Производство белка микроорганизмов

Впервые дрожжи на молочной сыворотке стали выращивать в  Германии. В качестве продуцентов  применяли различные штаммы сахаромицетов. Разработаны способы получения микробных продуктов, основанные на использовании лактозы как монокультурой, так и смесью дрожжей и бактерий. В настоящее время в качестве продуцентов используют дрожжи родов Candida, Trichosporon, Torulopsis. Молочная сыворотка с выросшими в ней дрожжами по биологической ценности значительно превосходит исходное сырье и её можно использовать в качестве заменителя молока. Приведенный перечень микроорганизмов и процессов получения белка одноклеточных не является исчерпывающим. Однако потенциал этой новой отрасли производства используется далеко не полностью. Кроме того, мы еще не знаем всех возможностей деятельности микроорганизмов в качестве продуцентов белка, но по мере углубления наших знаний, они будут расширены.

 

Природные микробные  ассоциации

 

В процессе эволюции микроорганизмов  между ними выработались определенные отношения зависимости, взаимной или односторонней. Известно, что тесное сожительство двух или более микроорганизмов называют симбиозом.

Если говорить об относительной  пользе извлекаемой партнерами из симбиоза, то можно выделить несколько их вариантов:

• мутуализм или взаимовыгодный симбиоз - сожительство микроорганизмов, обеспечивающих благоприятное влияние друг на друга:
• антагонизм, когда один микроорганизм своими продуктами жизнедеятельности вредно действует на других или подавляет их развитие:
• нейтрализм, когда партнеры не оказывают друг на друга никакого влияния.

При исследовании чайного  гриба в его строме постоянно  обнаруживались дрожжи уксуснокислые и молочнокислые бактерии. Данный гриб является аэробной ассоциацией микроорганизмов образующих мощную пленку, которая постоянно удерживается вверху образующими газами.

На основе продуктов метаболизма  природной ассоциации микроорганизмов  был разработан и предложен оригинальный и эффективный стимулятор роста микроорганизмов ТС-1.

"Рисовый" гриб внешне  не сходен с "чайным" грибом. Он не имеет никакого отношения к рису, но его колонии напоминают рисовые зерна. Данный гриб используется как напиток, по вкусу напоминающий домашний квас. Этот напиток хорошо воспринимается людьми с нормальной и пониженной кислотностью желудочного сока. Употребление такого напитка повышает аппетит.

Несмотря на давность применения "рисового" гриба, его свойства микробный и химический состав изучены недостаточно.

В процессе работы с ассоциацией  микроорганизмов данного гриба, нами установлено что стромой "рисового" гриба является группа молочнокислых, уксуснокислых микробов и дрожжей "Рисовый" гриб весьма нетребователен к питательным средам и удовлетворяет свои потребности лишь водным раствором сахара То есть он обладает высокой синтетической способностью образовывать из сахара белки аминокислоты, уксусную и молочную кислоты, а также спирт.

Таким образом, из одной колонии "рисового" гриба образуется чаще две "рисинки", и этот цикл развития гриба повторяется примерно, через  каждые 1-7 суток, в зависимости от условий существования.

"Рисовый" гриб представляет  собой ассоциацию анаэробных  микроорганизмов, так как его  колонии всегда формируются и  находятся на дне сосуда. Только  отдельные из них под действием газов временно поднимаются в середину сосуда а затем вновь опускаются на дно.

Культивирование "рисового" гриба мы осуществляли при температуре 18-20"С. В процессе его выращивания мы изучали динамику роста и размножения ассоциации микроорганизмов по накоплению биомассы и зависимость интенсивности развития от концентрации в среде сахара.

Биомассу гриба определяли взвешиванием общего числа выросших колоний - "рисинок" на торзионных весах. Пробы для взвешивания брали через каждые 2-5 суток в течение 4-х недель Средние результаты трехкратных исследований представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Биомасса "рисового" гриба в среде с различным

содержанием сахара (г)

п/п №	% сахара в среде	Возраст гриба, сутки
		1	3	6	8	10	14	23	33	42
1		100	117	123	127	133	152	285	175	170
2		100	110	153	153	167	187	235	225	225
3		100	130	140	152	158	183	215	205	200
4		100	153	190	208	230	147	350	345	340
5		100	127	140	157	167	197	245	240	240
6		100	128	143	150	160	160	220	200	200
7		100	147	157	175	190	200	260	257	250
8		100	130	163	173	176	190	240	240	230

 

Из данных таблицы следует, что наибольшее накопление биомассы происходит в жидкости содержанием  сахара 4%. Последующее увеличение концентрации сахара в среде ведет к угнетению интенсивности накопления биомассы. Содержание в среде сахара выше 4% обеспечивает более интенсивное деление колоний гриба. Считаем, что это свойство является компенсаторным процессом более быстрой его гибели. В последующей работе культивирование "рисового" гриба мы осуществляли в среде с содержанием сахара 4%.

Интенсивное накопление биомассы ассоциации микроорганизмов "чайного" и "рисового" грибов свидетельствует об их высокой способности синтезировать сложные соединения, в том числе и азотистые. Это нами подтверждено биохимическими исследованиями культуральной жидкости грибов в различные сроки культивирования. Результаты исследования представлены в таблице 2.

