางเทคโนโลยีได้

อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการ จำเป็นต้องคำนึงถึงคุณสมบัติของเมทานอลเช่นความไวไฟและความเป็นไปได้ของการก่อตัวของสารผสมที่ระเบิดได้กับอากาศ

ทั้งยีสต์และแบคทีเรียได้รับการศึกษาในฐานะผู้ผลิตโดยใช้เมทานอลในการเผาผลาญเชิงสร้างสรรค์ของยีสต์ Candida boidinii, Hansenula polymorpha และ Piehia pastoris ได้รับการแนะนำสำหรับการผลิตซึ่งเป็นสภาวะที่เหมาะสมที่สุด (อุณหภูมิ 34-37 ° C, pH 4.2-4.6) ช่วยให้กระบวนการสามารถดำเนินการได้โดยมีค่าสัมประสิทธิ์ทางเศรษฐกิจของการดูดซึมของ สารตั้งต้นสูงถึง 0.40 ที่ความเร็วการไหลในช่วง 0.12-0.16 h-1

ในบรรดาวัฒนธรรมแบคทีเรียนั้นใช้ Methylomonas clara, Pseudomonas rosea และอื่น ๆ ซึ่งสามารถพัฒนาได้ที่อุณหภูมิ 32-34 ° C, pH 6.0-6.4 โดยมีค่าสัมประสิทธิ์ทางเศรษฐกิจของการดูดซึมพื้นผิวสูงถึง 0.55 ที่อัตราการไหลสูงถึง 0.5 ชั่วโมง -1.

คุณสมบัติของกระบวนการเพาะปลูกส่วนใหญ่เกิดจากสายพันธุ์ของผู้ผลิตที่ใช้แล้ว (ยีสต์หรือแบคทีเรีย) และสภาวะของภาวะ asepsis บริษัทต่างชาติหลายแห่งเสนอให้ใช้ยีสต์สายพันธุ์และทำการเพาะปลูกในกรณีที่ไม่มีการติดเชื้ออย่างเข้มงวด ในกรณีนี้ กระบวนการทางเทคโนโลยีเกิดขึ้นในถังหมักแบบดีดออกซึ่งมีผลผลิตโปรตีน 75 ตันต่อวัน และการบริโภคเมทานอลที่เฉพาะเจาะจงคือ 2.5 ตัน / ตันของโปรตีน

เมื่อเพาะเลี้ยงยีสต์ภายใต้สภาวะปลอดเชื้อ แนะนำให้ใช้อุปกรณ์ประเภทเสาหรือแอร์ไลไฟต์ที่มีความจุโปรตีน 75-100 ตัน/วัน โดยมีการบริโภคเมทานอลสูงถึง 2.63 ตัน / ตันของโปรตีน ในทั้งสองกรณี กระบวนการเพาะปลูกจะดำเนินการในขั้นตอนเดียวโดยไม่ต้อง "สุก" โดยมีความเข้มข้นต่ำของสารตั้งต้น (8-10 g / l)

ในหลายประเทศมีการใช้สายพันธุ์แบคทีเรียในฐานะผู้ผลิต กระบวนการนี้ดำเนินการภายใต้สภาวะปลอดเชื้อในถังหมักแอร์ไลไฟต์หรือเจ็ทที่มีความจุ 100-300 ตัน/วัน และปริมาณการใช้เมทานอลสูงถึง 2, 3 ตัน / ตัน โปรตีน. การหมักจะดำเนินการในขั้นตอนเดียวที่ความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ต่ำ (สูงถึง 12 g / l) ด้วยการใช้เมทานอลในระดับสูง

การออกแบบที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือเครื่องหมักไอพ่นของสถาบันเคมีเทคนิค (เยอรมนี) ถังหมักที่มีปริมาตร 1,000 ม. ประกอบด้วยส่วนที่อยู่เหนืออีกส่วนหนึ่งและเชื่อมต่อกันด้วยเพลาล้น

สื่อการหมักจากส่วนล่างของถังหมักผ่านท่อแรงดันถูกจ่ายโดยปั๊มหมุนเวียนแบบแรงเหวี่ยงไปยังโอเวอร์โฟลว์ของเพลาบน ซึ่งจะผ่านไปยังส่วนล่าง ขณะที่ดูดอากาศจากท่อส่งก๊าซ ดังนั้นสื่อจะไหลจากส่วนหนึ่งไปอีกส่วนโดยดูดอากาศส่วนใหม่อย่างต่อเนื่อง เครื่องบินไอพ่นที่ตกลงมาในทุ่นระเบิดจะทำการเติมอากาศอย่างเข้มข้น

สารอาหารจะถูกส่งต่อไปยังบริเวณที่ล้นของเพลาบนอย่างต่อเนื่องและสารแขวนลอยของจุลินทรีย์จะถูกลบออกจากวงจรระยะไกล ในขั้นตอนการแยกสารสำหรับผู้ผลิตทุกประเภท จะมีการจัดเตรียมการแยกแกรนูลเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปในรูปแบบแกรนูล

ยีสต์อาหารสัตว์ที่ได้จากเมทานอลมีองค์ประกอบดังต่อไปนี้ (เป็น%): โปรตีนดิบ 56-62; ไขมัน 5-6; เถ้า 7-11; ความชื้น 8-10; กรดนิวคลีอิก 5-6. ชีวมวลของแบคทีเรียมีลักษณะเฉพาะโดยองค์ประกอบต่อไปนี้ (เป็น%): โปรตีนหยาบ 70-74; ไขมัน 7-9; เถ้า 810; กรดนิวคลีอิก 10-1 ชม.; ความชื้น 8-10

นอกจากเมทานอลแล้ว เอทานอลยังใช้เป็นวัตถุดิบคุณภาพสูง ซึ่งมีความเป็นพิษต่ำ ละลายได้ดีในน้ำ และมีสิ่งเจือปนเล็กน้อย

ยีสต์ (Candida utilis, Sachromyces lambica, Hansenula anomala, Acinetobacter calcoaceticus) สามารถใช้เป็นจุลินทรีย์ - ผู้ผลิตโปรตีนในเอทิลแอลกอฮอล์เป็นแหล่งคาร์บอนเพียงแหล่งเดียว กระบวนการเพาะปลูกจะดำเนินการในขั้นตอนเดียวในถังหมักที่มีลักษณะการถ่ายโอนมวลสูงที่ความเข้มข้นของเอทานอลไม่เกิน 15 กรัมต่อลิตร

ยีสต์ที่ปลูกเอทานอลประกอบด้วย (เป็น%): โปรตีนหยาบ - 60-62; ไขมัน - 2-4; เถ้า - 8-10; ความชื้น - มากถึง 10

การรับสารโปรตีนจากวัตถุดิบคาร์โบไฮเดรต

ในอดีต หนึ่งในสารตั้งต้นแรกที่ใช้สำหรับการผลิตสารชีวมวลสำหรับอาหารสัตว์ ได้แก่ ของเสียจากพืช ไฮโดรไลเสต พรีไฮดราลิเซท และสุราซัลไฟต์ - ของเสียจากอุตสาหกรรมเยื่อกระดาษและกระดาษ

ความสนใจในวัตถุดิบคาร์โบไฮเดรตในฐานะแหล่งพลังงานหมุนเวียนหลักของคาร์บอนก็เพิ่มขึ้นอย่างมากจากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม เนื่องจากสามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างเทคโนโลยีที่ปราศจากของเสียสำหรับผลิตภัณฑ์ในโรงงานแปรรูป

เนื่องจากไฮโดรไลเสตเป็นซับสเตรตที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยส่วนผสมของเฮกโซสและเพนโทส ประเภทของยีสต์ C. utilis, C. scottii และ C.Tropicalis ซึ่งพร้อมกับ hexoses สามารถดูดซึม pentoses เช่นเดียวกับการถ่ายโอนการปรากฏตัวของ furfural ในตัวกลาง

องค์ประกอบของสารอาหาร ในกรณีของการเพาะปลูกบนวัตถุดิบไฮโดรคาร์บอน แตกต่างอย่างมากจากที่ใช้สำหรับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์บนสารตั้งต้นของไฮโดรคาร์บอน ในไฮโดรไลเสตและน้ำด่างซัลไฟต์ มีธาตุที่จำเป็นเกือบทั้งหมดสำหรับการเจริญเติบโตของยีสต์เพียงเล็กน้อย ปริมาณไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียมที่ขาดหายไปนั้นถูกนำมาใช้ในรูปของสารละลายทั่วไปของเกลือแอมโมฟอส โพแทสเซียมคลอไรด์ และแอมโมเนียมซัลเฟต

