Z A K A Z A N E
Z D R O W I E
F I R M Y F A R M A C E U T Y C Z N E N I E C H C A B Y W I E D Z I A Z B Y T
W I E L E O Z D R O W I U .
Z A T O C H C A B Y W I E D Z I A W S Z Y S T K O O C H O R O B A C H .
N A C Z Y M K O L W I E K K O N C E N T R U J E S Z S W O J U W A G , T O
P R Z Y C I G A S Z .
P I T E K , 2 S T Y C Z N I A 2 0 0 9
Bia ka w od ywkach - produkcja bia ek
BIA KA
Deficyt bia ka w wiecie spowodowa podj cie bada nad mo liwo ci jest syntezy
przy u yciu drobnoustrojów. Do biosyntezy bia ka, w ilo ciach umo liwiaj cych
rozpocz cie przemys owej produkcji, zdolnych jest wiele bakterii, dro
y, grzybów
nitkowatych, glonów.
Okre lenie SCP (ang. Single cell protein) by o po raz pierwszy u yte przez uczonych
w Massachusetts Instytute fo Technology w 1966 roku i pocz tkowo dotyczy o
biomasy drobnoustrojów zawieraj cej bia ka u ywane, jako dodatek do ywno ci i
pasz. Obecnie okre lenie SCP dotyczy zarówno biomasy, jak i izolatów bia ek z
komórek drobnoustrojów.
W ostatnich latach SCP produkuje si na skal przemys ow , g ównie, jako dodatek
do paszy, albowiem koszt produkcji bia ka mikrobiologicznego, które mo na u
,
jako dodatek do ywno ci, jest wielokrotnie wy szy od kosztów produkcji bia ka
paszowego. Biomasa mikroorganizmów nie mo e by u yta w ywieniu cz owieka,
ze wzgl du na du zawarto kwasów nukleinowych (algi 4-6%, bakterie 10-16%,
dro
e 6-10%, grzyby nitkowate 2,5-6%).
Wolne trawienie komórek drobnoustrojów przez organizm cz owieka mo e
wywo ywa alergie, a tak e niestrawno .
Drobnoustroje u ywane do biosyntezy bia ka powinny odznacza si m.in.:
- Zdolno ci wszechstronnego i maksymalnego wykorzystania od ywczych
sk adników (w glowodanów, zwi zków azotowych, kwasów organicznych, alkoholi,
aldehydów, substancji mineralnych);
- Odpowiednim sk adem chemicznym biomasy, odpowiadaj cym
wysokood ywczym produktom spo ywczym i paszowym (wysok zawarto ci
bia ka, t uszczu, w glowodanów i witamin, brakiem substancji anty ywieniowych,
nisk zawarto ci kwasów nukleinowych);
- Dobrze rozbudowanym kompleksem enzymów oddechowych, warunkuj cych
szybki wzrost biomasy;
- W
ciwo ciami syntetyzowania korzystnych i wymaganych w rodkach
od ywczych substancji o dzia aniu oligodynamicznym (witamin i specyficznych
organicznych po cze zwi zków mineralnych);
- Odporno ci na niekorzystne zmiany sk adu pod
a i warunków hodowli;
- Korzystnymi cechami technologicznymi, u atwiaj cymi dalsz obróbk
technologiczn biomasy (wydzielanie, dezintegracja itp.);
- Brakiem zdolno ci syntezy substancji toksycznych;
- Brakiem zdolno ci adsorpcji substancji toksycznych lub rakotwórczych z po ywki.
Korzy ci wynikaj ce z zastosowania mikroorganizmów do syntezy bia ka s
nast puj ce:
- Mikroorganizmy w optymalnych warunkach wykazuj bardzo szybki wzrost a
niektóre z nich podwajaj swoj mas co 0,5-1 h;
- Efektywno biosyntezy bia ka przez zwierz ta (byd o), ro liny (soja), i
drobnoustroje (dro
e) wyra a si stosunkiem 1:81:100 000;
- Mikroorganizmy atwiej podlegaj modyfikacji genetycznej dla nadania ich bia ku
cech wymaganych przez cz owieka (np. szybko ci wzrostu, poprawy sk adu
aminokwasowego) ani eli ro liny i zwierz ta;
- Mikroorganizmy zawieraj du ilo bia ka odpowiedniej jako ci;
- Mikroorganizmy mo na namna
w sposób ci
y, co zapewnia du wydajno
biosyntezy niezale nie od warunków klimatycznych;
- Mikroorganizmy mog przetwarza produkty uboczne, surowce odpadowe i
cieki;
- Przez zmian sk adu po ywki i parametrów hodowli mo na zmienia sk ad
aminokwasowi bia ka.
