БІОТЕХНОЛОГІЯ - В. Г. Герасименко - 2006

Частина ІІ. Спеціальні біотехнології

Розділ 21. БІОТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА БІЛКА

21.6.ОДЕРЖАННЯ МІКРОБНОГО БІЛКА НА НИЖЧИХ СПИРТАХ - МЕТАНОЛІ І ЕТАНОЛІ

Метанол, який є продуктом окислення метану, вважається найперспективнішим субстратом для одержання мікробного білка. Джерелом крупнотоннажного виробництва метанолу є не тільки метан природного газу, запаси якого обмежені, а й метан біогазу, який одержують із поновлюваної рослинної біомаси.

Основними перевагами цього субстрату є висока чистота метанолу, добра його розчинність у воді, висока леткість, яка дозволяє легко видаляти його залишки із готового продукту. Крім того, мікробна біомаса, одержана на метанолі, не містить небажаних домішок, що дає змогу уникнути в технологічному процесі стадії очищення. Недоліком метанолу як субстрату є його горючість і можливість утворення з повітрям вибухонебезпечних сумішей у діапазоні концентрації 6-35 % (за об’ємом), а також високу токсичність метанолу, що вимагає при роботі з ним дотримання правил техніки безпеки.

Мікроорганізмами-продуцентами є як дріжджові, так і бактеріальні штами. Із дріжджів використовуються Candida boidinii, Hansenula polymorpha i Piehia pastoris, а з бактеріальних культур - Methylomonas clara, Pseudomonas rosea та інші.

Дуже важливим моментом при використанні метанолу є вибір ефективного штаму-продуценту. Установлено, що бактерії утилізують метанол з більшим виходом мікробної біомаси порівняно з дріжджами, проте дріжджі мають низку технологічних переваг над бактеріями. Первинне окислення метанолу в дріжджів

каталізується оксидазною реакцією, а в бактерій - дегідрогеназою. Перспективним є об’єднання переваг обох мікроорганізмів у одній клітині методами генетичної інженерії. Для цього за допомогою біотехнології рекомбінантних ДНК ген, що кодує синтез бактеріального ферменту метанолдегідрогенази, яка каталізує первинне окислення метанолу, переносять з бактеріальної у дріжджову клітину і створюють умови для його експресії.

Перспективним також є використання сумішей культур, одні з яких споживають тільки метиловий спирт, а інші - решту субстратів і продуктів власного метаболізму.

Одержані на метанолі кормові дріжджі (меприн) містять 56-62 % сирого протеїну, а бактеріальна біомаса - 70-74 %.

Етанол як субстрат для одержання мікробного білка має такі переваги: мала токсичність, добра розчинність у воді, досить висока летючість, невелика кількість домішок і можливість легкої його утилізації практично всіма мікроорганізмами. Крім того, за рахунок наявності в молекулі спирту кисню, потреба в кисні або повітрі нижча, а звідси менші тепловиділення й інтенсивність аерації. Але разом з тим етанол - це легкозаймиста рідина, яка утворює з повітрям вибухонебезпечні суміші в інтервалі концентрацій 3-20 % (за об’ємом).

Вартість очищеного етанолу на світовому ринку удвічі більша, ніж метанолу, але етанол відрізняється високою ефективністю біоконверсії. З 1 кг етанолу можна одержати до 880 г дріжджової маси, а з 1 кг метанолу - до 440 г. На етанолі одержують високоякісний білок, який може використовуватись у харчуванні людей.

Як мікроорганізми-продуценти білка на етиловому спирті (єдиному джерелі вуглецю) можуть використовуватись дріжджі (Candidia utilis, Sacсharomyces lambica, Hansenula anomala) і бактерії (Acinetobacter calcoaceticus), однак останні мають менше практичне значення.

Дріжджовий кормовий білок, одержаний на етанолі (еприн), містить 60-62 % сирого протеїну і дуже багатий на лізин - до 7 %. Недоліком білка є невелика кількість сірковмісних амінокислот і перш за все метіоніну, що знижує його біологічну повноцінність.