Добавлен: 25.04.2024
Просмотров: 15
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
"Российский университет дружбы народов"
(РУДН)
РЕФЕРАТ
к курсу: «Промышленная микробиология»
на тему: Липиды микроорганизмов для кормовых целей
Преподаватель: к.б.н., доцент
Сачивкина Н.П.
Выполнила: Плотникова Е.А.
Группа: ЦПФмз-01-21
2023г.
Москва
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………....3
-
ХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ……………...4 -
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ…………………….5
3. ПРОИЗВОДСТВО ЛИПИДОВ………………………………….….8
4. СОДЕРЖАНИЕ В КОРМАХ. ИСТОЧНИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В ОРГАНИЗМ ЖИВОТНЫХ…………………………...10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………….…….15
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………….16
ВВЕДЕНИЕ
Кроме белков, углеводов и витаминов неотъемлемым компонентом кормов сельскохозяйственных животных являются липиды, содержащие полиненасыщенные жирные кислоты – линолевую, линоленовую, арахидоновую, которые не могут синтезироваться в организме животных и, следовательно, должны поступать с пищей. Полиненасыщенные жирные кислоты, называемые незаменимыми, участвуют в построении клеточных мембран, входя в состав структурных липидов. При недостатке незаменимых жирных кислот снижается интенсивность роста сельскохозяйственных животных, угнетается их репродуктивная функция, понижается сопротивляемость организма к инфекции.
Основной источник незаменимых жирных кислот для сельскохозяйственных животных — различные растительные продукты, входящие в состав кормов. Однако очень часто в растительных кормах содержится мало липидов или они имеют неблагоприятный состав жирных кислот, что ухудшает питательную ценность кормов. В целях балансирования кормовых рационов сельскохозяйственных животных по содержанию незаменимых жирных кислот осуществляется поиск новых источников биологически полноценных липидов, которые можно было бы использовать в качестве высококонцентрированных кормовых добавок.
Наряду с получением кормовых липидов на основе ферментации микроорганизмов разрабатываются также технологии производства комплексных микробных препаратов, содержащих белки, липиды, кароти-ноиды и другие ценные питательные вещества, которые позволяют балансировать корма одновременно по нескольким компонентам. Так, например, получен высокий эффект при введении в кормовой рацион птиц белково-липидной биомассы дрожжей Lipomy es lipoterus.
Микроорганизмы в качестве источников кормового белка имеют ряд преимуществ по сравнению с растительными и даже животными организмами. Они отличаются высоким (до 60 % сухой массы) и устойчивым содержанием белков, тогда как в растениях концентрация белковых веществ значительно варьирует в зависимости от условий выращивания, климата, погоды, типа почвы, агротехники и др. Наряду с белками в микробных клетках образуются и другие ценные в питательном отношении вещества легкоусвояемые углеводы, липиды с повышенным содержанием жирных кислот, витамины, макро- и микроэлементы.
-
ХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ
Липиды – это обширная группа жиров и жироподобных веществ, которые содержатся во всех живых клетках. Они неполярны и, следовательно, гидрофобны. Липиды практически не растворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (эфир, бензол, хлороформ).
По химическому строению липиды весьма разнообразны. В их состав могут входить спирты, жирные кислоты, азотистые основания, фосфорная кислота, углеводы и т.п.
Липиды подразделяются на омыляемые и неомыляемые.
Омыляемые липиды. Структурные компоненты омыляемых липидов связаны сложноэфирной связью. Эти липиды легко гидролизуются в воде под действием щелочей или ферментов. Омыляемые липиды включают три группы веществ: сложные эфиры, фосфолипиды и гликолипиды. В группу сложных эфиров входят нейтральные жиры (глицерин+три жирные кислоты), воски (жирный спирт+жирная кислота) и эфиры стеринов (стерин+жирная кислота). Группа фосфолипидов включает фосфатидовые кислоты (глицерин+две жирные кислоты+фосфатная группа), фосфатиды (глицерин+две жирные кислоты+фосфатная группа+спирт) и сфинголипиды (сфингозин+жирная кислота+фосфатная группа+спирт). К группе гликолипидов относятся цереброзиды (сфингозин+жирная кислота+один углеводный остаток) и ганглиозиды (сфингозин+жирная кислота+несколько углеводных остатков, в том числе нейраминовая кислота).
