Лекции по микробиологии и биотехнологии

Подождите немного. Документ загружается.

ферментерами (рис.2). Такой аппарат должен обеспечивать: 1) рост и развитие

популяций микроорганизмов в объеме жидкой фазы, 2) подвод питательных

веществ к клеткам микроорганизмов, 3) отвод от микробных клеток продуктов их

обмена веществ (метаболизма), .4) отвод из среды выделяемого клетками тепла.

Самый простой ферментер состоит из емкости 1, определяющей рабочий объем

аппарата, системы ввода и выивода жидкостных и газовых потоков 2, системы

перемешивания 3, обеспечивающей наиболее полное смешение компонентов

питательной среды, системы диспергирования воздуха (при проведении аэробных

процессов) - барботера 4, охлаждающих устройств для отвода тепла - змеевика 5 и

рубашки 6.

.Рис.2. Аппарат для глубинного культивирования микроорганизмов (ферментер):

1 - емкость; 2 - система ввода и вывода жидкостных и газовых потоков; 3 -система

перемешивания; 4 - барботер; 5 -змеевик; 6 - рубашка

В зависимости от цели биотехнологического производства - получение клеток

или продуктов их жизнедеятельности - способы ведения основной ферментации

несколько различаются. Если процесс направлен на получение биомассы, то

назначение ферментации - получить максимально возможный титр клеток, а в

случае получения метаболитов их накопление осуществляют одновременно,

причем максимумы образования продуцента и целевого продукта всегда

сдвинуты по времени. Поэтому продолжительность ферментации в первом случае

всегда меньше, чем во втором.

Просто в ферментационной среде создаются условия, например низкие

значения рН или повышенные температуры, которые обеспечивают

доминирование производственного штамма над посторонней микрофлорой.

Примером таких технологий является культивирование в непрерывных условиях

кормовых дрожжей и получение уксусной кислоты при пониженных значениях

рН среды, а также производство кормового витамина Вц и анаэробное

сбраживание органических веществ, где используются термофильные

микроорганизмы и стадию ферментации проводят при температуре 50-55°С.

Чтобы обеспечить доминирующий рост производственному штамму,

пользуются приемом, суть которого сводится к увеличению доли посевного

материала, передаваемого в основной аппарат. Она может достигать 20-25%.

Ферментационные процессы отличаются и значениями контролируемых

параметров. К ним, прежде всего, относятся температура, рН среды, объемный

расход воздуха. При культивировании различных микробных клеток интервал

рабочих температур варьирует от 25 до 60°С, значения рН - от 2 до 9, расход

воздуха в аэробных процессах - от 0.15 до 2.5 м° на 1 м' среды в минуту. Весьма

важна точность, с которой эти параметры поддерживаются в ходе проведения

отдельной ферментации. Температуру стараются поддерживать с точностью 1°С,

рН среды - 0.2, объемный расход воздуха -10%. Продолжительность проведения

отдельных ферментации тоже сильно варьирует. Если целью является

получение биомассы промышленного штамма в периодическом процессе, то

время культивирования в периодическом процессе не превышает 24 ч. При

производстве первичных метаболитов время биосинтеза составляет уже 48-72 ч, а

вторичных - более 72-144 ч.

Технологическое оформление процессов биосинтеза различается также в

зависимости от отношения организма-продуцента к кислороду. С этой точки

зрения различают аэробные и анаэробные процессы.

Большинство используемых в современном производстве культур мик-

роорганизмов являются аэробными, т.е. требуют присутствия кислорода в среде.

Это достигается путем обеспечения необходимой концентрации растворенного

кислорода в жидкой питательной среде. Для того, чтобы облегчить растворение

кислорода в воде, внутрь ферментера помещают так называемые барботеры

(трубы с малыми отверстиями по всей длине). При этом кислород поступает в

жидкую фазу в виде мелких пузырьков, что при работающей мешалке

увеличивает скорость его растворения. Однако иногда в микробиологической

промышленности, например при получении витамина В

, используются

анаэробные культуры.

