Работа 14. Анализ состава микробной кормовой биомассы

В настоящее время во всем мире ощущается огромный дефицит кормового белка. Возможности расширения производства кормов животного происхождения весьма ограничены. Именно поэтому в последние годы большое значение придается развитию производства кормовых добавок, необходимых для балансирования рационов сельскохозяйственных животных. Микробиологический синтез белка – один из наиболее перспективных путей многотоннажного получения белковых продуктов.

В связи с активным развитием биотехнологии и микробиологической промышленности появилась возможность получать кормовые добавки методом биоконверсии промышленных отходов растительного и животного происхождения. Отсутствие приемлемой технологии переработки малоценных жиров и трудности утилизации данных техногенных отходов позволяют рекомендовать их в качестве дешевых источников углерода для получения кормового белка.

Цель работы: Ознакомление с технологией экстракционного извлечения липидов из биомассы селективными растворителями, овладение лабораторными навыками проведения экстракции, определение влажности исходного образца, общего содержания жира и углеводов в биомассе.

Одним из основных определяющих факторов качества биотехнологической кормовой добавки являются характеристики микробного продуцента. В микробиологической промышленности используют различные штаммы микроорганизмов, образующих повышенные количества белка. Такие штаммы выделяют из природных субстратов или получают длительным отбором и направленной селекцией.

На предприятии в зависимости от его профиля используется либо монокультура, либо несколько штаммов микроорганизмов, так называемая смешанная культура.

Эффективность культивирования микроорганизмов зависит от множества факторов, обеспечивающих максимальную скорость роста, значительное накопление биомассы, сверхсинтез целевого продукта и глубокую степень усвоения субстрата. Для культивирования пригодны те микроорганизмы, которые обладают способностью ассимилировать все питательные вещества выбранного субстрата с высоким экономическим коэффициентом. Скорость роста определяется устойчивостью данной культуры, ее способностью вытеснять менее урожайные микроорганизмы и противостоять микробной инфекции.

Для производства белка следует использовать микроорганизмы, не вызывающие аллергических реакций у персонала и не обладающие патогенными свойствами. Например, при оценке дрожжевых штаммов в качестве стандарта непатогенности используются пекарские дрожжи Sacchаromyces cerevisiae. Внутривенное введение этих дрожжей подопытным животным не вызывает их заболевания, а клетки дрожжей быстро выводятся из организма.

Оценка показателей безвредности конкретной микробной биомассы дается на основании химических, санитарно-гигиенических, ветеринарно-зоотехнических и медико-биологических исследований.

Биологическая и экономическая ценность кормовых добавок напрямую зависит от химического состава биомассы, то есть содержания белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот. Высокобелковые кормовые добавки заведомо содержат значительные (до 40÷70%) количества белковых веществ, однако в зависимости от состава питательной среды и условий культивирования может существенно изменяться баланс жиров и углеводов в составе биомассы. Наличие больших количеств жиров, как правило, существенно снижает биологическую ценность кормовой добавки, поскольку далеко не все жиры являются легкоусвояемыми компонентами питания.

Существенное значение содержание жиров в биомассе приобретает при культивировании дрожжей на жировых отходах, поскольку некоторая доля этих жиров может являться неутилизированной фракцией животного жира.

Ход работы

При анализе образцов биомассы определяются следующие параметры:

• влажность образца,

• содержание общих жиров,

• содержание сырого протеина,

• содержание общих углеводов.

Примечание

1. Определение углеводов осуществляется фенол-серным методом, но проба предварительно подвергается кислотному гидролизу.

Для осуществления гидролиза предварительно взвешенную пробу биомассы (0,2÷0,4 г) помещают в 1÷2%-й раствор серной кислоты (100 мл) и кипятят в течение 30 мин. По окончании гидролиза раствор остужают и измеряют объем. В дальнейших исследованиях учитывают разведение биомассы.

Затем готовят несколько разведений гидролизованных проб (без разведения, в 2, 10, 100 раз). Для анализа отбирают 1 мл каждого разведения. Далее в соответствии с описанием фенол-серного метода.

2. Перед беседой с преподавателем необходимо составить отчет, который должен содержать название, цель работы, все выполняемые расчеты по частям работы, выводы.

Техника безопасности при выполнении работы

1. Все растворители и экстракционная смесь ОГНЕОПАСНЫ.

2. Все работы осуществляются строго в резиновых перчатках и под тягой.

Контрольные вопросы

1. Биологическая роль липидов в организме человека и микроорганизмах.

2. Биологическая роль углеводов в организме человека и микроорганизмах.

3. Предложите способы повышения ценности биомассы с высоким содержанием жиров.

4. Охарактеризуйте основные требования, предъявляемые к белковым кормовым продуктам.

5. Каким требованиям должны удовлетворять микроорганизмы для использования в кормовых целях?

6. В чем преимущества микробных белковых добавок перед растительными аналогами?

7. Микроорганизмы каких систематических групп наиболее целесообразно использовать для биотрансформации промышленных отходов в кормовые продукты?

8. Какие источники и пути получения белковых добавок, на Ваш взгляд, являются наиболее перспективными для крупнотоннажного получения?

ПРИЛОЖЕНИЕ 1