การหมักจะดำเนินการในอุปกรณ์ยกอากาศที่ออกแบบโดย Lefrancois-Marillet ด้วยปริมาตร 320 และ 600 m3 กระบวนการเพาะเลี้ยงยีสต์จะดำเนินการในโหมดต่อเนื่องที่ pH 4.2-4.6 อุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 30 ถึง 40 ° C

ยีสต์อาหารสัตว์ที่ได้จากการเพาะปลูกบนไฮโดรไลเสตของวัตถุดิบจากพืชและสุราซัลไฟต์มีองค์ประกอบดังต่อไปนี้ (เป็น%): โปรตีน - 43-58; ไขมัน - 2.3-3.0; คาร์โบไฮเดรต - 11-23; เถ้า - มากถึง 11; ความชื้น - ไม่เกิน 10

หนึ่งในสารตั้งต้นที่มีแนวโน้มดีในการผลิตชีวมวลสำหรับอาหารสัตว์คือพีทไฮโดรไลเสตซึ่งมีโมโนแซ็กคาไรด์และกรดอินทรีย์ที่ย่อยง่ายจำนวนมาก นอกจากนี้ยังเพิ่ม superphosphate และโพแทสเซียมคลอไรด์เพียงเล็กน้อยลงในสารอาหาร แหล่งที่มาของไนโตรเจนคือน้ำแอมโมเนีย

ในแง่ของคุณภาพ ชีวมวลของอาหารสัตว์ที่ได้จากไฮโดรไลเสตพีทนั้นเหนือกว่ายีสต์ที่ปลูกบนเศษพืช

แอล.วี. Timoshchenko, M.V. Chubik

ข้อกำหนดสำหรับสารตั้งต้นสารอาหาร

ใช้ในกระบวนการทางเทคโนโลยีชีวภาพ เป็นธรรมชาติ

วัตถุดิบที่มาจากพืช ของเสีย

อุตสาหกรรมต่าง ๆ เป็นวัตถุดิบสำหรับกระบวนการทางเทคโนโลยีชีวภาพ

สารตั้งต้นทางเคมีและปิโตรเคมีที่ใช้เป็น

วัตถุดิบสำหรับเทคโนโลยีชีวภาพ

เทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรม การผลิตโปรตีนจากจุลินทรีย์

สารตั้งต้นสำหรับการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์เพื่อให้ได้โปรตีน

จุลินทรีย์ใช้สารตั้งต้นที่หลากหลายเป็นแหล่งของสสารและพลังงาน - พาราฟินปกติและสารกลั่นน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ แอลกอฮอล์ ไฮโดรไลเสตจากพืช และของเสียจากอุตสาหกรรม

สำหรับจุลินทรีย์ที่กำลังเติบโตสำหรับโปรตีน คงจะดีถ้ามีสารตั้งต้นที่อุดมด้วยคาร์บอน แต่มีราคาถูก ความต้องการนี้เป็นไปตามข้อกำหนดโดยพาราฟินน้ำมันปกติ (ไม่มีกิ่งก้าน) ผลผลิตของสารชีวมวลสามารถเข้าถึงได้เมื่อใช้พวกมันมากถึง 100% ของมวลสารตั้งต้น คุณภาพของผลิตภัณฑ์ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ของพาราฟิน เมื่อใช้พาราฟินที่มีระดับการทำให้บริสุทธิ์เพียงพอ มวลยีสต์ที่ได้รับสามารถนำมาใช้เป็นแหล่งโปรตีนเพิ่มเติมในอาหารสัตว์ได้สำเร็จ โรงงานยีสต์อาหารสัตว์ขนาดใหญ่แห่งแรกของโลกที่มีกำลังการผลิต 70,000 ตันต่อปี เปิดตัวในปี 1973 ในสหภาพโซเวียต ในฐานะวัตถุดิบ เอ็น-แอลเคนที่แยกได้จากน้ำมันและยีสต์หลายชนิดที่สามารถเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วบนไฮโดรคาร์บอนได้ถูกนำมาใช้ ได้แก่ Candida maltosa, Candida guilliermondii และ Candida lipolytica ในอนาคต มันเป็นของเสียจากการกลั่นน้ำมันซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตโปรตีนจากยีสต์ ซึ่งเติบโตอย่างรวดเร็วในช่วงกลางทศวรรษ 1980 เกิน 1 ล้านตันต่อปี และในสหภาพโซเวียต โปรตีนอาหารสัตว์ได้รับมากเป็นสองเท่าในประเทศอื่น ๆ ของโลกที่นำมารวมกัน อย่างไรก็ตาม ต่อมาขนาดการผลิตโปรตีนยีสต์จากน้ำมันไฮโดรคาร์บอนลดลงอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้เกิดขึ้นทั้งอันเป็นผลมาจากวิกฤตเศรษฐกิจในยุค 90 และเนื่องจากปัญหาเฉพาะจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการผลิตนี้ หนึ่งในนั้นคือความจำเป็นในการทำความสะอาดผลิตภัณฑ์อาหารสัตว์สำเร็จรูปจากคราบน้ำมันที่มีคุณสมบัติในการก่อมะเร็ง

ในพื้นที่ของเรามีไม่กี่แห่งที่เหมาะสำหรับการปลูกถั่วเหลืองซึ่งเป็นแหล่งโปรตีนเสริมหลัก จึงได้จัดตั้งขึ้นการผลิตยีสต์อาหารสัตว์ขนาดใหญ่บนเอ็นพาราฟิน... มีโรงงานหลายแห่งที่มีกำลังการผลิต 70 ถึง 240,000 ตันต่อปีพาราฟินกลั่นเหลวใช้เป็นวัตถุดิบ

เมทิลแอลกอฮอล์ถือเป็นหนึ่งในแหล่งคาร์บอนที่น่าสนใจสำหรับการเพาะปลูกผู้ผลิตโปรตีนคุณภาพสูง หาได้จากการสังเคราะห์จุลินทรีย์บนพื้นผิว เช่น ไม้ ฟาง ขยะชุมชน การใช้เมทานอลเป็นสารตั้งต้นเป็นเรื่องยากเนื่องจากโครงสร้างทางเคมี: โมเลกุลของเมทานอลประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนหนึ่งอะตอม ในขณะที่การสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่จะดำเนินการผ่านโมเลกุลสองคาร์บอน ยีสต์ประมาณ 25 สปีชีส์ รวมทั้ง Pichia polymorpha, Pichia anomala, Yarrowia lipolytica สามารถเติบโตได้โดยใช้เมทานอลเป็นแหล่งคาร์บอนและพลังงานเพียงแหล่งเดียว แบคทีเรียถือเป็นผู้ผลิตที่ดีที่สุดสำหรับสารตั้งต้นนี้ เพราะสามารถเติบโตบนเมทานอลได้ด้วยการเติมเกลือแร่ กระบวนการผลิตโปรตีนจากเมทานอลค่อนข้างประหยัด ตามข้อกังวลของ ICI (บริเตนใหญ่) ต้นทุนของผลิตภัณฑ์ที่ผลิตด้วยเมทานอลต่ำกว่าการผลิตที่คล้ายคลึงกัน 10-15% ซึ่งใช้ n-paraffins บริสุทธิ์สูง ผลิตภัณฑ์โปรตีนสูงจากเมทานอลได้มาจากบริษัทต่างๆ จากประเทศพัฒนาแล้วหลายแห่งของโลก ได้แก่ บริเตนใหญ่ สวีเดน เยอรมนี สหรัฐอเมริกา อิตาลี ผู้ผลิตโปรตีนเป็นแบคทีเรียในสกุล Methylomonas การเจริญเติบโตของแบคทีเรีย methylotrophic เช่น Methylophilus methylotrophus บนเมทานอลนั้นมีประโยชน์เพราะใช้สารประกอบหนึ่งคาร์บอนอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เมื่อเติบโตบนเมทานอล แบคทีเรียจะผลิตชีวมวลมากกว่ายีสต์ ปฏิกิริยาออกซิเดชันครั้งแรกของเมทานอลในยีสต์ถูกเร่งโดยออกซิเดสและในโปรคาริโอต methylotrophic - โดย dehydrogenase งานพันธุวิศวกรรมกำลังดำเนินการถ่ายโอนยีนเมทานอลดีไฮโดรจีเนสจากแบคทีเรียไปเป็นยีสต์ ซึ่งจะรวมข้อดีทางเทคโนโลยีของยีสต์เข้ากับประสิทธิภาพของการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย

