46
другими микробными видами в условиях
нестерильной промышленной
культуры.
Углеводороды проникают в микробные клетки через липидную фрак-
цию клеточной стенки, имеющей гидрофобную структуру, до цитоплазма-
тической мембраны по градиенту концентрации. Микробиологическое
окисление
n-парафинов включает несколько этапов. В результате первич-
ного окисления углеводородов образуются спирты:
R
→ (CH
2
)
n
→ CH
3
+ O
2
+ НАД
−
⎯
→
⎯⎯
2H
+
R
→ (CH
2
)
n
→ CH
2
ОН +O
2
+ НАД H
2
.
Спирты далее с участием алкогольдегидрогеназы окисляются до альде-
гидов, которые альдегиддегидрогеназой окисляются до кислот. Далее в
реакциях
β-окисления при участии ацетил-КоА образуются соответст-
вующие производные кислот, которые при
участии ацетилгидрогеназы
окисляются с образованием соединений с двойной углеродной связью:
R – CH
2
– CH
2
– СO – S – KoA
−
⎯
→
⎯⎯
2H
+
RH = CH – CO – S – KoA.
Далее ненасыщенное соединение гидратируется, превращаясь в
β-
кислоту:
RH = CH – CO – S – KoA
+H O
2
⎯
→
⎯⎯ R – СНОН – СН
2
– СО – S – КоА,
которая восстанавливается до кетокислоты:
R – СНОН – СН
2
– СО – S – КоА
→ R – СО – СН
2
– СО – S – КоА.
Реакции
β-окисления завершаются при участии α-кетоацетилтиолазы с
образованием ацетил-КоА и жирной кислоты с укороченной на 2 атома
углерода цепью по сравнению с исходной кислотой:
R – СО – СН
2
– СО – S – КоА + НS – КоА
→
→ R – СО – S – КоА – СН
3
– СО – S – КоА.
Ацетил-КоА-эфир жирной кислоты снова вступает в реакции
β-
окисления.
При получении белковой биомассы на углеводородах имеются суще-
ственные ограничения, так как в исходных парафинах могут присутство-
вать циклические углеводороды. Поэтому в
качестве сырья могут быть
использованы только высокоочищенные парафины с содержанием арома-
тических углеводородов не более 0.01 %. Парафины не растворяются в
воде, поэтому культивирование на данном субстрате осуществляется в
эмульсии, представляющей собой мелко диспергированные в среде капли
углеводородов диаметром не более 5 мкм. В данном случае культура яв-
ляется четырехфазной системой («газ – жидкость – жидкие углеводороды
– микробные клетки»). Кроме перемешивания на эффективность диспер-
гирования углеводородов оказывает влияние также поверхностное натя-
жение, поэтому очень важен состав и реологические свойства питательной
47
среды. Парафины служат только источником энергии и углерода для мик-
роорганизмов, поэтому все необходимые
для роста дрожжей макро- и
микроэлементы дозируют в питательную среду в соответствии с потреб-
ностями в них культуры. В питательную среду вводятся сульфат аммония,
суперфосфат, хлорид калия и раствор микроэлементов, а также ПАВ для
снижения поверхностного натяжения и повышения скорости роста дрож-
жей. Используемая для коррекции р-н среды аммиачная вода является
также дополнительным источником азота. Содержание парафинов в ис-
ходной питательной среде на стадии ферментации составляет 3–5 %. С
увеличением концентрации углерода потребности культуры в кислороде
возрастают, так как утилизация углеводородов клетками осуществляется в
режиме
интенсивной
аэрации.
Потребности
углеводород-
ассимилирующих дрожжей в кислороде в 2.6–2.8 раза выше по сравнению
с процессом на углеводах. Расход воздуха составляет от 20 до 50 м
3
на 1
кг АСВ дрожжей.
Эффективный процесс получения белка одноклеточных на жидких уг-
леводородах реализуется в ферментах типа Б-50,
представляющих собой
12-секционный аппарат в виде тора общим объемом 800 м
3
при рабочем
объеме 320 м
3
. Каждая секция аппарата снабжена перемешивающим уст-
ройством в виде самовсасывающей мешалки турбинного типа и эжекци-
онным устройством. Суспензия в ходе ферментации последовательно про-
ходит все секции. При этом в 1–9 секциях реализуется активный рост кле-
ток при непрерывном поступлении углеродного субстрата; в последних
трех – так называемая стадия «дозревания», в ходе которой подача суб-
страта прекращается и происходит окисление и доутилизация дрожжами
остаточных углеводородов. Такой режим
позволяет практически полно
утилизировать субстрат и получить продукт с допустимым уровнем оста-
точных углеводородов (не более 0.01 %). Окисление углеводородов с
большими затратами кислорода сопровождается большим тепловыделе-
нием (2.5–3.5 ккал/кг). Поэтому система отвода тепла представляет собой
встроенные теплообменники с поверхностью до 3000 м
3
на каждую сек-
цию. Время пребывания культуры в аппарате составляет около 8 ч, ско-
рость протока среды – до 0.22 ч
–1
при стабилизации рН на уровне 4.0–4.5,
температуры – 32–34
°С. Производительность процесса достигает 27 т в
сутки, экономический коэффициент по углеводородам – 1.0–1.2, затраты
углеводородов – 0.9–1.0 т, кислорода – 2.4–2.8 т/т АСВ. Готовый продукт,
БВК, полученный на углеводородах, содержит (%): сырой протеин – до 60,
жиры – 5, углеводы – 10–20, зола, влага – до 10; витамин D
2
– до 4000 м.е. и
витамины группы B.
К середине 70-х гг. технологии получения белка одноклеточных на уг-
леводородах были разработаны всеми развитыми странами. Крупнотон-
нажные производства
БВК были созданы в СССР, Италии, Румынии,
Франции. В 1980 г. объемы производства составили: СССР около 1.0 млн.
48
т/г; 20 000 т/г во Франции; 300 000 т/г в Италии; 1500 т/г в Румынии, 5000
т/г в Великобритании. Однако это направление производства белка одно-
клеточных не получило развития, за исключением России, так как стои-
мость БВК из углеводородов пока не удалось снизить до уровня традици-
онных кормовых продуктов (соевой и рыбной муки).
Do'stlaringiz bilan baham: 
