Ugrás a tartalomhoz

Fermentációs biotechnológia

Dr. Kutasi József (2007)

Glia Kft.

3. fejezet - Speciális fermentációs termékek és eljárások

3. fejezet - Speciális fermentációs termékek és eljárások

Egysejt fehérjék(SCP)

Az egysejt fehérjék (Single Cell Protein, SCP) széles körben fordulnak elő takarmányok fehérjetartalmának kiegészítésére és élelmiszer-kiegészítők előállítására. Elsősorban élesztőgombák és baktériumok fehérjéit hasznosítják, melyeket fermentációval tenyésztenek (probiotikumok). Az SCP takarmányok bevezetése az egyetlen biztonságos út az állatok megfelelő fehérje ellátásának biztosítására. Szennyeződések, fertőzés és toxikus anyagok az előállítás ellenőrzött volta miatt a nyerstermékekben (biomasszában) nem lehetnek jelen. Alkalmazásukkal a takarmányokból és élelmiszerekből a vágóhídi hulladékból származó fertőző (BSE) húsliszt vagy a sokszor allergén reakciókat okozó szójafehérjék elhagyhatók.

Gombák és baktériumok SCP-i

Az állattenyésztésben az élesztők (Saccharomyces cerevisiae pék, sör és Candida utilis takarmányélesztők) és fonalas gombák (Aspergillus niger különböző törzsei) alkalmazása már több mint egy évtizedes múltra tekint vissza. Az élesztők fermentációja viszonylag egyszerű feladat, nagy kérdés, hogy milyen áron állítható elő. A 70-80-as években az akkor olcsónak számító alkánokon (gázolajeljárás) próbáltak a szójánál olcsóbb élesztő biomasszát előállítani, de csak egyes Candida és Saccharomyces lipolytica törzsek voltak képesek szubsztrátként hasznosítani. Ma már a klasszikus sörgyári vagy élesztőgyári fermentáció egyaránt versenyképes megfelelő takarmányélesztő vagy akár humán táplálék-kiegészítő előállítására.

Fonalas gombákat a kérődző állatok bendőfermentációjának javítására adagolnak a takarmányba, elsősorban az Aspergillus niger különböző törzseit.

Lactobacillus és Bacillus törzseket egyaránt alkalmaznak szárnyasok és sertések takarmány-kiegészítésére. A Lactobacillusok bélflórára gyakorolt kedvező hatása már régóta ismert, és humán felhasználása is elterjedt (előállításuk: lásd tejsavgyártás), míg a takarmánnyal az állatokba jutó Bacillus spórák az emésztőcsatorna nedvességének hatására kicsírázva, eluralva a bélcsatornát, növelik a mikrobiális tevékenységet. Proteázrendszerük segítségével a fehérjéket peptidekké, illetve aminosavakká degradálják, így az állatok fehérjehasznosítása jobb lesz. Kevesebb kén és nitrogén kerül a trágyába, ami által annak kellemetlen szaga jelentősen csökken.

Fényes Bacillus spórák, néhány vegetatív sejttel.

Jól láthatók a vegetatív sejtekből kiszabadult fénylő Bacillus spórák és a sötét nem spórázó vegetatív sejtek.

Sötét vegetatív Bacillus sejtek.

Sötét vegetatív Bacillus sejtek.

Spórás Bacillus tenyészet bemutatása.

A Saccharomyces cerevisiae élesztők, mint takarmány- és élelmiszer-kiegészítők

Bendőlébe adagolt Saccharomyces cerevisiae fluorescens festékkel festett gerjesztőfény hatására világító élő sejtjei(Fluorescens mikroszkópos felvétel).

Az akridinnaranccsal festett élő élesztősejtek megfelelő gerjesztési hullámhosszon zölden fluoreszkálnak.

Fluorescens mikroszkóp által kimutatott nem elő pirosan fluoreszkáló Saccharomyces sejtek

Amennyiben nem megfelelő élesztőtörzseket alkalmazunk a bendő környezetében elpusztulnak és megfestve, gerjesztési hullámhosszon piros fényt bocsájtanak ki.

Kérődzők és azon belül tejhasznú tehenek és húsmarhák takarmányának Saccharomyces cerevisiae élesztőkultúrával történő kiegészítése széles körben elterjedt. Ezen élesztőkultúrák előtérbe kerülését egyrészt elősegítette a hozamfokozó antibiotikumok háttérbe szorítására irányuló fogyasztói igény, másrészt az alkalmazásukkal kapcsolatos számos, általában kedvező tapasztalat.

Az élesztő készítmények hatása sokrétű. Élesztő adagolás hatására növekszik a tejelő tehenek tejtermelése és javul a termelt tej beltartalma. Az ellés után az élesztővel etetett tejelő tehenek hamarabb érik el a laktációs csúcstermelést, mint a kontroll állatok. Az eredmények ellentmondásosak, mert több kutatócsoport publikálta, hogy az élesztő etetésének nincs hatása a tejtermelésre vagy a tej beltartalmára. Élesztő készítmények alkalmazása kedvezően befolyásolja a bendőfermentációt. Megfigyelték, hogy az élesztő serkenti a bendőbaktériumok szaporodását és növeli a rostemésztés kezdeti szakaszának hatékonyságát. Ezek a folyamatok a bendőbe jutó takarmány egészének vagy rosttartalmának emészthetőségét növelik, ami a bendőmikrobák jobb energiaellátását eredményezi. S. cerevisiae alkalmazása serkenti a legfontosabb laktát felhasználó bendőbaktériumok (Selenomonas ruminantium, Megasphera elsdenii) szaporodását és tejsav felhasználását, ez a bendőfolyadék pH értékének a stabilizálását jelenti.

Akut tejsav acodozis

Akut tejsav acodozis

A kutatók a bendőfermentáció kedvező irányú befolyásolásának az okát az élesztősejtek bendőbeli viselkedésének sajátosságaiban látják. Az élesztő a bendőfolyadékban nem szaporodik, de megőrzi metabolikus aktivitását és életképességét. Az élesztő néhány metabolikus karaktere befolyásolhatja a bendőfermentációt. Az élesztő vitaminforrás (elsősorban tiamin) a bendőbaktériumok számára, de jelentős malát tartalma is fontos tényező. Az eddigieket összefoglalva az élesztőnek a bendőfolyadékban kifejtett feltételezett hatását sematikusan az ábra illusztrálja.

Bendőfermentáció

Bendőfermentáció

Régebben élesztőt csak különleges hatásai miatt adtak sertéseknek. Az élesztő kiváló fehérje tartalma miatt alkalmas kiegészítője a sertésekkel etetett gabonaféléknek.

Sok esetben a takarmányok mikroelemek ellátását mikroelemes élesztőkultúra bekeverésével biztosítják. Az élesztők közismerten jól akkumulálják a mikroelemeket, így a fermentáció során pl. az adagolt szelén a sejtekben feldúsul és jelentős része szerves formában jelenik meg. A mikroelem dúsított élesztők szerves komplexek formájában tartalmazzák a szelén, cink, króm elemeket. A mikroelem tartalmú vegyületek, aminosavak kémiai szintézise túl drága ahhoz, hogy alkalmazni lehessen, ezért így a takarmányozásban és az élelmiszer-kiegészítő iparban egyaránt felhasználható, könnyen emészthető mikroelem forrásokhoz jutunk.