Вопросы, связанные с подводом или отводом тепла в ходе ферментации

являются очень актуарными в ряде биотехнологических производств. Проблема

обусловлена прежде всего тем, что температурный оптимум роста клеток

большинства микроорганизмов лежит в интервале 26-40°С. Кроме того, в аэробных

процессах на стадии выращивания, продуцента наблюдается значительное

тепловыделение. При работе с большими объемами ферментационной среды

поддержание температуры на требуемом уровне является непростой задачей. Для

отвода тепла на практике наиболее часто применяют охлаждение ферментера

оборотной водой, которая подается в змеевики и многосекционные рубашки.

Однако такой метод оказывается малоэффективен в теплое время года, когда

разность температур ферментационной среды и оборотной воды порой не

превышает нескольких градусов.

По окончании ферментации культуральная жидкость поступает на переработку,

где происходит выделение и очистка целевого продукта.

1.4. Выделение и очистка продуктов

Культуральная жидкость содержит клетки и продукты их жизнедеятельности

и выходит из ферментера в виде водной суспензии, для которой характерно, как

правило, невысокое содержание основного компонента и наличие многих

примесных веществ. В подавляющем большинстве производств на первом этапе

проводят отделение взвешенных частиц, включая биомассу продуцента от

растворенных веществ. Если растворенные метаболиты не представляют

практической ценности, то жидкую фазу не перерабатывают. Ее считают жидким

отходом производства и направляют на очистные сооружения, где

инактивируются все содержащиеся в ней органические соединения. Переработке

подлежит только сконцентрированная биомасса. Технологические приемы

выделения клеток из культуральной жидкости в сильной степени зависят от

природы продуцента. Например, для получения хлебопекарских дрожжей

используют штаммы Saccharo-myces cerevisiae, кормовых - дрожжи рода Candida.

Однако в каждом случае приемы выделения клеток различны. Поскольку первые

имеют большие размеры, их можно отделить фильтрованием. Затем биомассу,

снятую с фильтра, прессуют на рамном фильтр-прессе до содержания сухих ве-

ществ 25% и фактически получают готовый продукт с высоким содержанием

живых клеток. Клетки кормовых же дрожжей по размерам в несколько раз

меньше сахаромицетов и фильтруются плохо, так как практически сразу забивают

поры фильтра. Поэтому для отделения биомассы используют сепарирование . Эта

стадия основана на осаждении взвешенных частиц под деиствием~1гентробежной

силы работающего агрегата - сепаратора. Основной его частью является

вращающийся ротор, который и позволяет осаждать из суспензий взвешенные

частицы, включая микробные клетки, таким образом в несколько ступеней

удается довести концентрацию клеток только до 10-12%, что недостаточно для

получения товарной формы продукта. В дальнейшем сгущенную суспензию

клеток подвергают выпариванию под вакуумом и сушке распылением в токе

горячего воздуха. Готовый продукт содержит инактивированные (мертвые)

клетки дрожжей и часть веществ, содержащихся в культуральной жидкости.

Для отделения клеток, бактериальных продуцентов также применяют стадию

сепарирования или концентрирования на бактофугах.

При выделении продуктов жизнедеятельности клеток из нативных растворов

требуется их достаточно глубокая очистка от взвешенных частиц, а порой и от

окрашенных соединений. Использование традиционного сепа-ранионного

оборудования для отделения взвешенных частиц малоэффективно, так как

значительная часть культуральной жидкости уходит вместе с клетками. Если

биомасса продуцента не подлежит переработке в товарную продукцию, а

утилизируется как твердый отход, то возможно применять особый вариант стадии

фильтгювания_с так называемым "намывным слоем". Для этого, как правило,

используют барабанные вакуум-фильтры, работающие в непрерывном режиме. Их

рабочим элементом является натянутое на барабан " бесконечное полотно", на

котором находится так называемый "намывной слой". Его назначение - уменьшить

диаметр пор фильтрующего полотна, что позволяет достичь эффективного

отделения почти всех взвешенных частиц культуралъной жидкости. Для создания

"намывного слоя" чаще всего используют порошок тонко измельченных белых

глин - каолин, бентонит, а также кизельгур, древесные опилки и пр.