การใช้เอทานอลเป็นสารตั้งต้นช่วยขจัดปัญหาในการทำให้ชีวมวลบริสุทธิ์จากผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมที่ผิดปกติซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนเป็นจำนวนคี่ ต้นทุนการผลิตดังกล่าวค่อนข้างสูง ชีวมวลที่ใช้เอทานอลผลิตในเชโกสโลวะเกีย สเปน เยอรมนี ญี่ปุ่น และสหรัฐอเมริกา

ในสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น แคนาดา เยอรมนี สหราชอาณาจักร กระบวนการผลิตโปรตีนโดยใช้ก๊าซธรรมชาติได้รับการพัฒนา ผลผลิตชีวมวลในกรณีนี้สามารถเป็น 66% ของน้ำหนักพื้นผิว กระบวนการที่พัฒนาขึ้นในสหราชอาณาจักรใช้วัฒนธรรมผสมของแบคทีเรีย Methylomonas ที่เผาผลาญมีเทน Hypomicrobium และ Pseudomonas ที่เผาผลาญเมทานอล และแบคทีเรียที่ไม่ใช่ methylotrophic สองประเภท วัฒนธรรมนี้มีอัตราการเติบโตและผลผลิตสูง ข้อได้เปรียบหลักของก๊าซมีเทน (อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติ) คือความพร้อมใช้งาน ต้นทุนค่อนข้างต่ำ ประสิทธิภาพการแปลงสูงเป็นชีวมวลสูงโดยจุลินทรีย์ที่มีเทนออกซิไดซ์ ซึ่งเป็นโปรตีนที่สำคัญในชีวมวล มีความสมดุลในองค์ประกอบของกรดอะมิโน แบคทีเรียที่เติบโตบนมีเทนสามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและอุณหภูมิสูงได้ดี ดังนั้นจึงทนทานต่อการติดเชื้อ

แร่คาร์บอน - คาร์บอนไดออกไซด์ยังสามารถเป็นสารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์จุลินทรีย์ คาร์บอนออกซิไดซ์ในกรณีนี้สามารถลดลงได้สำเร็จโดยสาหร่ายขนาดเล็กโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์และแบคทีเรียที่ออกซิไดซ์ด้วยไฮโดรเจนโดยใช้ไฮโดรเจน สาหร่ายแขวนลอยใช้สำหรับอาหารสัตว์ สำหรับการติดตั้งเพื่อการเพาะปลูกสาหร่ายจำเป็นต้องมีสภาพภูมิอากาศที่มั่นคง - อุณหภูมิอากาศคงที่และความเข้มของแสงแดด

ที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือการผลิตโปรตีนด้วยความช่วยเหลือของแบคทีเรียไฮโดรเจนออกซิไดซ์ซึ่งพัฒนาเนื่องจากการออกซิเดชันของไฮโดรเจนโดยออกซิเจนในบรรยากาศ พลังงานที่ปล่อยออกมาในกระบวนการนี้จะเข้าสู่การดูดซึมของคาร์บอนไดออกไซด์ ตามกฎแล้วแบคทีเรียในสกุล Hydrogenomonas ถูกใช้เพื่อให้ได้ชีวมวล ในขั้นต้น ความสนใจในตัวพวกเขาเกิดขึ้นระหว่างการพัฒนาระบบช่วยชีวิตแบบปิด จากนั้นจึงเริ่มศึกษาจากมุมมองของการใช้ในฐานะผู้ผลิตโปรตีนคุณภาพสูงที่สถาบันจุลชีววิทยาแห่งมหาวิทยาลัยเกิททิงเงน (ประเทศเยอรมนี) ได้มีการพัฒนาวิธีการเพาะเลี้ยงแบคทีเรียไฮโดรเจนออกซิไดซ์ ซึ่งเป็นไปได้ที่จะได้รับวัตถุแห้ง 20 กรัมต่อเซลล์แขวนลอย 1 ลิตร บางทีในอนาคตแบคทีเรียเหล่านี้จะกลายเป็นแหล่งโปรตีนจุลินทรีย์ในอาหารหลัก

ชีวมวลของพืชเป็นแหล่งคาร์โบไฮเดรตที่เข้าถึงได้ง่ายและค่อนข้างถูกสำหรับการผลิตโปรตีนจุลินทรีย์ พืชทุกชนิดมีน้ำตาลหลายชนิด เซลลูโลสเป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคส เฮมิเซลลูโลสประกอบด้วยซากของอาราบิโนส, กาแลคโตส, มานโนส, ฟรุกโตส ปัญหาคือว่าโพลีแซ็กคาไรด์ของไม้เชื่อมโยงกันด้วยหน่วยลิกนินที่มีออกซีฟีนิลโพรเพนแบบแข็ง ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่แทบจะทำลายไม่ได้ ดังนั้นการไฮโดรไลซิสของไม้จึงเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา - กรดแร่และที่อุณหภูมิสูง ในกรณีนี้ monosaccharides จะเกิดขึ้น - hexoses และ pentoses ยีสต์ปลูกในของเหลวที่มีส่วนของน้ำตาลของไฮโดรไลเสต ในระหว่างการไฮโดรไลซิสด้วยกรดของไม้ ผลพลอยได้จำนวนมากจะเกิดขึ้น (เฟอร์ฟูรัล เมลานิน) และเนื่องจากอุณหภูมิสูง น้ำตาลคาราเมลอาจเกิดขึ้นได้ สารเหล่านี้รบกวนการเจริญเติบโตตามปกติของยีสต์ พวกมันจะถูกแยกออกจากไฮโดรไลเสตและใช้เมื่อเป็นไปได้ ผู้ผลิตใช้สายพันธุ์ Candida scotti และ C. tropicalis

ผู้ผลิตวัตถุดิบรายใหญ่ที่สุดสำหรับอุตสาหกรรมไฮโดรไลซิสคือผู้ประกอบการงานไม้ซึ่งมีของเสียถึงหลายสิบล้านตันต่อปี น่าเสียดายที่ของเสียจากการผลิตเส้นใยการพนัน (จากแฟลกซ์และป่าน) การผลิตแป้งมันสำปะหลัง การต้มเบียร์ ผลไม้และผัก อุตสาหกรรมบรรจุกระป๋อง เยื่อบีทไม่ได้ใช้อย่างสมเหตุสมผลหรือไม่ใช้เลย

วิธีการแปลงผลิตภัณฑ์สังเคราะห์แสงโดยตรงและอนุพันธ์ของพวกมันเป็นโปรตีนโดยใช้เชื้อราควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ เนื่องจากการมีอยู่ของระบบเอนไซม์ที่มีประสิทธิภาพ สามารถใช้พื้นผิวพืชที่ซับซ้อนได้โดยไม่ต้องมีการปรับสภาพ การศึกษาสภาวะสำหรับการแปลงทางชีวภาพของสารตั้งต้นพืชเป็นโปรตีนจุลินทรีย์กำลังดำเนินการอย่างแข็งขันในสหรัฐอเมริกา แคนาดา อินเดีย ฟินแลนด์ สวีเดน บริเตนใหญ่ ในประเทศของเราและประเทศอื่น ๆ ของโลก อย่างไรก็ตาม มีข้อมูลเพียงเล็กน้อยในเอกสารเกี่ยวกับการผลิตโปรตีนที่มีแหล่งกำเนิดจากจุลินทรีย์ในปริมาณมาก ขั้นตอนการดำเนินการทางอุตสาหกรรมที่เป็นที่รู้จักและล้ำหน้าที่สุดคือกระบวนการ "วอเตอร์ลู" ซึ่งพัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยวอเตอร์ลูในแคนาดา กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการเพาะเลี้ยงเชื้อรา Chaetomium cellulolyticum ที่ทำลายเซลลูโลส สามารถทำได้ทั้งในวัฒนธรรมใต้น้ำและโดยวิธีพื้นผิว ปริมาณโปรตีนของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย (ไมซีเลียมเห็ดแห้ง) คือ 45% บริษัท ฟินแลนด์ "แทมเพลลา" ได้พัฒนาเทคโนโลยีและจัดการการผลิตผลิตภัณฑ์อาหารโปรตีน "Pekilo" จากการเสียของการผลิตเยื่อกระดาษและกระดาษ ผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยโปรตีนสูงถึง 60% ที่มีกรดอะมิโนที่ดีและมีวิตามินบีจำนวนมาก

