Дипломная работа: Виробництво кормового білка
Вступ
Білки є обов'язковими компонентами клітин будь-якого живого організму, що виконують життєво важливі функції: каталітичний, регуляторний, транспортний, біоенергетичні, захист від інфекції й дії стресових факторів, структурні, запасні й інші. У вегетативній масі рослин на частку білків доводиться 5 – 15 % сухої речовини, у зерні - 8 – 18 %. У різних тканинах організму людини й тварин зміст білків звичайно від 20 до 80 % їхньої сухої маси, що становить у середньому 40 – 50 %.
Для утворення клітин і тканин організму, а також підтримка його життєвих функцій повинен здійснюватися постійний синтез структурних й інших форм білків. До складу білків входять 20 амінокислот і два аміди (аспарагін і глютамін).
Головними джерелами незамінних амінокислот для людини є білки тваринного або рослинного походження, що входять до складу їжі, а для с/г тварин - головним чином рослинні білки. Вступники з їжею або кормом білкові речовини під дією ферментів шлункового соку гідролізуються до амінокислот, які потім використаються для утворення білкових молекул людського організму.
Всі незамінні амінокислоти повинні втримуватися в білках їжі в певних співвідношеннях. Якщо хоча б одна амінокислота втримується в недоліку, то інші амінокислоти, опинившись в надлишку, не використаються для синтезу білків. У таких умовах буде потрібно додаткова кількість харчового або кормового білка.
З метою запобігання перевитрати кормів необхідно контролювати збалансованість білків корму по змісту незамінних амінокислот і загальна кількість білка в кормі. Кормові й харчові білки, що мають оптимальний зміст незамінних амінокислот, називають біологічно повноцінними білками.
Біологічна цінність більшості тваринних білків становить 90 – 95 %, білків вегетативної маси бобових трав - 80 – 90 %, білків овочів, трав'янистих рослин, насіння олійних культур - 75 – 85 %, злакових культур - 60 – 70 %, кукурудза - 52 – 58 %.
Найбільш збалансований зміст незамінних амінокислот мають білки насіння сої. У них бракує до еталона тільки метіоніну й триптофану. Відносно високу біологічну цінність мають також білки зерна рису й гороху. У білках зерна пшениці і ячменя дуже мало втримується лізина, метіоніну й ізолейцину, а в білках зерна кукурудзи ще й триптофану. Внаслідок того, що білки сої добре збалансовані по амінокислотному складі і їхній зміст у насінні досягає 35 - 40%, ця культура має важливе значення як найдешевше джерело харчового й кормового білка.
Зернові культури становлять велику питому вагу в структурі кормо виробництва нашої країни. У середньому на частку зернових доводиться близько 50 % від загальної кількості кормового білка. З метою балансування кормів, що включають як основний компонент зерно злакових культур, по білку й незамінних амінокислотах звичайно застосовують концентровані білкові добавки, називані комбікормами.
Високою інтенсивністю синтезу білків відрізняються багато мікроорганізмів, причому білки мікробних клітин мають підвищений зміст незамінних амінокислот. Мікроорганізми як джерела кормового білка мають ряд переваг у порівнянні з рослинними й навіть тваринними організмами. Вони відрізняються високим (до 60 % сухої маси) і стійким змістом білків.
При використанні мікроорганізмів на обмеженій площі можна організувати промислове виробництво й одержувати більшу кількість кормових концентратів у будь-який час року, причому мікробні клітини здатні синтезувати білки з відходів сільського господарства й промисловості й, таким чином, дозволяють одночасно вирішувати іншу важливу проблему - утилізацію цих відходів з метою охорони навколишнього середовища.
Мікроорганізми мають ще одну коштовну перевагу - здатність дуже швидко нарощувати білкову масу. Як джерела кормового білка найбільше часто використають різні види дріжджів і бактерій, мікроскопічні гриби, одноклітинні водорості, білкові коагуляти трав'янистих рослин. Головною характеристикою біологічної (живильної) цінності білка є збалансованість його амінокислотного складу. Для характеристики збалансованості амінокислотного складу білків Всесвітня організація охорони здоров'я рекомендує прийняти в якості еталонного амінокислотний склад білків курячих яєць або жіночого молока.
Для оцінки білків використається показник відносини незамінної амінокислоти до загальної кількості незамінних амінокислот у білку. Відношення виражається у відсотках від відповідного відношення для даної амінокислоти в еталонному білку і є показником швидка амінокислоти. Найменша величина з отриманих показників швидка характеризує живильну цінність білків продукту. Амінокислота, що має найменший показник швидка, називається першою амінокислотою, що лімітує, даного продукту. Амінокислота, швидкий якої найбільш близький до скору першої амінокислоти, що лімітує, називається другою амінокислотою, що лімітує. Живильна цінність багатьох білків тваринного походження наближається до еталона, а живильна цінність рослинних білків виявляється нижче. Так, білок пшениці має швидкий усього близько 50 %. Білки злаків взагалі характеризуються низьким змістом лізину.
Білкова цінність кормових і харчових продуктів, що складаються в основному зі злаків, може бути підвищена додаванням до них біомаси мікроорганізмів, що містить багато білка й лізину, - 1-й амінокислоти, що лімітує, у білках злаків.