Decyzja o podj ciu mikrobiologicznej produkcji bia ka powinna uwzgl dnia
aspekty technologiczne, w tym toksykologiczne, ekonomiczne oraz spo ecznej
akceptacji. W celu uzyskania mo liwie najwi kszej ilo ci biomasy o po danym
sk adzie bia ka, w mo liwie najkrótszym czasie, prowadzi si ci
selekcj
szczepów i ich mutagenizacj . Du e znaczenie mo e tu mie in ynieria genetyczna.
Poszczególne mikroorganizmy s zdolne do syntezy nast puj cych ilo ci bia ek (w
suchej masie substancji): bakterie 40 – 70%; dro
e 40 – 50%; grzyby 10 – 25%;
glony 10 – 60%. Aby otrzyma preparaty bia kowe SCP, otrzyman biomas
drobnoustrojów poddaje si dezintegracji – w celu rozbicia cian komórkowych –
metodami hydrolizy chemicznej, enzymatycznej lub te metodami mechanicznymi.
Metod ekstrakcji bia ka wydziela si , rozpuszcza w alkaliach i wytr ca w punkcie
izoelektrycznym. Zawarto kwasów nukleinowych w otrzymanym preparacie
bia kowym mo e by wielokrotnie ni sza w porównaniu z biomas
drobnoustrojów.
Do produkcji SCP, jako g ównego sk adnika po ywki, wykorzystuje si : n-alkany,
metan, metanol, oleje ro linne, odpady i produkty uboczne przemys u
spo ywczego. Dwa produkty przemys u petrochemicznego by y u ywane, jako
substraty do produkcji SCP, czyli bia ka o zastosowaniu wszechstronnym –
od ywki dla sportowców, dla dzieci itd. tj. olej nap dowy zawieraj cy alkany C15 –
C30 oraz otrzymany z oleju nap dowego alkany
C10 – C13 lub C13 – C17.
Wiele grzybów, np. Mucorales, Moniliales, a zw aszcza dro
e Candida tropicalis,
Candida oleophila, Saccharomyces lipolytica jest zdolnych do biosyntezy bia ka na
wymienionych substratach. W procesie fermentacji du ym utrudnieniem jest ma a
rozpuszczalno alkanu i tworzenie du ych kropel, wymagaj cych u ycia
emulgatorów.
W latach 1973 – 1975 firma Cap Lavera (Francja) produkowa a SCP, prowadz c
ci
hodowl Candida tropicali, zu ywaj c rocznie 16 000 ton oleju nap dowego.
W Anglii przy u yciu Saccharmyces lipolytica na n-alkanach przez kilkana cie lat
przez produkowano 4 000 ton SCP rocznie. Ci
hodowl dro
y prowadzono w
temp. 30 stopni Celsjusza przez 125 dni. Proces wymaga silnego napowietrzania
(2,2 kg O2/kg biomasy), a jednocze nieodprowadzenia du ych ilo ci ciep a z
fermentora. Biomas zag szczano metod wirówkow (do 15%s.s), a nast pnie
suszono metod rozpryskow , otrzymuj c z 1 kg w glowodorów zawartych w
po ywce 0,3 – 0,7 kg bia ka. Nale y nadmieni , e otrzymana biomasa mo e by
zanieczyszczona sk adnikami po ywki, które mog by szkodliwe dla zdrowia.
Ekstrakt tych sk adników znacznie podwy sza koszt produkcji.
Bakterie Bacillus, Pseudomonas, a zw aszcza Methylomonas methanica,
Methylomonas margaritae, Methylococcus capsulatus i inne, s zdolne do
biosyntezy bia ka z wykorzystaniem metanu, b
cego g ównym sk adnikiem gazu
ziemnego.
aba rozpuszczalno metanu w po ywce jest przyczyn pewnych trudno ci w
procesie fermentacji. W czasie hodowli bakterii metan zostaje utleniony do
metanolu. Jednocze nie enzymy bakterii mog utlenia inne sk adniki po ywki,
które nie s zu ywane do wzrostu komórki, ale mog hamowa proces rozwoju
bakterii. Dlatego te cz sto stosuje si hodowle kultur mieszanych zawieraj cych
bakterie, które do wzrostu wykorzystuj niektóre metabolity znajduj ce si w
po ywce.