ในประเทศที่ผลิตนมส่วนใหญ่ วิธีดั้งเดิมในการกำจัดเวย์คือการให้อาหารแก่สัตว์ ระดับการแปลงเวย์โปรตีนเป็นโปรตีนจากสัตว์ต่ำมาก (ต้องใช้เวย์ 1,700 กิโลกรัมเพื่อผลิตโปรตีนจากสัตว์ 1 กิโลกรัม) ในช่วง 10-15 ปีที่ผ่านมา โปรตีนคุณภาพสูงถูกแยกออกจากเวย์โดยอัลตราฟิลเตรชัน โดยใช้การทดแทนนมผงพร่องมันเนยและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ สารเข้มข้นสามารถใช้เป็นวัตถุเจือปนอาหารและส่วนประกอบของอาหารทารก เวย์ยังใช้ในการผลิตน้ำตาลนม - แลคโตสซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและการแพทย์ จากทั้งหมดนี้ ปริมาณการแปรรูปทางอุตสาหกรรมของเวย์อยู่ที่ 50-60% ของการผลิตทั้งหมด ส่งผลให้สูญเสียโปรตีนนมและแลคโตสที่มีค่าที่สุดไปเป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ ยังมีปัญหาเรื่องการกำจัดของเสีย เนื่องจากกระบวนการย่อยสลายเวย์ตามธรรมชาตินั้นช้ามากเวย์แลคโตสสามารถเป็นแหล่งพลังงานสำหรับจุลินทรีย์หลายชนิด เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์สังเคราะห์จุลินทรีย์ (กรดอินทรีย์ เอนไซม์ แอลกอฮอล์ วิตามิน) และโปรตีนชีวมวล ในบรรดาจุลินทรีย์ที่รู้จักทั้งหมด ยีสต์มีอัตราการแปลงเวย์โปรตีนเป็นโปรตีนจุลินทรีย์สูงสุด ความสามารถในการดูดซึมแลคโตสพบได้ในประมาณ 20% ของยีสต์ที่รู้จักทั้งหมด แลคโตสหมักยีสต์นั้นพบได้น้อยมาก catabolism ที่ใช้งานอยู่ของแลคโตสเป็นลักษณะเฉพาะของยีสต์จากสกุล Kluyveromyces ยีสต์นี้สามารถใช้เพื่อให้ได้โปรตีนจากอาหารสัตว์ เอทานอล การเตรียมเบต้ากลูโคซิเดสบนเวย์

เป็นครั้งแรกที่ยีสต์ที่มีเวย์เป็นส่วนประกอบหลักถูกปลูกในประเทศเยอรมนี ผู้ผลิตใช้แซคคาโรไมซีตหลายสายพันธุ์ ได้พัฒนาวิธีการเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์จากการใช้แลคโตสเป็นพืชเชิงเดี่ยวและมีส่วนผสมของยีสต์และแบคทีเรียได้รับการพัฒนา ปัจจุบันยีสต์ของสกุล Candida, Trichosporon, Torulopsis ใช้เป็นผู้ผลิต ในแง่ของคุณค่าทางชีวภาพ เวย์ที่มียีสต์ที่ปลูกในนั้นมีค่าเกินกว่าวัตถุดิบดั้งเดิมอย่างมาก และสามารถใช้แทนนมได้ รายการข้างต้นของจุลินทรีย์และกระบวนการในการรับโปรตีนในสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวนั้นไม่ครบถ้วนสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม ศักยภาพของอุตสาหกรรมใหม่นี้ยังห่างไกลจากการถูกเอารัดเอาเปรียบอย่างเต็มที่ นอกจากนี้ เรายังไม่ทราบถึงความเป็นไปได้ทั้งหมดของกิจกรรมของจุลินทรีย์ในฐานะผู้ผลิตโปรตีน แต่เมื่อความรู้ของเราลึกซึ้งขึ้น สิ่งเหล่านี้ก็จะถูกขยายออกไป

วัตถุดิบและองค์ประกอบของสื่อเพาะเลี้ยงสำหรับ  การผลิตเทคโนโลยีชีวภาพ สารอาหารให้กิจกรรมที่สำคัญ, การเจริญเติบโต, การพัฒนาของวัตถุทางชีวภาพ, การสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์เป้าหมายอย่างมีประสิทธิภาพ ส่วนสำคัญของสารอาหารคือน้ำ สารอาหารที่สร้างสารละลายที่แท้จริง (เกลือแร่ กรดอะมิโน กรดคาร์บอกซิลิก แอลกอฮอล์ อัลดีไฮด์ ฯลฯ) และสารละลายคอลลอยด์ (โปรตีน ไขมัน สารประกอบอนินทรีย์ - ไฮดรอกไซด์เหล็ก) ส่วนประกอบแต่ละส่วนสามารถอยู่ในสถานะการรวมตัวที่เป็นของแข็ง สามารถลอยตัว กระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งปริมาตรในฐานะสารแขวนลอย หรือก่อตัวเป็นชั้นล่างสุดวัตถุดิบสำหรับอาหารเลี้ยงเชื้อในการผลิตเทคโนโลยีชีวภาพ

วัตถุดิบที่ใช้เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์เป้าหมายควรเป็นของหายาก ราคาไม่แพง และพร้อมใช้งานมากที่สุด: กากน้ำตาล - ผลพลอยได้จากการผลิตน้ำตาล ส่วนประกอบน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ ของเสียจากการเกษตร งานไม้และอุตสาหกรรมกระดาษ ฯลฯ ส่วนใหญ่มักใช้เศษอาหารเป็นส่วนประกอบของสารอาหาร กากน้ำตาลบีท - ของเสียจากการผลิตน้ำตาลจากหัวบีท อุดมไปด้วยสารอินทรีย์และแร่ธาตุที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาจุลินทรีย์ ประกอบด้วยซูโครส 40-60%, น้ำตาลอินเวอร์ต 0.25-2.0%, ราฟฟิโนส 0.2-3.0% นอกจากนี้ กากน้ำตาลยังมีกรดอะมิโน กรดอินทรีย์และเกลือของพวกมัน เบทาอีน แร่ธาตุ และวิตามินบางชนิด ใช้สำหรับอุตสาหกรรมการผลิตกรดซิตริก เอทานอล และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ กากน้ำตาลที่หมักไว้เป็นผลเสียจากการผลิตกากน้ำตาลและแอลกอฮอล์ องค์ประกอบทางเคมีของน้ำกากน้ำตาลขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของกากน้ำตาลดั้งเดิมและแปรผันอย่างมาก ตามองค์ประกอบทางเคมี กากน้ำตาลเป็นวัตถุดิบที่สมบูรณ์สำหรับการผลิตยีสต์อาหารสัตว์ ซึ่งไม่ต้องการสารเพิ่มการเจริญเติบโต เนื่องจากมีวิตามินในปริมาณที่เพียงพอ ปริมาณของวัตถุแห้งในน้ำนิ่งตามธรรมชาติคือ 8-12% ในน้ำนิ่งที่ระเหยได้ - 53% การหมักธัญพืชและมันฝรั่งเป็นการสิ้นเปลืองการผลิตแอลกอฮอล์ เนื้อหาของสารแห้งที่ละลายน้ำได้มักจะ 2.5-3.0% รวมทั้ง 0.2-0.5% ของสารรีดิวซ์มีแหล่งที่มาของไนโตรเจนและธาตุ ใช้เพื่อให้ได้โปรตีนจุลินทรีย์ ของเสียจากการต้มเบียร์ (เมล็ดพืชและถั่วงอกมอลต์ของผู้ผลิต) และของเสียจากข้าวบาร์เลย์ที่ไม่ผ่านการปรุงแต่งเป็นแหล่งคาร์โบไฮเดรตย่อยที่เหมาะสม แต่มีขนาดเล็กสำหรับการผลิตโปรตีนจุลินทรีย์ สำหรับการผลิตยีสต์อาหารสัตว์ วัตถุดิบนี้จะถูกไฮโดรไลซ์อย่างเหมาะสมและนำเข้าสารอาหารในอัตราส่วน 8: 0.2: 0.05 (เม็ด: ถั่วงอก: ของเสียจากข้าวบาร์เลย์) รำข้าวสาลีเป็นผลเสียจากการผลิตสี ใช้สำหรับเตรียมอาหารเลี้ยงเชื้อด้วยวิธีการเพาะปลูกแบบโซลิดเฟส พวกเขามีองค์ประกอบทางเคมีที่อุดมไปด้วยและสามารถใช้เป็นส่วนประกอบเดียวของสารอาหาร เนื่องจากรำข้าวสาลีเป็นผลิตภัณฑ์ราคาแพง จึงผสมกับส่วนประกอบที่ถูกกว่า เช่น ขี้เลื่อย มอลต์งอก กากผลไม้ เป็นต้น เวย์เป็นผลเสียจากการผลิตชีส คอทเทจชีส และเคซีน ในเรื่องนี้ความแตกต่างระหว่างชีสชีสกระท่อมและเคซีนเวย์ ในแง่ขององค์ประกอบทางเคมีและค่าพลังงาน ผลิตภัณฑ์นี้ถือเป็น "นมครึ่งหนึ่ง" เวย์นมอุดมไปด้วยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพต่างๆ สารตกค้างแห้งประกอบด้วยแลคโตส 70-80% โปรตีน 7-15% ไขมัน 2-8% เกลือแร่ 8-10% นอกจากนี้ เวย์ยังมีฮอร์โมน กรดอินทรีย์ วิตามิน และธาตุอาหารในปริมาณมาก การปรากฏตัวของแหล่งคาร์บอนที่หลอมรวมได้ง่ายโดยจุลินทรีย์หลายชนิดในเวย์นมรวมถึงปัจจัยการเจริญเติบโตต่างๆ ทำให้เป็นหนึ่งในสารอาหารที่มีค่าที่สุดสำหรับการได้รับผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์จุลินทรีย์ ตัวอย่างเช่น สำหรับการผลิตโปรตีนที่เตรียมบน ระดับอุตสาหกรรม สิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งคือการใช้นมผงไม่จำเป็นต้องมีการเตรียมที่ซับซ้อนเป็นพิเศษ และของเหลวที่เพาะเลี้ยงหลังจากการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์สามารถนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ด้านอาหารและอาหารสัตว์โดยไม่ต้องแปรรูป

