Технология получения белоксодержащей биомассы на ферментированном крахмалосодержащем сырье с помощью продуцента – мицелиального гриба вида Pleurotus ostreatus
В настоящее время перед человечеством стоит вопрос увеличения естественных и искусственных источников белка, дефицит которого становится все ощутимее. Традиционные источники белка, а именно сырье растительного и животного происхождения ограничены, из-за климатических, погодных условий, урожайности, необходимости посевных площадей и др. Сохранение здоровья населения, обеспечение населения полноценными полезными продуктами питания – это одна из самых весомых задач всех стран мира. Поддержание и увеличение численности поголовья сельскохозяйственных животных, улучшение качественных показателей сельскохозяйственной продукции – это наиболее актуальные проблемы мирового сельского хозяйства. Традиционные способы производства пищевых и кормовых продуктов ограничены сырьевыми ресурсами. Использование культур мицелиальных грибов рода Pleurotus обеспечивает создание биотехнологическими методами функциональных продуктов и ингредиентов, которые по своему составу способны восполнить дефицит тех или иных компонентов и воздействуя на организм, защищать его от негативного воздействия факторов окружающей среды.
Состояние организма человека, его работоспособность, сопротивляемость к неблагоприятным факторам окружающей среды в значительной степени определяется качеством его питания, то есть обеспечение организма необходимыми питательными и минеральными веществами для конструктивного обмена. Потребность организма в белках, жирах, углеводах, микро-и микроэлементах, витаминах удовлетворяется за счет суточного потребления человеком определенного набора продуктов питания и может варьировать в зависимости от ряда факторов: условия труда, образ жизни и вредные привычки, возраст и физическое состояние человека, состояние окружающей среды. В связи с этим возникла необходимость поиска новых и разнообразных источников белка, например введение в культуру новых белоксодержащих организмов, среди которых одними из наиболее ценных являются мицелиальные грибы. Высшие базидиальные съедобные грибы являются полноценным продуктом питания, так как содержат в своем составе необходимые для человека ингредиенты: белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины, находящиеся в легко усваиваемой форме. Pleurotus ostreatus – один из высших базидиальных грибов, получивших широкое промышленное культивирование в искусственных условиях микроклимата микологических производств.
Собирать дикорастущие грибы, как известно, можно не более 4-6 месяцев в году. Сбор дикорастущих грибов с каждым годом снижается, так как на условия их роста неблагоприятно влияет интенсивное ведение лесного хозяйства и растущее загрязнение окружающей среды. Искусственное культивирование съедобных грибов позволяет предотвращать пищевым отравлением, вызванным потреблением дикорастущих грибов. Выращивать съедобные грибы можно круглый год вне зависимости от климатических и почвенных условий, на питательных субстратах, малопродуктивных для иных целей.
К преимуществам грибов рода Pleurotus относят высокую скорость роста мицелия, значительную конкурентоспособность по отношению к посторонней микрофлоры и способность утилизировать различные растительные отходы сельского хозяйства и промышленности. Кроме того вешенка обладает лекарственными свойствами, из-за наличия витаминов, антибактериальных веществ и т.д. Pleurotus ostreatus является высокотехнологичным биообъектом, т.е. возможно выращивание не только его плодовых тел в искусственных условиях, но и поверхностное и глубинное выращивание вегетативного мицелия гриба. Таким образом, вешенка обыкновенная является промышленно ценным объектом.
Выращивание плодовых тел грибов целесообразно когда преследуются эстетические цели. Кроме этого, мицелиальные грибы также имеют большое значение как продуценты различных биологически активных веществ и как источник высококачественного экологического белка пищевого и кормового назначения, обогащенного незаменимыми аминокислотами. Поэтому актуальным является разработка методик получения вегетативного мицелия, что значительно сокращает продолжительность получения белка и других биологически активных веществ и является более экономически выгодным вообще.
Глубинное культивирование на жидких питательных средах является наиболее экономичным процессом, что позволяет, путем создания полностью контролируемых условиях, достичь быстрого роста биомассы в промышленных условиях. Глубинный мицелий по содержанию многих биологически активных веществ не уступает мицелию плодовых тел. К тому же мицелий, полученный во время глубинного культивирования, может использоваться как посевной мицелий при выращивании плодовых тел поверхностным способом на твердофазных субстратах по интенсивной технологии.
Но интенсивное накопление качественного вегетативного мицелия вешенки, как источника ценных белковых продуктов, возможно благодаря качественному и количественному составу питательных сред. Глубинное культивирование осуществляются на питательных средах различного состава с использованием источников С, N, Р и др. Изменение состава среды для культивирования приводит к изменению синтеза вторичных метаболитов в мицелиальных грибах, влияет на химический состав конечной биомассы и соответственно биотехнологических продуктов, которые производятся на ее основе. Вторичные, побочные продукты и отходы крахмалопаточного производства, мукомольной промышленности и др. удовлетворяют данным требованиям при использовании их в качестве источников питания.
Итак, актуальным является поиск и разработка новых, относительно простых питательных сред на основе растительного сырья, применение которых не только бы удешевляло, но и оптимизировало процессы биосинтеза, увеличивая при этом выход целевых продуктов.
Однако, крахмал и другие полисахаридные комплексы требуют дополнительного расщепления до простых сахаров, которые легко усваиваются мицелиальными грибами. Перевод растительных полисахаридных комплексов в легко усваиваемые ди-и моносахариды можно осуществлять путем кислотного или ферментативного гидролиза. Кислотный гидролиз происходит при участии серной, соляной или ортофосфорной кислоты и имеет ряд недостатков: загрязнение токсичными продуктами гидролиза исследуемой биомассы продуцента и конечного продукта, наличие вредных отходов. Ферментативный гидролиз, связанный с действием ферментных препаратов, является экологическим процессом и наоборот, имеет ряд преимуществ: отсутствие загрязнения биомассы продуцента и конечного продукта; достаточно небольшие затраты ферментного препарата (в отношении количества субстрата); невысокая стоимость ферментных препаратов; проведение гидролиза в мягких условиях без значительных энергозатрат и вовлечения в процесс дополнительно дорогостоящего оборудования; направленность процесса – образуются простые углеводы, которые могут непосредственно усваиваться продуцентом.
Использование ферментных препаратов обеспечивает достаточно полную биотрансформацию растительных биополимеров с сохранением физиологически активных компонентов. Применение ферментов позволяет интенсифицировать технологические процессы и увеличивать ассортимент растительного сырья для приготовления питательных сред для культивирования промышленных продуцентов, сокращая при этом затраты за счет использования вторичных, побочных продуктов и отходов пищевой промышленности.
Таким образом, актуальным является разработка технологии получения белоксодержащей биомассы на ферментированном крахмалосодержащем сырье с помощью продуцента вида Pleurotus ostreatus.