Виробництво харчових білків та амінокислот

Вже давно мікроорганізми використовувалися як джерело білку в харчуванні людини та тварин. Ще в роки першої світової війни один із основоположників молекулярної біології Макс Деельбрюн з колегами в Німеччині розробили перший технологічний процес промислового культивування певних дріжджів для їх додавання в супи та ковбаси. Білки, які прдукуються в харчових цілях, отримали назву білки одноклітинних організмів(БОО).

На першому етапі в якості сировини для мікроорганізмів використовували в основному вуглеводи нафти. Потім інтерес був проявлений до інших субстратів, перш за все до природних газів. Як субстрат для отримання БОО використали промислові відходи(молочну сироватку- побічний сироваріння, патоку, відходи спиртових заводів і т. д. ). Розроблені промислові лінії для виробництва і переробки мікроводоростей з метою отримання БОО. Об’єм дріжджової біомаси, отриманої в світі в 1985 р. перевищував 1 млн. т. В 90- х роках він зростає в 2 рази.

Виробництво БОО має суттєві переваги перед виробництвом білку в тваринництві чи рослинництві. 500 кг дріжджів виробляють за добу 800 кг білку, а у бичка той же добовий привіс білку складає в кращому випадку 500 г білку. Проте БОО використовують в основному як корм худобі, і лише в майбутньому можливе використання БОО для харчових продуктів людини. Перспективні в цьому відношенні культивування деяких водоростей (Fuusarium, (зелених водоростей (Clorella), ціанобактерій (Spiruuuulina), які мають адекватні для людини органо-лептичні властивості. Зараз вже налагоджено виробництво на базі крохмалю волокнистої маси Fuuusarium як джерело клітковини для людини.

Зміни в генах, здійснюються за допомогою генетичної інженерії, можуть модифікувати структуру та покращувати властивості харчових білків. Найбільший інтерес в плані таких маніпуляцій привертають увагу до себе 3 види білків тварин та рослин: овальтумін курей, який складає більшу частину білка яйця((54%), казеїн(головна фракція в молоці) та білки сої(42% в бобах). Наприклад, маніпуляції з кодуючою частиною гену k-казеїну, в результаті яких із білка елімінувався фрагмент, розташований між 9- ю та 17-ю амінокислотами, а також цистеїн, який приймав участь в утворенні дисульфідного зв’язку, в результаті чого новий білок як харчовий продукт став більш якісним.

Згідно літературних даних до 2000р. білки із зміненими властивостями, отримані в результаті цілеспрямованої модифікації і структури кодуючих їх генів, будуть складати приблизно 4% всіх білків, які споживаються, на суму 15 млрд. доларів. Загальна кількість харчових продуктів, отриманих з допомогою біотехнології в кінці 20 ст. збільшиться по оцінках спеціаластів в 10 разів.

Біотехнологія мікроорганізмів спрямована на виробництво амінокислот, зокрема незамінимих, які можуть бути корисними добавками тварин та людини. Серед незамінимих амінокислот, промислове виробництво вже давно налагоджено, зокрема в цьому виробництві займає перше місце лізин, треонін, глутамінова кислота. Отримані штами мікроорганізмів Brevibaeferium flavum, які пер-творюють лізин більше однієї третьої цукрів, які містяться в культурованій рідині. В СРСР в ВНДі Гентики та селекції промислових мікроорганізмів з допо-могою генно-інженерних методів сконструйовані високопродуктивні штами E. coli, продуценти L-треоніну, L-лізину, L-триптофану, які активно використовуються у промисловості.

Інтерес до мікробіологічного виробництва амінокислот викликаний також і тим, що вони дозволяють отримувати L-амінокислоти в чистому виді, тоді як при хімічному синтезі отримують рацимічні суміші L, D, амінокисслот. Останні не входять у склад природніх білків(лише в пептидах клітинних стінок мікроорганазмів, зокрема пептидах, які є антибіотиками. )

Подібні статті

Молекулярні механізми кросинговеру
Кросинговер - це явище обміну ділянками гомологічних хромосом після кон’югації у профазі-1 мейозу. Результатом цього процесу є обмін генетичною інформацією між хромосомами. Це є одним з головних чинників еволюції,так як забезпечує комбінат ...

Флора прісних вод
Актуальність . Ми живемо в епоху гострого конфлікту між людським суспільством та природою, коли нераціональна господарська діяльність порушила динамічну рівновагу біосфери нашої планети, що спричинило її прогресуюче руйнування. Цей процес супроводжу ...