การผลิตชีวมวลของจุลินทรีย์เป็นการผลิตทางจุลชีววิทยาที่ใหญ่ที่สุด ชีวมวลของจุลินทรีย์สามารถเป็นอาหารเสริมโปรตีนที่ดีสำหรับสัตว์เลี้ยง นก และปลา การผลิตชีวมวลของจุลินทรีย์มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับประเทศที่ไม่ได้ปลูกถั่วเหลืองในปริมาณมาก (ใช้แป้งถั่วเหลืองเป็นสารเติมแต่งอาหารโปรตีนแบบดั้งเดิม)

เมื่อเลือกจุลินทรีย์ ให้คำนึงถึงอัตราการเติบโตจำเพาะและผลผลิตของสารชีวมวลบนสารตั้งต้นที่กำหนด ความเสถียรระหว่างการเพาะเลี้ยงอย่างต่อเนื่อง และขนาดเซลล์ เซลล์ยีสต์มีขนาดใหญ่กว่าแบคทีเรียและแยกจากของเหลวได้ง่ายกว่าด้วยการหมุนเหวี่ยง สามารถปลูกเซลล์กลายพันธุ์ยีสต์ polyploid ขนาดใหญ่ได้ ในปัจจุบัน จุลินทรีย์เพียงสองกลุ่มเท่านั้นที่ทราบว่ามีคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับการผลิตเชิงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ได้แก่ ยีสต์ Candida บน n-alkanes (ไฮโดรคาร์บอนปกติ) และแบคทีเรีย Methylophillus methylotrophus บนเมทานอล

จุลินทรีย์สามารถปลูกได้ในสารอาหารอื่น ๆ เช่น ก๊าซ น้ำมัน ถ่านหินเสีย เคมี อาหาร ไวน์ และวอดก้า อุตสาหกรรมงานไม้ ประโยชน์เชิงเศรษฐกิจของการใช้สิ่งเหล่านี้นั้นชัดเจน ดังนั้นน้ำมันหนึ่งกิโลกรัมที่ประมวลผลโดยจุลินทรีย์จะให้โปรตีนหนึ่งกิโลกรัมและน้ำตาลหนึ่งกิโลกรัม - โปรตีนเพียง 500 กรัมเท่านั้น องค์ประกอบของกรดอะมิโนของโปรตีนยีสต์แทบไม่แตกต่างจากที่ได้จากจุลินทรีย์ที่ปลูกในอาหารเลี้ยงเชื้อคาร์โบไฮเดรตทั่วไป การทดสอบทางชีวภาพของการเตรียมจากยีสต์ที่ปลูกบนไฮโดรคาร์บอนซึ่งดำเนินการทั้งในประเทศและต่างประเทศของเรา พบว่าไม่มีผลเสียใดๆ ต่อสิ่งมีชีวิตของสัตว์ที่ทดสอบเลย การทดลองได้ดำเนินการกับสัตว์ทดลองในห้องปฏิบัติการและฟาร์มหลายหมื่นตัว ยีสต์ที่ยังไม่ได้แปรรูปประกอบด้วยลิปิดและกรดอะมิโนที่ไม่จำเพาะเจาะจง เอมีนชีวภาพ โพลีแซ็กคาไรด์และกรดนิวคลีอิก และยังไม่ค่อยเข้าใจถึงผลกระทบที่มีต่อร่างกาย ดังนั้นจึงเสนอให้แยกโปรตีนออกจากยีสต์ในรูปแบบบริสุทธิ์ทางเคมีการปลดปล่อยมันจากกรดนิวคลีอิกก็กลายเป็นเรื่องง่ายเช่นกัน

ในกระบวนการทางเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ที่มีพื้นฐานมาจากการใช้จุลินทรีย์ ยีสต์ เชื้อราอื่นๆ แบคทีเรีย และสาหร่ายขนาดเล็กทำหน้าที่เป็นผู้ผลิตโปรตีน

จากมุมมองทางเทคโนโลยี ยีสต์เป็นสิ่งที่ดีที่สุด ข้อได้เปรียบของพวกมันอยู่ที่ความสามารถในการผลิตเป็นหลัก: ยีสต์เติบโตได้ง่ายภายใต้สภาวะการผลิต มีอัตราการเติบโตสูง ต้านทานต่อจุลินทรีย์ภายนอก สามารถดูดซึมแหล่งอาหารใด ๆ แยกออกจากกันได้ง่าย และไม่ก่อให้เกิดมลพิษในอากาศด้วยสปอร์ เซลล์ยีสต์ประกอบด้วยวัตถุแห้งมากถึง 25% ส่วนประกอบที่มีค่าที่สุดของสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ของยีสต์คือโปรตีน ซึ่งในแง่ขององค์ประกอบของกรดอะมิโน เหนือกว่าโปรตีนจากเมล็ดธัญพืช และด้อยกว่าโปรตีนนมและปลาป่นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น คุณค่าทางชีวภาพของโปรตีนยีสต์ถูกกำหนดโดยการมีกรดอะมิโนที่จำเป็นจำนวนมาก ในแง่ของเนื้อหาของวิตามิน ยีสต์มีมากกว่าอาหารโปรตีนทั้งหมด รวมทั้งปลาป่น นอกจากนี้ เซลล์ยีสต์ยังมีธาตุและไขมันจำนวนมาก ซึ่งถูกครอบงำโดยกรดไขมันไม่อิ่มตัว เมื่อป้อนยีสต์อาหารสัตว์ให้กับวัว ผลผลิตนมและปริมาณไขมันในนมจะเพิ่มขึ้น และคุณภาพของขนจะดีขึ้นในสัตว์ที่มีขน สิ่งที่น่าสนใจคือยีสต์ที่มีเอ็นไซม์ไฮโดรไลติกและสามารถเติบโตบนพอลิแซ็กคาไรด์ได้โดยไม่ต้องทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสในเบื้องต้น การใช้ยีสต์ดังกล่าวจะช่วยหลีกเลี่ยงขั้นตอนการไฮโดรไลซิสของของเสียที่มีพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีราคาแพง เป็นที่ทราบกันดีว่ายีสต์มากกว่า 100 ชนิดเจริญเติบโตบนแป้งในฐานะแหล่งคาร์บอนเพียงแหล่งเดียว ในหมู่พวกเขาทั้งสองชนิดมีความโดดเด่นเป็นพิเศษซึ่งมีทั้งกลูโคอะไมเลสและอะไมเลสเติบโตบนแป้งที่มีค่าสัมประสิทธิ์ทางเศรษฐกิจสูงและไม่เพียง แต่สามารถดูดซึม แต่ยังหมักแป้ง: Schwanniomyces occidentalis และ Saccharomycopsis fibuliger ทั้งสองสายพันธุ์เป็นผู้ผลิตโปรตีนและเอนไซม์อะไมโลไลติกในของเสียที่มีแป้ง กำลังดำเนินการค้นหายีสต์ที่สามารถทำลายเซลลูโลสพื้นเมืองได้ พบเซลลูเลสในหลายสายพันธุ์ ตัวอย่างเช่น ใน Trichosporon pullulans แต่กิจกรรมของเอนไซม์เหล่านี้ต่ำและไม่จำเป็นต้องพูดถึงการใช้ยีสต์ดังกล่าวในอุตสาหกรรม ยีสต์จากสกุล Kluyveromyces เจริญเติบโตได้ดีบนอินนูลิน ซึ่งเป็นสารกักเก็บหลักในหัวอาติโช๊คของเยรูซาเล็ม ซึ่งเป็นพืชอาหารสัตว์ที่สำคัญที่สามารถใช้เพื่อให้ได้โปรตีนจากยีสต์