 

 

Таблица 2. Результаты биохимических исследований культуральной

жидкости  и биомассы "рисового" и "чайного" гриба

 

Показатели	Культуральная жидкость гриба в возрасте,сутки
	«чайный» гриб				«рисовый» гриб
	11	18	27	32	3	16	42
рН	3,62	3,18	3,0	3,0	4,3	3,7	3,45
Белок,%	0,2	-	0,24	-	0,0175	0,040	0,0334
Аминный азот, мг%	8,4	9,8	11,21	11,20	7,0	3,5	3,5
Хлориды,%	-	-	-	-	0,005	0,004	0,003
Сахар,мг%	930,0	785,5	710,0	630,0	1,04	0,92	0,72
Общий азот,%	28,0	42,0	44,82	44,80	28,0	28,0	28,0

 

Данные таблицы 2 свидетельствуют, что биохимические показатели культуральной  жидкости "чайного" гриба количественно  превосходят теже показатели культуральной  жидкости "рисового" гриба. Так. аминного азота в культуральной жидкости "чайного" гриба в возрасте две недели на 180% больше, чем в культуральной жидкости "рисового" гриба, в возрасте 3.5 недели - на 220%. Это намного больше, чем в начале развития гриба, когда этот показатель в культуральной жидкости "чайного" гриба был всего на 20% выше, чем в культуральной жидкости "рисового" гриба. Следовательно. количество аминного азота с возрастом в "чайном" грибе увеличивается, а в культуральной жидкости "рисового" гриба - уменьшается. Количество общего азота, как следует из таблицы 2. в культуральной жидкости "чайного" гриба в процессе роста и развития увеличивается по сравнению с 11-суточным на 60% к 32-суточному возрасту. В культуральной жидкости "рисового" гриба этот же показатель не изменяется в течение всего периода исследований. Культуральная жидкость "чайного" гриба содержит намного больше белка, чем культуральная жидкость "рисового" гриба (на 500%).

Концентрация водородных ионов культуральных жидкостей "чайного" и "рисового" грибов примерно была одинаковой. Изменение кислотности  культуральных жидкостей обоих грибов происходит за счет интенсивного употребления сахара.

Помимо указанных свойств "чайного" и "рисового" грибов нами установлено, что их микробный  состав обладает мощной саморегуляцией Во всех случаях в грибах, находящихся в открытом сосуде в нестерильных условиях, не наблюдалось развития других микроорганизмов в том числе и плесеней.

Следует отметить, что ассоциации микроорганизмов "чайного" и "рисового" грибов обладают высокой синтетической  способностью образовывать из простых  соединений сложные органические соединения - уксусную и молочную кислоты, спирт, аминокислоты и белки

Изучение аминокислотного  состава в данных жидкостях было проведено с помощью автоаминоанализатора методом ионообменной хроматографии. Результаты исследований представлены в таблице 3.

Данные таблицы 3 показывают, что в культуральной жидкости "чайного" гриба в возрасте одни сутки насчитывалось 15 аминокислот суммой 0.864 г\кг Наибольшую долю среди них занимают моноами-нодикарбоновые кислоты - аспарагиновая (29.4%). глутаминовая (25.5%) и глицин (14.6%).

В двухнедельной культуральной  жидкости этого же гриба увеличивается  количество аспарагиновой кислоты (до 46.9%). аланина. валина. гистидина  и лизина (в сумме 16 5%) Очевидно, за счет частичного расщепления метионина. изолейцина. тирозина, фенилаланина В этом возрасте происходит снижение количества глутаминовой кислоты до 6.7%. Сумма свободных аминокислот в культуральной жидкости снижается почти вдвое (до 0 448г\кг) Это. по всей видимости, связано с потреблением аминокислот из питательной среды клетками микробной ассоциации "чайного" гриба.

 

Таблица 3. Содержание аминокислот в культуральной жидкости

"чайного"  и "рисового" грибов

 

 

Аминокислоты	Возраст культуральной жидкости, сутки
	«чайный» гриб						«рисовый» гриб
	1		15		22		12		24		42
	г/мг	%	г/мг	%	г/мг	%	г/мг	%	г/мг	%	г/мг	%
Глицин	0,126	14,6	0,120	45	0,027	4,0	0,035	3,37	0,030	1,68	0,123	7,22
Аланин	0,043	5,0	0,022	4,9	0,022	3,3	0,037	3,56	0,050	2,8	0,134	7,84
Серин	следы	-	0,027	6,0	0,023	3,4	0,27	26,0	0,030	1,68	0,149	8,75
Треонин	следы	-	0,07	15,6	0,054	8,0	0,08	7,7	0,29	1,63	1,18	10,6
Валин	0,034	3,9	0,024	5,4	0,014	2,1	следы	-	0,036	2,03	0,064	3,76
Лейцин	0,030	3,5	следы	-	0,012	1,8	следы	-	следы	-	0,082	4,82
Изолейцин	0,021	2,4	следы	-	0,009	1,3	следы	-	следы	-	0,082	4,82
Метионин	0,003	0,3	следы	-	0,006	0,9	следы	-	следы	-	0,028	1,62
Аспарогиновая к-та	0,254	29,4	0,210	41,0	0,245	36,5	0,044	4,23	0,027	12,7	0,196	11,5
Глутаминовая к-та	0,22	25,5	0,030	6,7	0,126	18,8	0,063	6,06	0,055	3,09	0,124	7,28
Лизин	0,024	2,8	0,014	3,1	0,030	4,5	-	-	0,042	2,35	0,068	3,99
Аргинин	следы	-	0,037	3,8	0,032	4,8	следы	-	0,116	6,5	следы	-
Фенилаланин	0,061	7,2	следы	-	0,020	3,0	следы	-	0,128	7,17	0,095	5,58
Тирозин	0,026	3,0	следы	-	0,025	3,7	следы	-	0,128	7,17	0,140	8,22
Гистидин	0,022	2,5	0,014	3,1	0,026	3,9	0,51	49,1	0,913	51,1	0,182	10,7
Сумма свободных аминокислот	0,864	100	0,448	100	0,671	100	1,039	100	1,784	100	1,703	100