Образующийся при этом фильтрат практически свободен от взвешенных частиц.

Однако обычно его доосветляют традиционным фильтрованием под давлением,

используя плотные фильтрующие материалы.

Наиболее простым методом, часто применяемым в промышленности для

выделения метаболитов является метод осаждения целевого продукта.

Многие

вещества имеют так называемую изоэлектрическую точку, т.е. область значений

рН среды, в которых их растворимость минимальна. Поэтому, установив

значение рН нативного раствора на требуемом уровне, можно получить осадок

выделяемого вещества, тогда как примеси остаются в растворе.

Технологии, использующие метод осаждения, достаточно широко

применяются в биотехнологии. По этому способу выделяют ряд первичных

метаболитов: аминокислоты, L-глутаминовую и L-валин. антибиотик 7-

хлортетрациклин медицинского назначения.

Другая группа методов выделения метаболитов основывается на

применении баромембранных процессов: обратного осмоса, микро- и

ультрафильтрации. Последние два широко используются в биотехнологии.

Метод микрофильтрации нашел широкое применение при отделении взвешанных

частиц и стерилизации жидких потоков. Его несомненное достоинство состоит

в том, что он позволяет достаточно надежно освобождать нативные растворы от

посторонней микрофлоры и получать достаточно прозрачные растворы. Метод

ультрафильтрации применяют для отделения ,очистки и концентрирования

соединений с молекулярными массами не ниже 5000 Д. К их числу относятся

белковые соединения, в том числе ферменты, высокомолекулярные компоненты

нуклеиновых кислот и углеводов. Оказалось весьма перспективным

использовать метод ультрафильтрации для очистки нативных растворов от

нежелательных окрашенных продуктов ферментации. Около 50% пигментных

веществ остается в концентрате (ретанте). Это позволило частично или

полностью исключить стадии очистки растворов метаболитов, основанные на

использовании ионообменных технологий и активированного угля.

1.5. Получение товарных форм препаратов

Последней стадией технологического цикла в микробиологическом синтезе

является получение товарной формы продукта. В зависимости от принятых на

предыдущей стадии решений, товарные формы представляют собой либо

сложную смесь, содержащую среди прочих некоторое количество основного

вещества, определяемое техническими условиями или ГОСТ, либо достаточно

высоко очищенный препарат.

Стадия фасовки препаратов кормового и технического назначения заключается

в помещении их в тару, размеры и тип которой определяются потребностями

заказчика и свойствами продукта.

Для препаратов медицинского назначения стадия упаковки усложняется тем,

что препараты должны иметь высокую степень чистоты и очень часто абсолютную

стерильность. Это заставляет использовать специальную технологию,

позволяющую стерилизовать вещества и подготовленную для них тару, и

произвести ее наполнение и укупорку в асептических условиях. Последнее

достигается применением специальных автоматизированных линий фасовки и

тщательным химическим и микробиологическим контролем производства.

2.СЫРВЕВАЯ БАЗА БИОТЕХНОЛОГИИ

Питательные среды для культивирования любого биотехнологического объекта

содержат большое количество компонентов, основным из которых считают тот,

который является для него источником углерода и энергии. Это вещество

называют субстратом, а все остальные - компонентами питания, без которых

невозможно его нормальное развитие или его биосинтетическая активность.