เมื่อเร็ว ๆ นี้ แบคทีเรียได้เริ่มถูกใช้เป็นผู้ผลิตโปรตีนซึ่งมีอัตราการเติบโตสูงและมีโปรตีนสูงถึง 80% ในชีวมวล แบคทีเรียช่วยให้ตัวเองเลือกได้ดี ซึ่งทำให้ได้สายพันธุ์ที่มีประสิทธิผลสูง ข้อเสียคือเกิดการตกตะกอนได้ยากเนื่องจากเซลล์มีขนาดเล็ก ความไวต่อการติดเชื้อฟาจ และกรดนิวคลีอิกในปริมาณสูงในสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ สถานการณ์หลังนี้ไม่เอื้ออำนวยต่อเมื่อพิจารณาถึงการใช้อาหารของผลิตภัณฑ์ ไม่จำเป็นต้องลดปริมาณกรดนิวคลีอิกในสารชีวมวลที่ใช้เป็นอาหารสัตว์ เนื่องจากกรดยูริกและเกลือที่เกิดขึ้นระหว่างการทำลายฐานไนโตรเจนจะถูกแปลงในร่างกายของสัตว์เป็นอัลลันโทอิน ซึ่งขับออกทางปัสสาวะได้ง่าย ในมนุษย์ เกลือของกรดยูริกที่มากเกินไปสามารถนำไปสู่การพัฒนาของโรคต่างๆ ได้

ผู้ผลิตโปรตีนกลุ่มต่อไปคือเห็ด พวกเขาดึงดูดความสนใจของนักวิจัยเนื่องจากความสามารถในการใช้วัตถุดิบอินทรีย์ที่หลากหลายที่สุด ได้แก่ กากน้ำตาล เวย์นม น้ำจากพืชและราก ลิกนิน และของเสียที่ประกอบด้วยเซลลูโลสจากอุตสาหกรรมอาหาร งานไม้ และการไฮโดรไลซิส ไมซีเลียมเห็ดอุดมไปด้วยสารโปรตีนซึ่งใกล้เคียงกับโปรตีนถั่วเหลืองมากที่สุดในแง่ของปริมาณกรดอะมิโนที่จำเป็น ในขณะเดียวกัน โปรตีนของเห็ดก็อุดมไปด้วยไลซีน ซึ่งเป็นกรดอะมิโนหลักที่ขาดหายไปในโปรตีนจากธัญพืชทำให้สามารถกำหนดส่วนผสมอาหารและฟีดที่สมดุลบนพื้นฐานของชีวมวลของเมล็ดพืชและเห็ด โปรตีนจากเชื้อรามีคุณค่าทางชีวภาพค่อนข้างสูงและร่างกายดูดซึมได้ดี

โครงสร้างเส้นใยของวัฒนธรรมที่ปลูกก็เป็นปัจจัยบวกเช่นกัน สิ่งนี้ช่วยให้คุณเลียนแบบเนื้อสัมผัสของเนื้อสัตว์และด้วยความช่วยเหลือของสารเติมแต่งต่าง ๆ สีและกลิ่นของมัน ไมซีเลียมเห็ดมักจะถูกเก็บไว้แช่แข็ง

เชื้อราใช้กลูโคสและสารอาหารอื่นๆ เป็นสารตั้งต้น และเกลือแอมโมเนียและแอมโมเนียมเป็นแหล่งไนโตรเจนทั่วไป หลังจากเสร็จสิ้นขั้นตอนการหมัก วัฒนธรรมจะได้รับการบำบัดด้วยความร้อนเพื่อลดเนื้อหาของกรดไรโบนิวคลีอิก จากนั้นไมซีเลียมจะถูกแยกออกจากการกรองแบบสุญญากาศ

สาหร่ายยังสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งของสารโปรตีน ด้วยวิธีการป้อนอาหารแบบโฟโตโทรฟิกและการสร้างชีวมวล พวกเขาใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ ตามกฎแล้วสาหร่ายจะเติบโตในชั้นผิวของบ่อน้ำซึ่งสามารถรับโปรตีนได้มากจากพื้นที่ 0.1 เฮกตาร์จากถั่ว 14 เฮกตาร์ โปรตีนจากสาหร่ายไม่เพียงเหมาะสำหรับเป็นอาหารเท่านั้น แต่ยังเหมาะสำหรับใช้เป็นอาหารอีกด้วย

สุดท้าย ผู้ผลิตโปรตีนที่ดีคือแหน ซึ่งสะสมโปรตีนได้มากถึง 45% ของน้ำหนักแห้ง และคาร์โบไฮเดรตมากถึง 45% อย่างไรก็ตาม แม้จะมีขนาดที่เล็ก แต่ก็ไม่ได้เป็นผู้ผลิตโปรตีนดังกล่าว (จุลินทรีย์) เนื่องจากพวกมันไม่ได้เป็นเพียงสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เท่านั้น แต่ยังอยู่ในพืชที่สูงกว่าด้วย

กระทรวงการศึกษาของสหพันธรัฐรัสเซีย SYKTYVKAR State University ภาควิชาพฤกษศาสตร์ บทคัดย่อในหัวข้อ: การผลิตโปรตีน

นักแสดง: นักเรียน 243 gr.

Aniskina Maria

อาจารย์: Ph.D., รองศาสตราจารย์,

เชอร์จิน่า เอ็น.เอ็น.

Syktyvkar 2000

สารบัญ __________ 2

บทนำ __________ 3

1.โปรตีนของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว 4

1.1. การได้รับโปรตีนจุลินทรีย์จากแอลกอฮอล์ที่ต่ำกว่า__ 4

1.2. การรับสารโปรตีนจากวัตถุดิบคาร์โบไฮเดรต ____ 7

2.โปรตีนจากเห็ด (มัยโคโปรตีน) ________ 8

ข้อมูลอ้างอิง _______ 10

การแนะนำ

จุลินทรีย์เริ่มถูกนำมาใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์โปรตีนมานานก่อนการเกิดขึ้นของจุลชีววิทยา แค่พูดถึงชีสทุกชนิด รวมถึงผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการหมักถั่วเหลือง ในทั้งกรณีแรกและครั้งที่สอง โปรตีนเป็นพื้นฐานทางโภชนาการ เมื่อผลิตภัณฑ์เหล่านี้ได้รับการพัฒนาโดยมีส่วนร่วมของจุลินทรีย์ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งในคุณสมบัติของวัตถุดิบที่มีโปรตีน ผลที่ได้คือผลิตภัณฑ์อาหารที่สามารถเก็บไว้ได้นาน (ชีส) หรือสะดวกในการบริโภค (เต้าหู้) จุลินทรีย์มีบทบาทในการผลิตผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์บางชนิดเพื่อเก็บรักษา ดังนั้นในการผลิตไส้กรอกบางชนิดจึงใช้การหมักที่เป็นกรดซึ่งมักจะมีส่วนร่วมของแบคทีเรียกรดแลคติกที่ซับซ้อน กรดที่ได้นั้นมีส่วนช่วยในการถนอมผลิตภัณฑ์และก่อให้เกิดรสชาติที่พิเศษ

ซึ่งอาจจำกัดการใช้จุลินทรีย์ในกระบวนการผลิตโปรตีน ความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ในอุตสาหกรรมเหล่านี้มีน้อย ยกเว้นการทำชีส การเพาะปลูกและการรวบรวมมวลจุลินทรีย์ที่แปรรูปเป็นอาหารเป็นอีกเรื่องหนึ่ง: เทคโนโลยีชีวภาพสามารถแสดงให้เห็นได้อย่างครบถ้วน