Rozwijaj ce si bakterie metanowe wymagaj du ych ilo ci tlenu, a jednocze nie
wydzielaj du ilo ciep a. Optymalna proporcja metanu i tlenu w po ywce
wynosi 1:7 (v/v), co stwarza niebezpiecze stwo wybuchu. Przyjmuje si , e na
wyprodukowanie 1g biomasy przez bakterie zu ywa si
rednio 1,8g metanu i 4,7g
tlenu. Przy u yciu, Pseudomonas methanica produkcja 1 tony biomasy (40 – 50%
bia ka) wymaga 4 ton metanu i 4 ton powietrza. Natomiast wyprodukowanie 1,0 –
1,03 grama biomasy przy u yciu Methylococcus capsulatus wymaga 1 gram
metanu.
Metanol jest jednym z najwa niejszych substratów do przemys owej produkcji
bia ka przy u yciu drobnoustrojów. Wiele bakterii mo e wykorzysta metanol do
syntezy bia ka (Methylomonas, Methylococcus, Arthrobacter, Bacillus,
Pseudomonas, Micrococcus), dro
y (Candida, Hansenula, Pichia, Torulopsis),
grzybów (Trichoderma, Paecilomyces, Gliocladium).
Szybko wzrostu niektórych drobnoustrojów na po ywce zawieraj cej metanol
wynosi 0,38 – 0,50/h – dla Pseudomonas rosea, 0,53 – dla Methylomonas
methanolica, 0,22 – dla Hansenula polymorpha i 0,11/h dla Torulopsis glabrata. Z
1 grama metanolu mo na otrzyma np.: 0,54 g s.s. komórek Pseudomonas; 0,53 g
P. methyloprophus; 0,49 g Methylomonas methanol; 0,32 Candida boidini; 0,38 g
Hansenula polymorpha.
Teoretycznie u ycie dro
y do otrzymywania SCP jest korzystniejsze ni u ycie
bakterii, gdy atwiej je wydzieli z po ywki, ich komórki s wi ksze ni komórki
bakterii, zawarto kwasów nukleinowych jest mniejsza, a ponadto z
psychologicznego punku widzenia ludzie atwiej akceptuj bia ko dro
y, jako
ywno . Niemniej jednak do produkcji SCP na skal przemys ow u ywa si
bakterii ze wzgl du na ich szybki wzrost, wysok zawarto bia ka w komórce, du y
wydatek i mniejsze ni dro
e wymagania pokarmowe.
Imperial Chmical Industries (Anglia) pierwszy rozpocz przemys ow produkcj
SCP metod fermentacji ci
ej Pseudomonas methylotrophus. Kosztem 40mln.
Funtów w roku 1979 uruchomiono produkcj SCP, u ywaj c fermentora o
pojemno ci 1000 m3.
Roczna produkcja bia ka wynosi 50 – 70 tysi cy ton. W Niemczech do
otrzymywania SCP firma Hoechst u ywa mutanta Pseudomonas methylotrophus
uzyskanego metod in ynierii genetycznej. Ci
hodowl ww. bakterii w
temperaturze 38 – 40 stopni Celsjusza prowadzi si na syntetycznej po ywce o pH
6,8.
W czasie hodowli pH jest utrzymywane na sta ym poziomie dzi ki u yciu NH4.
St enie metanolu w po ywce wynosi 0,005%, a wspó czynnik rozcie czania
po ywki wynosi 0,3 na h. Wydajno biomasy wynosi 3 – 5 g/(dm3 x h).
uszcze pochodzenia ro linnego, takie jak: olej palmowy, s onecznikowy,
rzepakowy, sojowy, mog by wykorzystane przez dro
e Candida, Rhodotorula,
Torulopsis, Yarrowia, Trichosporon do produkcji bia ka. Prowadz c hodowl Y.
Lipolytica ATCC 8661 w temperaturze 30 stopni Celsjusza przez 12 – 18 h na
po ywce o pH 3,5 zawieraj cej 20 g / dm3 surowego oleju rzepakowego, otrzymano
oko o 20 g s.s. / dm3. Znaczny wzrost wydajno ci i szybko ci produkcji biomasy
osi gni to, dodaj c t uszcz w trzech 1 procentowych porcjach, co 4 h hodowli.