Питательные среды готовят из различных видов сырья, которые условно

делятся на две группы: синтетические и комплексные. Первые представляют

собой индивидуальные соединения, для которых известен точный химический

состав, например глюкоза, сахароза (сахар), крахмал, этанол, низшие спирты и

органические кислоты, углекислота, метан, н-парафины и пр. Вторые - сложную

смесь органических веществ, в которой, как правило, известно содержание одного

«главного» ингредиента , влияющего на рост или биосинтетическую

активность штамма-продуцента. Если первая - это очищенные продукты

химической и пищевой промышленности, то вторая — в основном те же

химические соединения, но не очищенные, а присутствующие в отходах

пищевых производств, сельского хозяйства, например глюкоза, гидрол, сахароза в

мелассе, аминокислоты в кукурузном экстракте или в белковых гидролизатах

разного происхождения и т.д. У таких источников сырья есть только два

преимущества. Это относительно низкая цена и наличие в составе ростовых

факторов, например витаминов, необходимых для нормального развития штамма-

продуцента и др. соединений, влияющих на рост и активность производственной

культуры. В остальном им присущи только недостатки. Выпускаемые в жидком

виде, они обсеменяются посторонней микрофлорой, что требует сокращения

времени их доставки и хранения. Наличие в них воды (не менее 50%) ведет к

увеличению транспортных затрат. В сухом виде - это, как правило,

гигроскопичные продукты, требующие соответствующей упаковки и

соответствующих условий их хранения на складе. При поступлении на

биотехнологическое производство они подлежат обязательному для сырья

входному контролю не только согласно паспорту (сертификату) изготовителя, но и

микробиологическому и биохимическому контролю потребителем. Однако низкая

стоимость таких источников сырья по-прежнему привлекает внимание многих

потребителей как в России, так и за рубежом. Здесь также не следует забывать и

о том, что отказ от их использования в сельском хозяйстве может привести к

осложнению экологической обстановки в регионах, где эти отходы образуются.

В данной главе мы кратко охарактеризует основные источники сырья,

используемые в биотехнологии.

Гидролизаты растительного сырья

Гидролизаты растительного сырья - это растворы Сахаров в виде смеси гексоз и

пентоз, т.е. углеводов, содержащих соответственно 6 и 5 атомов углерода,

образующиеся при кислотном гидролизе древесины, подсолнечной и хлопковой

шелухи, кукурузной кочерыжки, ботвы и т.п.

Гидролиз проводят разбавленной до 0.5% серной кислотой при повышенном

давлении и температуре (160-170°С) в течение 2.5 часов. При гидролизе горячая

серная кислота протекает через слой неподвижной твердой фазы (измельченного

растительного сырья). В дальнейшем полученные гидролизаты очищают от

вредных примесей, прежде всего содержащих фурфурол и его производные.

Избыток серной кислоты удаляют в виде гипса фильтрованием после

нейтрализации гидролизата известковым молоком.

Основной летучей примесью в растительных гидролизатах является фурфурол. Он

подавляет обмен веществ у микроорганизмов и замедляет их рост уже при

концентрациях 0.02%. Поэтому из гидр'олизатов растительного сырья сначала

обязательно выделяют фурфурол. Для этого гидролизаты охлаждают до

температуры 30-35°С в вакуум-охладительной установке. При этом летучие

компоненты гидролизата конденсируются и далее в зависимости от количества

фракции образовавшегося фурфурола поступают в цех по переработке летучих

соединений в товарный продукт.

Гидролизаты торфа считаются перспективными источниками сырья для получения

кормовых дрожжей. При этом наибольшее значение имеет верховой торф,

содержащий в своем составе до 50% полисахаридов.

Гидролиз торфа проводят разбавленной серной кислотой (0.5-0.7%) при

температуре 160-170 С.

Торф, содержащий значительные количества азота и фосфора в легкоусвояемой

форме, после предварительной подготовки может служить хорошим сырьем для

производства кормовых дрожжей.

Сульфитный щелок - отход целлюлозо-бумажной промышленности. В

современном производстве бумаги, осуществляемом на целлюлозо-бумажных

комбинатах, образуются промышленные стоки в виде предгидролизатрв и

сульфитного' щелока. Первичная обработка древесной щепы горячей водой

удаляет из нее гемицеллюлозы. Их основу составляют природные полисахариды,

построенные из остатков ксилозы и глюкозы с молекулярной массой 10-40 тыс.

При этом отщепляются содержащиеся в древесине ацетатные группы,

образующие уксусную кислоту, которая в дальнейшем играет роль кислотного

катализатора. Последний способствует протеканию частичного гидролиза

гемицеллюлоз и накоплению в водном растворе гексоз и пентоз. При варке

целлюлозы из 1 т перерабатываемой древесины образуется до 6 м

такого вида

предгидролизатов, которые после предварительной подготовки могут быть

использованы для культивирования дрожжей p. Candida -~ продуцентов кормового

белка.