Перетравлюємість біомаси дріжджів в організмі тварин і людини звичайно становить 80 – 90 %. Перетравлюємість білка яєць, молока, м'яса й риби близька до 100 %, а багатьох рослинних білків - близько 80 %.
Вхідні до складу білка амінокислоти засвоюються краще, ніж вільні амінокислоти, що додають у корм.
1. Білки – життєво важливі компоненти клітин живого організму
1.1 Сировина та середовища для культивування
1.1.1 Кормові дріжджі
Дріжджі вперше стали використати як джерело білка для людини й тварин у Німеччині під час першої світової війни. Була розроблена промислова технологія культивування пивних дріжджів.
Як вихідна сировина для одержання кормового білка звичайно використаються відходи целюлозної й деревопереробної промисловості, солома, бавовняна лушпайка, кошики соняшника, лляна багаття, стрижні кукурудзяних качанів, бурячна меласса, картопляна мезга, виноградні вижимки, пивна дробина, верхівковий мало розкладений торф, барда спиртових виробництв, відходи кондитерській і молочної промисловості.
Здрібнена рослинна сировина, що містить велика кількість клітковини, геміцеллюлоз, пентозанов, піддають кислотному гідролізу при підвищеному тиску й температурі. У результаті 60 – 65 % в них полісахаридів гідролізуються до моносахаридів. Отриманий гідролізат відокремлюють від лігніну. Надлишок кислоти, застосовуваної для гідролізу, нейтралізують вапняним молоком або аміачною водою. Після охолодження й відстоювання в гідролізат додають мінеральні солі, вітаміни й інші речовини, необхідні для життєдіяльності мікроорганізмів. Отриману в такий спосіб живильне подавати середовище у ферментерний цех, де вирощують дріжджі.
Для культивування на гідролізатах рослинних відходів найбільш ефективні дріжджі пологів Candida, Torulopsis, Saccharomyces, які використають як джерело вуглецю гексози, пентози й органічної кислоти.
Для одержання кормових дріжджів застосовують технологію із глибинного вирощування в спеціальних апаратах - ферментерах, у яких забезпечується режим постійного перемішування суспензії мікробних клітин у рідкому живильному й з оптимальні умови аерації. З метою підтримки заданого температурного режиму в конструкції ферментера передбачається система відводу надлишкового тепла. Робочий цикл вирощування культури дріжджів триває близько 20 годин. По закінченні робочого циклу культуральна рідина разом із суспендированними в ній клітинами дріжджів виводиться з ферментера, а в нього знову подається живильний субстрат і культура дріжджових клітин для вирощування.
Виведену з ферментера суспензію мікробних клітин подають на флотаційну установку, за допомогою якої відокремлюють біомасу дріжджів від культуральної рідини. У процесі флотації суспензія спінюється, при цьому мікробні клітини спливають на поверхню разом з піною, що відокремлюється від рідкої фази. Після відстоювання дріжджову масу концентрують у сепараторі. Для досягнення кращої перетравності дріжджів в організмі тварин проводять спеціальну обробку мікробних клітин (механічна, ультразвукова, термічна, ферментативна), що забезпечує руйнування їхніх клітинних оболонок. Потім дріжджову масу упарюють до необхідної концентрації й висушують, вологість готового продукту не повинна перевищувати 8 – 10 %.
Гарний субстрат для вирощування кормових дріжджів - молочна сироватка, що є виробничим відходом при переробці молока. В 1 т молочної сироватки в середньому втримується 10 кг повноцінного білка й 50 кг дисахариду лактози, що легко утилізується мікроорганізмами. Для виділення з молочної сироватки білків розроблена ефективна технологія із застосуванням методу ультрафільтрації низькомолекулярних речовин через мембрани. Одержувані в такий спосіб білки використають для готування сухого знежиреного молока. рідкі відходи, що залишаються після відділення білків, що містять лактозу, можуть бути перероблені шляхом культивування дріжджів у збагачені білками кормові продукти.
Дуже часто дріжджуванню піддають молочну сироватку без попереднього виділення з її білків, при цьому вирощують спеціальні раси кормових дріжджів з роду Torulopsis. На основі дріжджування молочної сироватки роблять три види кормових білкових продуктів: замінник незбираного молока для годівлі молодняку сільськогосподарських тварин - «БИО - ЗЦМ»; рідкий білковий продукт «Промикс» зі змістом білків в 2,5 - 3 рази вище, ніж у вихідній молочній сироватці; сухий збагачений дріжджовими білками продукт «Провилакт», застосовуваний як замінник сухого знежиреного молока.
Крім вуглеводів і вуглеводнів як джерела вуглецю дріжджові клітини можуть використати нижчі спирти - метанол й етанол, які звичайно одержують із природного газу або рослинних відходів. Дріжджова маса, отримана після культивування дріжджів на спиртах, відрізняється високим змістом білків (56 – 62 % від сухої маси) і в ній менше втримується шкідливих домішок, чим у комовых дріжджах, вирощених на н - парафінах нафти.
У порівнянні з рослинними джерелами білків кормові дріжджі мають підвищений зміст нуклеїнових кислот. Кормові дріжджі, культивіруємі на живильному із середовищі н - парафіні нафти, можуть містити багато шкідливих домішок - похідні бензолу, D - амінокислоти, аномальні ліпіди, різні токсини й канцерогенні речовини, тому їх піддають спеціальному очищенню (екстракція бензином).
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--