scan0088 3

114

wane w laboratoriach jako źródła azotu, jak np. bulion mięsny, nic są wykorzystywane w wielkotonażowej hodowli mikroorganizmów, gdyż są zbyt drogie.

Wszystkie surowce węglowe wymagają tlenu dla efektywnego przeprowadzenia konwersji w biomasę. Stosuje się tlen z powietrza; jeżeli wymagają tego warunki procesowe, stosuje się powietrze wzbogacone w tlen. Często wzrost mikroorganizmów w fermentorach jest limitowany szybkością natleniania hodowli.

10,3. Charakterystyka produktu: biomasy mikroorganizmów

Najczęściej biomasa mikroorganizmów jest wydzielana z płynu pohodowla-nego przez filtrację lub wirowanie. W przypadku bakterii stosuje się wirowanie, zaś drożdże i grzyby mikroskopowe wydzielane są także przez filtrację, np. w filtrach obrotowych. Z punktu widzenia ekonomiki procesu istotne jest dobre odwodnienie biomasy przed końcowym suszeniem, aby zmniejszyć zużycie energii na tę operację.

Końcowe operacje z biomasą są przeprowadzane przy odpowiednim poziomie higieny, ale nie w warunkach sterylnych. Końcowy, suchy produkt powinien być bakteriologicznie stabilny. W zależności do użytego surowca, może być konieczna odpowiednia obróbka surowca w celu usunięcia niepożądanych składników.

W zależności od końcowego przeznaczenia, biomasa mikroorganizmów musi spełniać odpowiednie wymagania. W przypadku produkcji drożdży pie-karnianych kryterium jakości produktu jest tzw. „siła pędna”, określająca zdolność drożdży do wydzielania dwutlenku węgla, powodującego rośnięcie i spulchnianie ciasta.

Jeżeli biomasa mikroorganizmów' ma być stosowana w żywieniu człowieka, wymagane jest jej przetw-orzenie w celu usunięcia kwasów nukleinowych. Zawartość kwasów nukleinowych w SCB wynosi 8-25 g/100 g białek. W większości jest to kwas rybonukleinowy RNA. Usunięcie kwasów nukleinowych jest niezbędne, gdyż bezpieczna dzienna dawka kwasów nukleinowych wynosi ok. 2 g dla zdrowego osobnika dorosłego.

Istnieje kilka metod usuwania kwasów nukleinowych z biomasy mikroorganizmów:

-    hydroliza alkaliczna: metoda szybka, prosta, ale powoduje straty masy i wartości odżywczych;

-    ekstrakcja: szybka i prosta metoda, umożliwia usunięcie spolimeryzowane-go RNA, ale powoduje straty masy i azotu, konieczne jest usuwanie resztek rozpuszczalnika;

_ hydroliza enzymatyczna: szybka i prosta metoda, ale droga, z uwagi na koszt enzymu RNazy;

wykorzystanie enzymów endogennych — metoda polega na zdezintegrowaniu komórek oraz inkubacji w obecności chlorku sodowego w celu aktywacji enzymów endogennych, Rnazy (dodatek 0,1% soli powoduje redukcję RNA o ok. 75%). Czas inkubacji wynosi ok. 15-20 min. Następnie doprowadza się do precypitacji białek w wyniku schłodzenia zawiesiny do temperatury poniżej 30°C lub przez zmianę Ph poniżej 5 w wyniku dodania kwasu solnego. Uzyskany precypitat białkowy jest filtrowany, przemywany i suszony.

10.4. Hodowle mikroorganizmów na węglowodanach

l 10.4.1. Charakterystyka procesu wzrostu

(^Głównymi mikroorganizmami używanymi do utylizacji węglowodanów są drożdże piekarniane (Saccharomyces cerevisiae) bądź pastewne (Candida jttiliś). Mogą one rosnąć w warunkach tlenowych lub beztlenowych, jednak wydajność biomasy w procesie tlenowym jest znacznie większa. W_warunkach tlenowych drożdże wykazują tzw. efekt Crabtrec’ego, tzn. wytwarzają etanol przy stężeniach cukrów prostych przewyższających pewien poziom krytyczny.

W uproszczeniu można powiedzieć, iż „nadmiar” asymilowanego cukru, który nie może byc przetworzony w procesach tlenowych, jest metabolizowany do produktów przemian beztlenowych, głównie etanolu.

Te względy fizjologiczne powodują konieczność .prowadzenia procesu wzrostu (hodowli) drożdży przy niskich stężeniach cukru. Dla glukozy to stężenie waha się w granicach 100-200 g/m³. Odpowiadają temu stężeniu właściwe szybkości wzrostu rzędu 0,2-0,25 h“¹ (tzn. czasy podwojenia równe 3,5-2,8 h) i wydajności biomasy 0,5-0,55 g sm/g glukozy. Maksymalne szybkości wzrostu drożdży w warunkach tlenowych dochodzą do 0,45 h^-1 (czas podwajania 1,5 h), ale wydajność biomasy wynosi wtedy ok. 0,15 g sm/g glukozy.

Decydującą pozycją w kosztach produkcji drożdży jest koszt surowca. Dlatego hodowle prowadzi się przy, niskich stężeniach cukrów, najczęściej metodą hodowli półciągłej (okresowa z ciągłym dozowaniem pożywki) lub ciągłej w celu uzyskania jak najwyższego stopnia przetworzenia substratu w biomasę.

10.4.2. Hodowla drożdży piekarnianych na melasie

Drożdże piekarniane, należą do gatunku Saccharomyces ęerevisiąe~-Są to odmiany pyliste, górnej fermentacji. Drożdże piekarniane są produktem rynko-