Для выделения целлюлозы как основы для производства бумаги из древесины

широкое распространение получил сульфитный метод, при котором древесное

сырье подвергают вторичной обработке при повышенном давлении и температуре

водным раствором солей сернистой кислоты. Нецеллюлозные компоненты

древесного сырья, переходящие при такой обработке в раствор (сульфитный

щелок), можно после соответствующей обработки и подготовки использовать как

субстрат для выращивания кормовых дрожжей. На 1 т получаемой целлюлозы

образуется 6.5-8.0 куб.м сульфитного щелока. Состав последнего зависит от вида

используемого сырья, режима переработки древесины и выхода целлюлозы.

Глюкоза (С

Н-, О

)

Глюкоза является продуктом пищевой промышленности. Идеальный субстрат

практически для всех биотехнологических производств. Однако в чистом виде в

крупнотоннажном производстве не используется из-за высокой цены. Чаще всего

она входит в состав комплексного сырья в виде гидрола - отхода крахмало-

паточного производства.

Сахароза (Ci

20ii)

Сахароза-не менее идеальный субстрат, чем глюкоза,практачески для всех

биотехнологических производств. В виде сахарного песка или сахара-сырца крайне

ограниченно по причине высокой стоимости используется как субстрат для

культивирования микробных клеток - продуцентов некоторых аминокислот, когда

содержащие сахарозу другие источники сырья

применить невозможно. В количестве до 40% входит в состав мелассы -отхода

производства сахара из сахарной свеклы или тростника, приготовленных

специальным образом гидролизатов растительного сырья, в том числе

сульфитного щелока, торфа.

Меласса широко используется в производстве хлебопекарских дрожжей, в

биосинтезе большинства L-аминокислот (глутаминовой, лизина и др.). Однако

современные сахарные заводы, совершенствуя свои технологии, могут выдавать

мелассу, содержащую до 20-30% сахара. Естественно, такой отход представляет

меньший интерес для биотехнологии.

2.4. Крахмал (С

)

Крахмал картофельный или кукурузный - продукт пищевой промышленности.

Разваренный в присутствии амилолитических ферментов, образует вязкую

однородную массу, которую используют как субстрат для биосинтеза ряда

биологически активных веществ.

2.5. Одноуглеродные соединения

Используются в промышленном культивировании метилотрофов -продуцентов

кормовой микробной биомассы. Метилотрофы в качестве субстрата используют

производные метана, например метанол, формальдегид, метиламин. Важнейшим

из этих веществ является метанол как один из дешевых продуктов химической

промышленности, выпускаемых крупнотоннажно. Помимо метанола для

культивирования бактерий может использоваться метан, являющийся основным

компонентом природного газа, дешевле метанола и менее токсичен. Для стран,

обладающих газодобывающей промышленностью, к которым, в первую очередь,

можно отнести Россию, эти факторы могут иметь решающее значение. Однако

природный газ многих российских месторождений загрязнен сероводородом, по-

давляющим рост многих микроорганизмов. Поэтому возникает необходимость его

предварительной очистки. В конце 70-х - начале 80-х годов в бывшем СССР было

создано опытно-промышленное производство кормового белка из природного газа

мощностью 12.0 тыс.т в год.

Санитарно-микробиологические исследования объектов

окружающей среды

ПОЛУЧЕНИЕ КОРМОВЫХ БЕЛКОВ

Белки являются обязательными компонентами клеток любого живоuорганизма,

выполняющими жизненно важные функции: каталитические регуляторные,

транспортные, биоэнергетические, защитные от инфекции и действия стрессовых

факторов; структурные, запасные и др. В вегета

тивной массе растений на долю белков приходится 5—15 % сухого вещества, в

зерне злаков — 8—18%, семенах масличных растений16—28 %, зерне

зернобобовых культур — 20—40 %. В различных тканях организма человека и

животных содержание белков обычно от 20 до 80 % их сухой массы.