สำหรับตัวชี้วัดที่สำคัญหลายประการ ชีวมวลของจุลินทรีย์สามารถมีคุณค่าทางโภชนาการที่สูงมาก ในขอบเขตมาก ค่านี้ถูกกำหนดโดยโปรตีน: ในสปีชีส์ส่วนใหญ่ พวกมันประกอบขึ้นเป็นสัดส่วนที่มีนัยสำคัญของมวลเซลล์แห้ง เป็นเวลาหลายทศวรรษมาแล้วที่ได้มีการหารือและศึกษาถึงโอกาสในการเพิ่มส่วนแบ่งของโปรตีนจุลินทรีย์ในสมดุลทั้งหมดของโปรตีนที่ผลิตได้ทั่วโลก

การผลิตโปรตีนดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์บางชนิดในวงกว้าง ซึ่งรวบรวมและแปรรูปเป็นอาหาร เพื่อให้บรรลุการเปลี่ยนแปลงของซับสเตรตให้เป็นชีวมวลของจุลินทรีย์อย่างเต็มที่ จำเป็นต้องมีวิธีการที่หลากหลาย การเติบโตของจุลินทรีย์สำหรับอาหารนั้นน่าสนใจด้วยเหตุผลสองประการอย่างแรก พวกมันเติบโตเร็วกว่าพืชและสัตว์มาก: เวลาในการเพิ่มตัวเลขเป็นสองเท่านั้นวัดเป็นชั่วโมง ซึ่งช่วยลดระยะเวลาในการผลิตอาหารได้ในปริมาณหนึ่ง ประการที่สอง ขึ้นอยู่กับจุลินทรีย์ที่ปลูก วัตถุดิบประเภทต่างๆ สามารถใช้เป็นพื้นผิวได้ สำหรับพื้นผิว คุณสามารถไปได้ในสองทิศทางหลัก: ประมวลผลของเสียคุณภาพต่ำหรือมุ่งเน้นไปที่คาร์โบไฮเดรตที่พร้อมใช้งานและรับชีวมวลของจุลินทรีย์ที่มีโปรตีนคุณภาพสูงจากพวกเขา

1.1. การได้รับโปรตีนจุลินทรีย์จากแอลกอฮอล์ที่ต่ำกว่า

การเพาะปลูกในเมทานอล ข้อได้เปรียบหลักของสารตั้งต้นนี้คือมีความบริสุทธิ์สูงและปราศจากสารก่อมะเร็ง ความสามารถในการละลายน้ำได้ดี มีความผันผวนสูง ซึ่งทำให้ง่ายต่อการขจัดสิ่งตกค้างออกจากผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ชีวมวลที่ได้จากเมทานอลไม่มีสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์ ซึ่งทำให้สามารถแยกขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ออกจากโครงร่างทางเทคโนโลยีได้

อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการ จำเป็นต้องคำนึงถึงคุณสมบัติของเมทานอลเช่นความไวไฟและความเป็นไปได้ของการก่อตัวของสารผสมที่ระเบิดได้กับอากาศ

ทั้งยีสต์และแบคทีเรียได้รับการศึกษาในฐานะผู้ผลิตโดยใช้เมทานอลในการเผาผลาญเชิงสร้างสรรค์ ในยีสต์ Candida boidinii, Hansenula polymorpha และ Piehia pastoris ได้รับการแนะนำสำหรับการผลิตเงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุด (t = 34-37 ° C, pH = 4.2-4.6) อนุญาตให้ดำเนินการด้วยค่าสัมประสิทธิ์ทางเศรษฐกิจของการดูดซึมสารตั้งต้น สูงถึง 0.40 ที่อัตราการไหลในช่วง 0.12-0.16 h-1 ในบรรดาวัฒนธรรมแบคทีเรียนั้นใช้ Methylomonas clara, Pseudomonas rosea และอื่น ๆ ซึ่งสามารถพัฒนาได้ที่ t = 32-34 ° C, pH = 6.0-6.4 โดยมีค่าสัมประสิทธิ์ทางเศรษฐกิจของการดูดซึมพื้นผิวสูงถึง 0.55 ที่อัตราการไหลสูงถึง 0.5 ชั่วโมง ; 1.

คุณสมบัติของกระบวนการเพาะปลูกส่วนใหญ่เกิดจากสายพันธุ์ของผู้ผลิตที่ใช้แล้ว (ยีสต์หรือแบคทีเรีย) และสภาวะของภาวะ asepsis บริษัทต่างชาติหลายแห่งเสนอให้ใช้ยีสต์สายพันธุ์และทำการเพาะปลูกในกรณีที่ไม่มีการติดเชื้ออย่างเข้มงวด ในกรณีนี้ กระบวนการทางเทคโนโลยีเกิดขึ้นในถังหมักแบบดีดออกที่มีความจุ 75 ตัน ACW ต่อวัน และการบริโภคเมทานอลที่เฉพาะเจาะจงคือ 2.5 ตัน/ตัน ACB

เมื่อปลูกยีสต์ภายใต้สภาวะปลอดเชื้อ แนะนำให้ใช้อุปกรณ์ประเภทเสาหรือ earlift ที่มีความจุ 75-100 t ACV / วันโดยใช้เมทานอลสูงถึง 2.63 t / t ACV ในทั้งสองกรณี กระบวนการเพาะปลูกจะดำเนินการในขั้นตอนเดียว โดยไม่มีขั้นตอน "สุก" ที่มีความเข้มข้นต่ำของสารตั้งต้น (8-10 g / l)

ผู้ผลิตในหลายประเทศใช้สายพันธุ์แบคทีเรียกระบวนการนี้ดำเนินการภายใต้สภาวะปลอดเชื้อในถังหมักแบบแอร์ไลไฟต์หรือเจ็ทที่มีความจุ 100-300 ตันต่อวัน และปริมาณการใช้เมทานอลสูงถึง 2.3 ตัน/ตัน ASB การหมักจะดำเนินการในขั้นตอนเดียวที่ความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ต่ำ (สูงถึง 12 g / l) ด้วยการใช้เมทานอลในระดับสูง

การออกแบบที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือเครื่องหมักไอพ่นของสถาบันเคมีเทคนิคของ Academy of Sciences แห่งสาธารณรัฐประชาธิปไตยเยอรมัน ถังหมักที่มีปริมาตร 1,000 ม. 3 ประกอบด้วยส่วนที่อยู่เหนืออีกส่วนหนึ่งและเชื่อมต่อกันด้วยเพลาล้น ตัวกลางในการหมักจากส่วนล่างของถังหมักผ่านท่อแรงดันถูกจ่ายโดยปั๊มหมุนเวียนแบบแรงเหวี่ยงไปยังโอเวอร์โฟลว์ของเพลาบน ซึ่งจะผ่านเข้าไปในส่วนล่าง ขณะที่ดูดอากาศจากท่อส่งก๊าซ ดังนั้นสื่อจะไหลจากส่วนหนึ่งไปอีกส่วนโดยดูดอากาศส่วนใหม่อย่างต่อเนื่อง เครื่องบินไอพ่นที่ตกลงมาในทุ่นระเบิดจะทำการเติมอากาศอย่างเข้มข้น

สารอาหารจะถูกส่งต่อไปยังบริเวณที่ล้นของเพลาบนอย่างต่อเนื่องและสารแขวนลอยของจุลินทรีย์จะถูกลบออกจากวงจรระยะไกล ในขั้นตอนการแยกสารสำหรับผู้ผลิตทุกประเภท จะมีการจัดเตรียมการแยกแกรนูลเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปในรูปแบบแกรนูล

ยีสต์อาหารสัตว์ที่ได้จากเมทานอลมีองค์ประกอบเป็นเปอร์เซ็นต์ต่อไปนี้: โปรตีนหยาบ 56-62; ไขมัน 5-6; เถ้า 7-11; ความชื้น 8-10; กรดนิวคลีอิก 5-6.ชีวมวลของแบคทีเรียมีลักษณะเฉพาะโดยองค์ประกอบต่อไปนี้: โปรตีนหยาบ 70-74; ไขมัน 7-9; เถ้า 8-10; กรดนิวคลีอิก 10-13; ความชื้น 8-10

นอกจากเมทานอลแล้ว เอทานอลยังใช้เป็นวัตถุดิบคุณภาพสูง ซึ่งมีความเป็นพิษต่ำ ละลายได้ดีในน้ำ และมีสิ่งเจือปนเล็กน้อย

ยีสต์ (Candida utilis, Sachromyces lambica, Hansenula anomala, Acinetobacter calcoaceticus) สามารถใช้เป็นจุลินทรีย์ที่ผลิตโปรตีนบนเอทิลแอลกอฮอล์เป็นแหล่งคาร์บอนเพียงแหล่งเดียว กระบวนการเพาะปลูกจะดำเนินการในขั้นตอนเดียวในถังหมักที่มีลักษณะการถ่ายโอนมวลสูงที่ความเข้มข้นของเอทานอลไม่เกิน 15 กรัมต่อลิตร

ยีสต์ที่ปลูกด้วยเอทานอลประกอบด้วย (%): โปรตีนหยาบ 60-62; ไขมัน 2-4; เถ้า 8-10; ความชื้นได้ถึง 10.

