Produkcja biomasy. Termin BIOMASA MIKROORGANIZMÓW oznacza substancję komórek wytwarzaną w wyniku masowej hodowli drobnoustrojów.

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Produkcja biomasy. Termin BIOMASA MIKROORGANIZMÓW oznacza substancję komórek wytwarzaną w wyniku masowej hodowli drobnoustrojów."

Radosław Woźniak
8 lat temu
Przeglądów:

połowa XIX wieku proces fizjologiczny bakterii i drożdży pojęcie aseptyki, pożywki minimalnej wymagania odżywcze i tlenowe

1 Termin BIOMASA MIKROORGANIZMÓW oznacza substancję komórek wytwarzaną w wyniku masowej hodowli drobnoustrojów. BIAŁKO JEDNOKOMÓRKOWCÓW (SCP single cell protein) biomasa mikroorganizmów stosowana jako źródło białka Ludwik Pasteur, I połowa XIX wieku proces fizjologiczny bakterii i drożdży pojęcie aseptyki, pożywki minimalnej wymagania odżywcze i tlenowe wielu drobnoustrojów Jacques Monod, I połowa XX wieku model wzrostu drobnoustrojów pojęcia szybkości wzrostu, stężenia stubstratów limitujących wzrost 1

celów paszowych lata sześćdziesiąte badania nad hodowlą mikroorganizmów na węglowodorach 1966 wprowadzenie pojęcia SCP, single cell

2 I wojna światowa pierwsze kultury drobnoustrojów o znaczeniu spożywczym kontynuacja badań - lata międzywojenne, II wojna światowa: Niemcy, USA, Wielka Brytania lata pięćdziesiąte intensywny rozwój prac badawczych nad wykorzystaniem mikroorganizmów jako źródła żywności bądź do celów paszowych lata sześćdziesiąte badania nad hodowlą mikroorganizmów na węglowodorach 1966 wprowadzenie pojęcia SCP, single cell protein (białko jednokomórkowców, białko mikrobiologiczne) obecnie SCP dotyczy produkcji biomasy, oraz izolatów białek z komórek drobnoustrojów 2

3 Zalety przemysłowej produkcji białek w porównaniu z metodami tradycyjnymi to: szybszy przyrost biomasy mikroorganizmów w porównaniu z roślinami, wyższa zawartość białek (ok % w suchej masie), szerszy wachlarz utylizowanych surowców, często odpadowych, wysoka wydajność i zajmowanie małej przestrzeni przez instalacje produkcyjne, niezależność od zmian pogody, klimatu oraz sezonowości, możliwość wzbogacania pożywienia w aminokwasy egzogenne (walina, leucyna, izoleucyna, fenyloalanina, tyrozyna, tryptofan, lizyna, metionina i treonina), które występują często w niedomiarze w produktach roślinnych. 3

40-80% w suchej masie), szerszy wachlarz utylizowanych surowców, często odpadowych, wysoka wydajność i zajmowanie małej przestrzeni przez instalacje

zdolność wszechstronnego i maksymalnego wykorzystania substratu odpowiedni skład chemiczny biomasy wydajny kompleks enzymów oddechowych, warunkujący szybki wzrost (fosforylacja oksydacyjna) zdolność

4 zdolność wszechstronnego i maksymalnego wykorzystania substratu odpowiedni skład chemiczny biomasy wydajny kompleks enzymów oddechowych, warunkujący szybki wzrost (fosforylacja oksydacyjna) zdolność syntetyzowania substancji o działaniu oligodynamicznym odporność na niekorzystne zmiany składu podłoża i warunków hodowli korzystne cechy technologiczne Wymagania stawiane drobnoustrojom brak zdolności syntezy substancji toksycznych brak zdolności adsorpcji substratów toksycznych z pożywki 7

oligodynamicznym odporność na niekorzystne zmiany składu podłoża i warunków hodowli korzystne cechy technologiczne

5 Parametry charakteryzujące wzrost biomasy PRZYROST BIOMASY (X) jest plonem rozwoju populacji we wszystkich fazach wzrostu hodowli okresowej 13

6 WŁAŚCIWA SZYBKOŚĆ WZROSTU (μ) stosunek szybkości przyrostu liczby komórek (dn)/biomasy komórek (dx) do liczby komórek (N)/biomasy (X) już istniejącej. 14

7 WSPÓŁCZYNNIK WZROSTU (μ) K s takie stężenie substratu przy którym uzyskuje się połowę maksymalnego współczynnika wzrostu tj., gdy μ = 0,5 μ maks μ maks - zależy od rodzaju organizmu i warunków procesu 15

8 CZAS GENERACJI (t g ) czas potrzebny do podwojenia liczby komórek 16

9 17

10 18

zawartość białka 40-50% duża zawartość aminokwasów: (egzogennych) lizyna, tryptofan, treonina, metionina; (endogennych) cysteina - (aminokwasy siarkowe składnik keratyny włosy, paznokcie, skóra)