Исходя из этого совершенно очевидно, что для образования клеток и тканей

организма, а также поддержания его жизненных функций должен осуществляться

постоянный синтез структурных и других форм белков. Для синтеза белковых

молекул все живые организмы используют 18 аминокислот и два амида (аспарагин

и глутамин). Однако после синтеза белков их молекулы могут подвергаться

модификациям, вследствие чего в составе белков обнаруживают до 26

аминокислот.

Растения и большинство микроорганизмов способны синтезировать все

входящие в их состав аминокислоты из простых веществ — углекислоты, воды и

минеральных солей, тогда как в организме человека и животных некоторые

аминокислоты не могут синтезироваться и должны поступать в организм в готовом

виде как компоненты пищи. Такие аминокислоты принято называть

незаменимыми, к ним относятся валин, цин, изолейцин, лизин, метионин,

треонин, триптофан, фенилаланв Отсутствие в пище хотя бы одной незаменимой

аминокислоты привод к тяжелым заболеваниям человека, а недостаток их в

кормах сниж продуктивность сельскохозяйственных животных.

В связи с необходимостью обеспечения человека и животных нез нимыми

аминокислотами разработаны научно-обоснованные норм суточного потребления.

Главными источниками незаменимых аминокислот для человека являются белки

животного или растительного происхождения, входящие в состав пищи,

Поступающие с пищей или кормом белковые вещества под действием ферментов

желудочного сока гидролизуются до аминокислот, которые затем используются

для образования белковых молекул человеческого или животного организма. При

этом первостепенное значение имеют незаменимые аминокислоты, недостаток

которых вызывает прекращение синтеза белков и, следовательно, задержку роста и

развития организма.

Следует также учитывать, что все незаменимые аминокислоты должны

содержаться в белках пищи в определенных соотношениях, отвечающих

потребностям данного организма. Если хотя бы одна аминокислота окажется в

недостатке, то другие аминокислоты, оказавшиеся в избытке, не будут

использоваться для синтеза белков (в соответствии с механизмом синтеза белков).

В таких условиях для обеспечения дальнейшего синтеза белковых веществ и

поддержания жизнедеятельности организма потребуется дополнительное

количество пищевого или кормового белка, вследствие чего увеличивается

расходование пищи или корма. Последнее особенно важно учитывать в

животноводстве, так как несбалансированность кормовых белков по содержанию

незаменимых аминокислот приводит к значительному перерасходу кормов и

существенному повышению себестоимости животноводческой продукции.

Для предотвращения перерасхода кормов необходимо контролировать, с одной

стороны, сбалансированность белков корма по содержанию незаменимых

аминокислот, а с другой стороны, количество белка в корме. Для оценки

аминокислотного состава белков определяют показатели, характеризующие их

биологическую питательную ценность. Кормовые и пищевые белки, имеющие

оптимальное содержание незаменимых аминокислот, называют биологически

полноценными белками.

В результате обобщения многочисленных данных по изучению аминокислотного

состава белков Международной организацией по продовольствию и сельскому

хозяйству (ФАО), образованной при ООН, разработаны рекомендации, в которых

дается оптимальное содержание незаменимых аминокислот в пищевых и кормовых

белках. Эти нормативы используются в качестве эталона при оценке

биологической питательной Ценности различных белков. Например, если принять

за 100 % биологическую ценность эталонного по рекомендациям ФАО белка, то

биологиxеская ценность большинства животных белков составляет 90 — 95

%; ,белков вегетативной массы бобовых трав — 80 — 90 %; белков зерна зер-

бобовых и семян масличных культур, клубней картофеля, корнеплодов, овощей,

вегетативной массы многих травянистых растений — %; белков зерна

большинства злаковых культур — 60 — 70 %; особенно низкая

биологическая ценность белков зерна кукурузы — 52—58 %.

