В производстве белка пищевого и кормового назначения используются самые разнообразные сырье и микроорганизмы. Это лигно-целлюлозные отходы и их гидролизаты, парафины нефти, газ, этанол и т. д.
Производство кормовых дрожжей на гидролизатах растительного сырья осуществляется уже несколько десятилетий. Для этих целей используются гидролизаты древесины, подсолнечной и рисовой лузги, кукурузных кочерыжек, стеблей хлопчатника, багассы (жом, оставшийся после извлечения сахара из сахарного тростника) и других целлюло-зосодержащих материалов. Сырье ежегодно обновляется и, как правило, является отходами.
К недостаткам гидролизно-дрожжевого производства относится сложность сбора и транспортировки сырья на крупные предприятия. Процесс выращивания дрожжей па гидролизатах осуществляется в неасептических условиях, а развитие контамипантиых бактерий подавляется поддержанием в ферментационной среде определенного значения рН (около 4,0). В этом сырье содержатся компоненты (например, фурфурол), оказывающие токсическое действие на рост дрожжей. Селекционированные в лаборатории штаммы имеют высокий выход биомассы в расчете на потребленные сахара. Но в производственных условиях они часто вытесняются дикими штаммами, отличающимися большей устойчивостью к токсичным компонентам среды, меньшей потребностью в витаминах и высокими скоростями роста. Практически на каждом заводе происходит автоселекция штаммов или ассоциации дрожжей, приспособленных к местным условиям.
Список штаммов, используемых для производства кормовых дрожжей из гидролизатов растительного сырья, весьма обширен, он включает виды рода Candida и других родов (Trichosporon, Hansenula, Zygofabospora).
Перспективно получение биомассы микроорганизмов на ферментативных гидролизатах целлюлозосодержащего сырья. Затруднением для промышленной реализации такого процесса является то, что в этом материале имеется лигнин, препятствующий контакту целлю-лаз с субстратом. Кроме того, сырье нуждается в обработке, позволяющей понизить содержание в нем кристаллической формы целлюлозы и перевести ее в аморфное состояние, после чего ферментативный гидролиз значительно ускоряется.
Возможность выращивания микроорганизмов, относящихся к раз-
личным таксономическим группам, на средах с углеводородами достаточно хорошо исследована. Способности к утилизации углеводородов часто встречаются у представителей дрожжей, из которых в первую очередь следует назвать род Candida, мицелиальпых грибов, в частности Aspergillus и Fusarium, у многих видов грибов семейства Мисогасеае и разных бактерий.
Сравнительная оценка твердых и жидких углеводородов как сырья для биосинтеза показала несомненное преимущество соединений, температура плавления которых значительно ниже температуры культивирования микроорганизмов.
Все классы углеводородов могут служить субстратами для микроорганизмов, однако, как правило, процесс роста наиболее интенсивно происходит на среде, содержащей и-алканы с различной длиной цепи. Дрожжами с наибольшей скоростью обычно потребляются н-алканы Clt— С14, среднее положение занимают С15 — С18, медленнее других усваиваются С2з — С24- Алканы Сб — С9 не только плохо перерабатываются дрожжами, но часто токсичны для них.
Наиболее перспективными новыми видами сырья для микробного биосинтеза кормового белка на ближайшие годы являются спирты — метиловый и этиловый.
Повышение внимания к низшим спиртам объясняется рядом обстоятельств, среди которых следует отметить разработку новых эффективных способов крупнотоннажного производства метанола и этанола, высокую степень чистоты получаемых спиртов, хорошую растворимость их в воде.
Многие бактерии могут развиваться за счет использования метанола. Выходы биомассы при росте на нем составляют 50 % и более от массы использованного спирта. Энергетические выходы культивирования бактерий на метаноле (доля химической энергии органического субстрата, сохраняющаяся как химическая энергия в выросшей биомассе) достаточно велики (более 50 %), но ниже, чем при росте микроорганизмов на углеводах (их выход — до 65 %). При развитии микробов на углеводородах этот выход приближается к 40 %. С этим связаны более эффективное применение дорогостоящего растворенного кислорода и повышение производительности ферментеров при использовании метанола по сравнению с культивированием микроорганизмов на м-алканах.
Процесс выращивания метанолиспользующих бактерий уже доведен до реализации, например, западно-германской фирмой «Хёхст», использующей в качестве продуцента Methylomonas clara, и английской кампанией ICI, организовавшей промышленное производство на основе использования метанола бактериальной массы кормового назначения. В последние годы найден и интенсивно изучается ряд штаммов дрожжей, способных расти, используя метанол. Они часто встречаются среди родов Hansenula и Pichia. К метанолассимилиру-ющим дрожжам относится Candida boidinii. В Англии организовано
производство пищевого белка из гриба Fusarium. Названный мико-протеином, он используется как добавка к различным продуктам. В США производится торутин — продукт высушенной биомассы С. utilis, полученной на синтетическом этаноле, который используется как добавка в продукты питания человека с целью улучшения их органолептических свойств (вид, вкус, запах и др.), снижения себестоимости и повышения белковой ценности.
В нашей стране разработан способ производства на этаноле биомассы Sacch. cerevisiae. Используется штамм, применяемый в хлебопечении. Безвредность постоянного употребления небольших количеств пекарских дрожжей в питании проверена опытом человечества па протяжении тысячелетий. Выход сахаромицетов при росте на этаноле несколько ниже, чем при выращивании С. utilis. Однако в их белках содержание лизина очень высоко (около 10 % по массе). Добавление биомассы сахаромицетов в пшеничный хлеб позволяет не только повысить содержание в нем белка, но и улучшить аминокислотный состав последнего. Так, 5 % (от массы муки) биомассы повышает белковую ценность получаемого пшеничного хлеба в 1,5 раза.