11 zawartość białka 40-50% duża zawartość aminokwasów: (egzogennych) lizyna, tryptofan, treonina, metionina; (endogennych) cysteina - (aminokwasy siarkowe składnik keratyny włosy, paznokcie, skóra) wskaźnik NPU (białko roślinne 16-35; białko zwierzęce 75-78) bogate w witaminy, szczególnie grupy B: tiamina-b1, ryboflawina-b2, witamina PP-B3, biotyna-b7, kwas foliowy-b9/b11 bogate w substancje mineralne: fosfor, cynk, magnez, żelazo, potas, selen, chrom zawartość kwasów nukleinowych 6-10% czas generacji 2-5 godzin łatwość wydzielenia z pożywki Cechy charakterystyczne drożdży 19

szczególnie grupy B: tiamina-b1, ryboflawina-b2, witamina PP-B3, biotyna-b7, kwas foliowy-b9/b11 bogate w substancje mineralne: fosfor, cynk,

leczeniu chorób układu krążenia stymulują działanie układu odpornościowego polecane osobom

12 suplement diety w przypadku problemów ze skórą i włosami suplement diety podczas odchudzania zalecane podawanie w przypadku cukrzycy i hipoglikemii łagodzą stany migrenowe pomocne w leczeniu chorób układu krążenia stymulują działanie układu odpornościowego polecane osobom nadpobudliwym, nerwowym pomagają w leczeniu bezsenności poprawiają koncentrację Preparaty drożdżowe 20

13 Hodowla drożdży na melasie 21

14 22

15 Próżniowy filtr bębnowy 23

16 Hodowla drożdży na ługu posiarczynowym Drożdże: Candida utilis i Candida tropicalis 24

17 Hodowla drożdży na serwatce 25

18 Skład serwatki zależy od rodzaju mleka oraz technologii jego przetwarzania. Wyróżnia się trzy główne rodzaje serwatki: serwatkę kwasową - jest to serwatka otrzymywana po wytrąceniu kazeiny mleka na drodze fermentacji mlekowej, serwatkę podpuszczkową - jest to serwatka uzyskiwana po enzymatycznym wytrąceniu kazeiny mleka za pomocą podpuszczki, serwatkę włókienniczą - jest to serwatka uzyskana po wytrąceniu kazeiny mleka za pomocą kwasów nieorganicznych: solnego lub siarkowego. Szczepy drożdży wykorzystujące serwatkę i kwas mlekowy jako źródło węgla: Kluyveromyces fragilis (Saccharomyces fragilis) Kluyveromyces lactis (Saccharomyces lactis) 26

podpuszczkową - jest to serwatka uzyskiwana po enzymatycznym wytrąceniu kazeiny mleka za pomocą podpuszczki, serwatkę włókienniczą - jest to serwatka uzyskana po

19 Hodowla drożdży na wywarze gorzelnianym Drożdże z rodzajów: Torula, Torulopsis i Candida 27

Główne zastosowanie mikroalg: 1. Oczyszczanie ścieków 2. Produkcja nawozów 3.

20 Biomasa z mikroalg Fototrofy: Algi niebiesko-zielone (Cyanobacteria) - Spirulina Algi zielona (Clorophyta) - Chlorella Algi czerwone (Rhodophyta) Główne zastosowanie mikroalg: 1. Oczyszczanie ścieków 2. Produkcja nawozów 3. Otrzymywanie chemikaliów 4. Białkowy komponent do pasz 5. Białkowa odżywka dla ludzi 28

21 Biomasa bakterii Najwyższa właściwa szybkość wzrostu (czas generacji 0,5-1 h) Zawartość białka do 80% zbilansowany skład aminokwasów wysoki udział aminokwasów siarkowych i lizyny Zawartość kwasów nukleinowych 10-16% Potencjalna patogenność Trudność w separacji komórek (małe rozmiary) 29

22 Drobnoustroje metylotroficzne zdolne do wykorzystywania jako źródła węgla i energii związków jednowęglowych (metan, metanol, aldehyd mrówkowy, kwas mrówkowy). 30

23 31

24 Metabolizm metylotrofów Szlaki asymilacji C1: 1. Rybulozomonofosforanowy 2. Serynowy 4 CH 3 OH 3 CH 4 + CO H 2 O CH 4 CH 3 OH HCHO HCOOH CO 2 32

Podobne dokumenty

MIKROORGANIZMY W PRODUKCJI KOSMETYKÓW I WYBRANYCH FARMACEUTYKÓW. wykłady

MIKROORGANIZMY W PRODUKCJI KOSMETYKÓW I WYBRANYCH FARMACEUTYKÓW wykłady 1 PRODUKCJA BIOMASY 2 RYS HISTORYCZNY Ludwik Pasteur, I połowa XIX wieku proces fizjologiczny bakterii i drożdży pojęcie aseptyki,