В соответствии с нормами питания человек должен ежедневно получать с

пищей от 60 до 120 г полноценного белка. Для правильного кормления

сельскохозяйственных животных необходимо, чтобы в их кормовом рационе в

расчете на каждую кормовую единицу содержалось 100—120 г хорошо

переваримого и полноценного белка.

Если содержание белков в растительной массе, используемой для кормления

сельскохозяйственных животных, ниже, чем требуется по нормам, то во

избежание перерасхода кормов и повышения себестоимости животноводческой

продукции количество белка в корме балансируют путем добавления белковых

концентратов. По такому же принципу контролируют содержание в кормовом

белке незаменимых аминокислот. Недостающее до нормы количество какой-либо

аминокислоты балансируют добавлением в корм чистых препаратов дефицитных

аминокислот или белковой массы, имеющей более высокое содержание данной

аминокислоты по сравнению с принятым эталоном.

Наиболее сбалансированное содержание незаменимых аминокислот имеют

белки зерна сои, у нее отмечается лишь некоторый дефицит по метионину и

триптофану. Относительно высокую биологическую ценность имеют также белки

зерна риса и гороха. В то же время широко возделываемые в нашей стране зер-

новые культуры — пшеница, кукуруза, ячмень — отличаются несбалан-

сированным аминокислотным составом белков. В белках зерна пшеницы и ячения

очень мало содержится лизина, метионина и изолейцина, а в белках зерна

кукурузы еще и триптофана.

Вследствие того, что белки сои хорошо сбалансированы по аминокислотному

составу и их содержание в семенах достигает 35—40 %, эта культура имеет

важное значение как самый дешевый источник пищевого и кормового белка.

Крупнейшим поставщиком соевого белка на мировом рынке являются США. В

России, хотя и проводятся работы по расширению посевов сои, ее возделывание

ограничено вследствие неблагоприятных климатических условий. Однако ведется

поиск других источников полноценного белка. Одним из важных путей в этом

направлении является расширение посевов других зернобобовых культур,

которые так же, как и соя, способны накапливать в зерне большое количество

белка (25—35 %), имеющего высокую биологическую ценность.

Наряду с этим разрабатываются и реализуются научные программы, связанные

с созданием новых генотипов зерновых культур, отличающихся повышенным

содержанием в зерне белков с улучшенным аминокислотным составом.

Возможность создания таких программ стала реальной после открытия

высоколизиновых мутантов кукурузы с генами Опейк-2 и Флаури-2, в белках зерна

которых содержится значительно больше лизина и триптофана, чем у обычной

кукурузы.

В результате селекционной работы, проведенной в Краснодарском научно-

исследовательском институте сельского хозяйства им. П.П. Лукьяненко, на основе

указанных генов получены высокобелковые и высоко-лизиновые гибриды

кукурузы, которые по урожайности не уступают районированным гибридам. В

суммарном белке зерна полученных новых генотипов кукурузы содержание

лизина повышено на 50—80 %, триптофана — на 30—50 %. Использование зерна

такой кукурузы для кормления сельскохозяйственных животных позволяет

существенно повысить их продуктивность и сократить затраты кормового белка на

20—25 %.

Зерновые культуры составляют большой удельный вес в структуре

кормопроизводства нашей страны. В среднем на долю белков зерна приходится

около 50 % от общего количества кормового белка, а в свиноводстве и

птицеводстве до 80 %. Для балансирования кормов, включающих в качестве

основного компонента зерно злаковых культур, по белку и незаменимым

аминокислотам применяются концентрированные кормовые добавки —

комбикорма.

Для приготовления комбикормов обычно используют мясо-костную и рыбную

муку, отходы мясной и молочной промышленности, жмыхи масличных растений,

отруби, шроты зернобобовых культур. Учитывая, что рыбная и костная мука,

другие белковые отходы животного происхождения во все большем объеме

направляются на получение пищевых белков, требуется их полноценный

заменитель, способный сбалансировать недостаток белков и незаменимых

аминокислот не только в зерновой части кормового рациона, но и в растительных

компонентах комбикормов.

В результате изучения различных организмов было выяснено, что высокой

интенсивностью синтеза белков отличаются многие микроорганизмы, причем