Mo liwo prowadzenia hodowli w rodowisku o niskim pH eliminuje mo liwo
zaka enia hodowli. Jednocze nie nale y podkre li , e szczep Y. Lipolytica nale y
do grupy mikroorganizmów bezpiecznych. Zainteresowanie badaczy otrzymywania
biomasy z u yciem, jako substratu t uszczów ro linnych wynika z faktu, e
uzyskana biomasa zawiera du o t uszczu w komórce – do 33%, w którym ponad
90% stanowi kwasy nienasycone. Biomasa dro
y Y. Lipolytica charakteryzuje
si du warto ci biologiczn i energetyczn . O warto ci bia ka
mikrobiologicznego decyduje jego sk ad aminokwasowi. Sk ad aminokwasowi SCP
zale y od doboru szczepów i po ywki do ich hodowli. Przez zmian parametrów
hodowli lub mutacj drobnoustroju mo na wp ywa na sk ad aminokwasowy
bia ka.
Bia ko dro
y charakteryzuje si niedoborem aminokwasów siarkowych,
natomiast zawarto lizyny jest bardzo wysoka, i dlatego bia ko dro
y mo e
stanowi uzupe nienie bia ek ro linnych.
Poprzez dodatek aminokwasów egzogennych lub przez zwi kszenie strawno ci
bia ka mo na zwi kszy warto biologiczn preparatów bia ek SCP. Warto
biologiczna bia ka mikroorganizmów, wyra ona wska nikiem NPU (stosunek ilo ci
azotu zatrzymanego do ilo ci azotu spo ytego) wynosi 27,0 – 50,3, a wi c jest
po rednia mi dzy warto ci biologiczn bia ek ro linnych (16 - 35) i zwierz cych
(75 - 78).Okazuje si
e próby wyja niania o pochodzeniu bia ek i ich produkcja z
„naturalnych i coraz lepszych metod” – ogranicza si tylko do ich motywów
szybko ci transportu i produkcji na skal
wiatowego zastosowania. B dnym
my leniem, e nowa technologia daje du o warto ciowego bia ka. Technologia
posuwa si do przodu na tyle, aby mo na by o jak najszybciej wyprodukowa bia ka
i ich izolaty przy pomocy olejów nap dowych i przemys u zajmuj cym si gazem
ziemnym. Kupuj c produkt o zawarto ci okre lonej ilo ci bia ka kupuj cy ma na
my li – dobro i zdrowie. Natomiast producenci interpretuj to znacznie bardziej na
asn korzy .
AU TO R: PA WE
O BA S O 07: 43
0 K O M E N T A R Z E :
Prze lij komentarz
Subskrybuj:
Komentarze do posta (Atom)
Nowszy post
Starszy post
Strona g ówna
O A U T O R Z E
L I S T A A T R Y K U Ó W
2009
(10)
stycze
(10)
Sko czy o si lato
Od ywianie - prawda i
mity
W poszukiwaniu
nie miertelno ci
To ja twoja w troba – daj
wreszcie szans i nie
pr...
Nowotwory
Chorzy na w asne
yczenie
Aminokwasy - produkcja
syntetyczna
Bia ka w od ywkach -
produkcja bia ek
PRODUKCJA WITAMIN
- dlaczego jeste my
ok amywani?
Ciekawy artyku
2008
(5)
O B S E R W A T O R Z Y
L I N K I Z A P R Z Y J A N I O N E
Analiza Pierwiastkowa W osa
Freigeben
Missbrauch melden
Nächstes Blog»
Blog erstellen
Anmelden
FONIC
Jetzt wechseln! Rufnummer mitnehmen und 1 Monat kostenlos telefonieren.
Biogazownie
ZORG
Dokumentacja.
In ynierii. Sprz t.
Budowa.
Niemieckiej
technologii
zorg-biogas.com
Zrzu Brzuch do
Roz. 36
Nie Stosuj adnej
Diety Zanim Nie
Przeczytasz O
Tym...
DIETanalizer.pl
Kredite ab 3,45%
Die Testsieger
Kredite im
Vergleich - Bis zu
100.000 € ab
3,45% eff.!
www.Testsieger-Kredite.Geld.de
pm - Puszki
Blaszane
Produkcja i
sprzeda : puszki,
pude ka, butelki,
wiadra, kanistry!