1.2. การรับสารโปรตีนจากวัตถุดิบคาร์โบไฮเดรต

ในอดีต สารตั้งต้นชนิดแรกที่ใช้เพื่อให้ได้มวลชีวภาพของอาหารสัตว์คือ ไฮโดรไลเสตของเสียจากพืช พรีไฮดราลิเซท และสุราซัลไฟต์ - ของเสียจากอุตสาหกรรมเยื่อกระดาษและกระดาษ ความสนใจในวัตถุดิบคาร์โบไฮเดรตในฐานะแหล่งพลังงานหมุนเวียนหลักของคาร์บอนก็เพิ่มขึ้นอย่างมากจากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม เนื่องจากสามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างเทคโนโลยีที่ปราศจากขยะสำหรับผลิตภัณฑ์ในโรงงานแปรรูป

เนื่องจากไฮโดรไลเสตเป็นสารตั้งต้นที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยส่วนผสมของเฮกโซสและเพนโทส ยีสต์ C.utilis, C.scottii และ C.tropicalis จึงแพร่หลายในหมู่ผู้ผลิตทางอุตสาหกรรม ซึ่งรวมถึงเฮกโซสด้วย สามารถดูดซึมเพนโทสรวมทั้งถ่ายโอนการปรากฏตัวของเฟอร์ฟูรัลในสิ่งแวดล้อม

องค์ประกอบของสารอาหารในกรณีของการเพาะปลูกบนวัตถุดิบไฮโดรคาร์บอนแตกต่างอย่างมากจากที่ใช้สำหรับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์บนสารตั้งต้นของไฮโดรคาร์บอน ในไฮโดรไลเสตและน้ำด่างซัลไฟต์ มีธาตุที่จำเป็นเกือบทั้งหมดสำหรับการเจริญเติบโตของยีสต์เพียงเล็กน้อย ปริมาณไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียมที่ขาดหายไปนั้นถูกนำมาใช้ในรูปของสารละลายทั่วไปของเกลือแอมโมฟอส โพแทสเซียมคลอไรด์ และแอมโมเนียมซัลเฟต

การหมักจะดำเนินการในอุปกรณ์ยกอากาศที่ออกแบบโดย Lefrancois-Marillet ด้วยปริมาตร 320 และ 600 m3 กระบวนการเพาะเลี้ยงยีสต์จะดำเนินการในโหมดต่อเนื่องที่ pH 4.2-4.6 อุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 30 ถึง 40 ° C

ยีสต์อาหารสัตว์ที่ได้จากการเพาะปลูกบนไฮโดรไลเสตของวัตถุดิบจากพืชและสุราซัลไฟต์มีองค์ประกอบดังต่อไปนี้ (%): โปรตีน 43-58; ไขมัน 2.3-3.0; คาร์โบไฮเดรต 11-23; เถ้า - มากถึง 11; ความชื้น - ไม่เกิน 10

หนึ่งในสารตั้งต้นที่มีแนวโน้มดีในการผลิตชีวมวลสำหรับอาหารสัตว์คือพีทไฮโดรไลเสตซึ่งมีโมโนแซ็กคาไรด์และกรดอินทรีย์ที่ย่อยง่ายจำนวนมาก นอกจากนี้ยังเพิ่ม superphosphate และโพแทสเซียมคลอไรด์เพียงเล็กน้อยลงในสารอาหาร แหล่งที่มาของไนโตรเจนคือน้ำแอมโมเนีย ในแง่ของคุณภาพ ชีวมวลของอาหารสัตว์ที่ได้จากพีทไฮโดรไลเสตนั้นเหนือกว่ายีสต์ที่ปลูกบนเศษพืช

ไมโคโปรตีนเป็นผลิตภัณฑ์อาหารที่ประกอบด้วยไมซีเลียมของเชื้อราเป็นส่วนใหญ่ ในการผลิต ใช้สายพันธุ์ Fusarium graminearum ที่แยกได้จากดิน ปัจจุบัน มัยโคโปรตีนถูกผลิตขึ้นในโรงงานต้นแบบโดยวิธีการปลูกแบบต่อเนื่อง กลูโคสและสารอาหารอื่นๆ ถูกใช้เป็นสารตั้งต้น และเกลือแอมโมเนียและแอมโมเนียมเป็นแหล่งไนโตรเจน หลังจากเสร็จสิ้นขั้นตอนการหมัก วัฒนธรรมจะได้รับการบำบัดด้วยความร้อนเพื่อลดเนื้อหาของกรดไรโบนิวคลีอิก จากนั้นไมซีเลียมจะถูกแยกออกจากการกรองแบบสุญญากาศ

หากเราเปรียบเทียบการผลิตไมโคโปรตีนกับการสังเคราะห์โปรตีนจากสัตว์ ข้อดีหลายประการของมันจะถูกเปิดเผย นอกเหนือจากข้อเท็จจริงที่ว่าอัตราการเติบโตจะสูงขึ้นที่นี่ การเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นเป็นโปรตีนนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่ออาหารถูกหลอมรวมโดยสัตว์เลี้ยงในบ้านอย่างหาที่เปรียบมิได้ สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในตารางที่ 1

ควรระลึกไว้ว่าอาหารสัตว์จะต้องมีโปรตีนในปริมาณหนึ่งถึง 15-20% ขึ้นอยู่กับชนิดของสัตว์และวิธีการเลี้ยงโครงสร้างเส้นใยของวัฒนธรรมที่ปลูกก็เป็นปัจจัยบวกเช่นกัน เนื้อสัมผัสของมวลไมซีเลียมใกล้เคียงกับผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ ดังนั้น เนื้อสัมผัสของเนื้อจึงสามารถเลียนแบบได้ในผลิตภัณฑ์ และเนื่องจากสารเติมแต่ง รสชาติและสี ความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์ขึ้นอยู่กับความยาวยิปซั่มของเห็ดที่ปลูก ซึ่งพิจารณาจากอัตราการเติบโต

ตารางที่ 1 ประสิทธิภาพการแปลงสำหรับการสร้างโปรตีนสำหรับสัตว์ต่างๆ และ Fusarium graminearum

	สินค้าเดิม	สินค้าและบริการ
		โปรตีน g	รวม g
วัว	อาหาร 1 กิโลกรัม	14	68 เนื้อ
หมู	อาหาร 1 กิโลกรัม	41	หมู 200
ไก่	อาหาร 1 กิโลกรัม	49	240 เนื้อ
Fusarium graminearum	คาร์โบไฮเดรต 1 กก. + ไนโตรเจนอนินทรีย์	136	มวลเซลล์ 1080

หลังจากการวิจัยอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับคุณค่าทางโภชนาการและความปลอดภัยของไมโคโปรตีน USDA ได้อนุมัติการตลาดในอังกฤษ ปริมาณสารอาหารแสดงในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 องค์ประกอบเฉลี่ยของมัยโคโปรตีนและเปรียบเทียบกับเนื้อวัว

ส่วนประกอบ	องค์ประกอบ% (น้ำหนักแห้ง)
	โปรตีนไมโคโปรตีน	สเต็ก
โปรตีน	47	68
ไขมัน	14	30
ใยอาหาร	25	ร่องรอย
คาร์โบไฮเดรต	10	0
เถ้า	3	2
RNA	1	ร่องรอย

1. เทคโนโลยีชีวภาพ: หลักการและการประยุกต์ใช้ เอ็ด. I. ฮิกเกนส์และอื่น ๆ มอสโก: "เมียร์", 1988

2. เทคโนโลยีชีวภาพ. การผลิตสารโปรตีน V.A.Bykov, M.N. Manakov และคนอื่น ๆ มอสโก "โรงเรียนมัธยม", 1987

3. Vorobieva A.I. จุลชีววิทยาอุตสาหกรรม เอ็ด. มหาวิทยาลัยมอสโก 1989