ВЪВЕДЕНИЕ В БИОТЕХНОЛОГИЯТА

Характеристика на различни таксономични групи като белтъчни продуценти

      1.Едноклетъчни   водорасли.

В   някои   райони   на   света   водораслите  

(Chlorella,   Spirulina  

и   др.)   традиционно   се 

използуват  в продължение на хилядолетия като храна на хората. *Като белтъчни продуценти те се характеризират със 
след

 

 ните особености:

 

  

не се нуждаят от наличие на въглероден източник 

в средите за дълбочинно култивиране (те са 

фотосинтезиращи),  

но трябва да се осигури постоянен приток на  С0

2

.

 

Необходимо  е  само добавяне на подходящ 

азотен   източник

.По  аминокиселинен   състав  водорасловият   белтък   е  с

 

висока   биологична   ценност.

 

Сериозен   (и 

единствен)   недостатък   в   това   отношение   е  

ниското   съдържание   на   сяра-съдържащи   аминокиселини,   главно 

метионин

. По 

съдържание

 

на нуклеинови киселини 

водораслите заемат 

междинно положение

 - 

съдържат 

повече 

от 

плесенните гъби и по-малко от бактериите. Клетките им са големи

 

и проявяват склонност да 

аглутинират, 

което 

улеснява 

тяхното отделяне в края на ферментацията

. Освен това, много видове нормално растат при рН-стойности на средите 

 

 9,5-10,0,

 

      

при което поглъщането

 

на 

СО2 

е по-ефективно, а опасността от контаминация — 

минимална.

*Основни недостатъци на едноклетъчните  водорасли, в сравнение

 с 

другите таксономични групи микроорганизми,  ограничаващи 

използуването им като продуценти на белтък, са: 

удълженото генерацион-но време, ниско съдържание на общ белтък 

(30-35 

%),  

най-ниска смилаемост  

 

 

на белтъка

(50-75 %),

 

дебела и здрава клетъчна стена,

 

която ограничава достъпа на хидролитичните 

ензими на храносмилателния тракт до съдържимото във водорасловите клетки. Във връзка с последното, селекционирани са мутанти с по­тънки стени и са 

внедрени методи за лесното 

 

 им

    и бързо разрушаване.

 

     

  Сега най­широко приложение има видът 

Spirulina maxima,

 

някои щамове на който се характеризират с много високо белтъчно съдържание (до 62 %). 

Тези водорасли се консумират от векове от жителите 

е

зерото Чад (Средна Африка) и в Япония. Макар, че преди 30 години специалиста 

приемаха едноклетъчните водорасли за най-перспективните белтъчни източници, сега считат, че  промишленото им култивиране е 
икономи

 

 чески неизгодно, главно поради ниските добиви.  

 

 Биомасата може да се използува като  

източник на аминокиселини и 

витамини

 (от В-комплекса, вит 

С, 

провитамин А).

     

  2.

 

Плесенни гъби

.

Най-голямото тяхно предимство пред другите таксономични групи микроорганизми е  

най-ниското им 

нуклеиново съдържание (3-4 %).

 Характеризират се с 

висока смилаемост на белтъка 

-

80-85 %,

 високо 

съдържание на липиди (6-8 

%),

  като по този показател ги превъзхождат само някои водорасли. Като  голямо технологично предимство  може да се счита и 

обстоятелството, че имат много 

 

 тънки клетъчни 

 

 стени

 

 , следователно, отпада необходимостта от дезинтегриране на клетките с цел 

последващо извличане на белтъчното съдържимо. Някои плесени (Cellulomonas, Penicillium, Trichoderma) имат висока 

целулолитична 

активност

 и могат да се култивират в целулозо-съдържащи хранителни среди, като добивът на биомаса достига до 60 % 

 

 от вложената

 

  

целулоза.  
    *Недостатъците на плесенните гъби като белтъчни продуценти биха могли да се обобщят така: сравнително 

 

 ниско общо белтъчно

 

  

съдър

 

 жание 

 

 (около 

 

 35 %), 

 

 ниско съдържание на сяра-съдържащи АК, 

 

 най-ниска растежна скорост, 

 

 необходимост да се преодолее т.нар.

 

  

„психологична "бариера  

 

 при тяхната консумация, дължащо се на непривичния им вкус и аромат.

 

   Освен това, някои плесени са 

източници на микотоксини.

Най-перспективни белтъчни продуценти са видовете от  

род  Geotrichum

,  усвояващи  лактозата на млечната суроватка също  

 

 -  

   от

    

родовете 

 

 Aspergillus, Penicillum, Rhizopus.

 

  В сравнение с всички друти едноклетъчни продуценти на белтък, 

плесенните гъби имат 

най-ограничено приложение

. Биомасата им служи преди всичко като 

източник на биологични липиди.  

    3. Бактерии.

Идеята за използуване на бактериални видове като белтъчни източници е нова и е изцяло „рожба"  на съвременната 

промишлена микробиология.  

Техни предимства са:

  най-активен метаболизъм, най кратко генерационпо време,  

 

 следователно, най-

 

 

високи добиви от 

 

 биомаса, 

 

 

най-високо белтъчно съдържание

 

 

 - 

средно 

 

 65-70 %.

 

 Съдържанието на аминокиселини в бактериалната 

биомаса е оптимално, а това на витамините от В-комплекса (особено на вит. В )

2

) - най високо. Бактериите усвояват разнообразни 

източници на въглерод, подобно на някои дрожди. Най-лесно се поддават на генетични манипулации 

тъй като имат най-прост геном

, 

бидейки прокариоти, в сравнение с еукариот-ните едноклетъчни организми.

*Сериозен недостатък на бактериалния белтък е  

наличието в него на особени,  

 

 

нетипични   за   биологичните   структури

 

 

 

аминокиселини (

 

 B 

   и  

 

  у  -форми),

 

  предизвикващи алергични реакции. Други недостатъци на бактериалната биомаса като източник на  

белтък са 

високото съдържание на нуклеинови киселини 

 

 

- 8-16 

 

 

%

   

; и особената, 

тежка миризма

.

Някои бактерии натрупват 

ендотоксини. Поради малките размери на клетките 

 

 

сепарацията

 

  им е силно затруднена

 

 .

Въпреки   посочените   недостатъци,   специалистите   считат,   че   някои   групи   бактерии,  и  по-специално  

метилотрофните 

(Methylobacter, Methylococcus, Methylocystis, Melhylomonas) 

могат да се окажат перспективни за промишлено култивиране за 

хранителни цели. Интерес се проявява и към 

водородните бактерии

 

(Hydrogenomonas)

, 

получаващи необходимата им енергия 

при разцепване на атмосферния водород. Едно модерно направление е прякото използуване на 

азотфиксиращите 

бактериални видове 

(свободноживеещите от родовете 

Azotobacter 

и 

Clostridium 

или симбионтните от род 

Rhizobium), 

но засега производството на 

едноклетъчен протеин от тях в промишлени условия е неприложимо.