Группа неомыляемых липидов включает предельные углеводороды и каротиноиды, а также спирты. В первую очередь это спирты с длинной алифатической цепью, циклические стерины (например, холестерин) и стероиды (эстрадиол, тестостерон и др.). Важнейшую группу липидов образуют жирные кислоты. К этой группе относятся также эйкозаноиды, которые можно рассматривать как производные жирных кислот.
2 БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
1. Макроэргические вещества. Липиды — наиболее важный из всех питательных веществ источник энергии. В количественном отношении липиды — основной энергетический резерв организма. В основном жир содержится в клетках в виде жировых капель, которые служат метаболическим «топливом». Липиды окисляются в митохондриях до воды и диоксида углерода с одновременным образованием большого количества АТФ (ATP).
2. Структурные блоки. Ряд липидов принимает участие в образовании клеточных мембран Типичными мембранными липидами являются фосфолипиды, гликолипиды и холестерин. Следует отметить, что мембраны не содержат жиров.
3. Изолирующий материал. Жировые отложения в подкожной ткани и вокруг различных органов обладают высокими теплоизолирующими свойствами. Как основной компонент клеточных мембран липиды изолируют клетку от окружающей среды и за счет гидрофобных свойств обеспечивают формирование мембранных потенциалов.
4. Прочие функции липидов. Некоторые липиды выполняют в организме специальные функции Стероиды, эйкозаноиды и некоторые метаболиты фосфолипидов выполняют сигнальные функции. Они служат в качестве гормонов, медиаторов и вторичных переносчиков (мессенджеров), Отдельные липиды выполняют роль «якоря», удерживающего на мембране белки и другие соединения. Некоторые липиды являются кофакторами, принимающими участие в ферментативных реакциях, например, в свертывании крови или в трансмембранном переносе электронов. Светочувствительный каротиноид ретиналь играет центральную роль в процессе зрительного восприятия. Поскольку некоторые липиды не синтезируются в организме человека, они должны поступать с пищей в виде незаменимых жирных кислот и жирорастворимых витаминов.
Липиды в клетках микроорганизмов выполняют многие чрезвычайно важные функции, и обычно содержание липидов и их состав является специфичным для разных групп микроорганизмов. Триглицериды, присутствующие в микроорганизмах, являются тем субстратом, на котором проявляется активность микробных триглицеридгидролаз – липаз. Накопление нейтральных липидов некоторыми микроорганизмами в неблагоприятных условиях существования или под воздействием повреждающих агентов указывает на их возможную защитную функцию. Фосфолипиды являются компонентами мембранных структур микробных клеток и в связи с этим участвуют во многих метаболических процессах.
Общее количество микробных липидов колеблется от 0,2 до 40 мас.% сухого вещества клетки, достигая более высоких значений при культивировании на средах, бедных азотом, но богатых углеводами или на средах с углеводородами. К числу микроорганизмов, богатых липидами, т.е. содержащих более 10% липидов от сухой биомассы клетки, принадлежат дрожжи, микобактерии и коринебактерии, содержание липидов в клетках последних может достигать 64%. Кроме того, условия культивирования в значительной степени влияют и на состав синтезируемых липидов.
В процессе культивирования микроорганизмов на различных субстратах можно получить все классы липидов:
· простые липиды (нейтральные жиры, воски);
· сложные липиды (фосфолипиды, гликолипиды);
· производные липидов (жирные кислоты, спирты, углеводороды, витамины К, Е).
Много липидов (50-60% от сухой массы) способны накапливать некоторые штаммы дрожжей Phodotorula, Lipomyces. Клетки дрожжей рода Candida синтезируют меньше липидов (20-40%), однако отличаются высокой скоростью роста и способностью хорошо утилизировать разнообразные источники сырья. Микроскопические грибы могут синтезировать до 40-50% высокоценных липидов, сходных по составу жирных кислот с растительными маслами (таблица 1).
Из-за образования в клетках микроорганизмов активных комплексов гидролитических ферментов они способны утилизировать в качестве источников углерода различные субстраты – гидролизаты растительных отходов, послеспиртовую барду, молочную сыворотку, мелассу, отходы зерноперерабатывающей промышленности, углеводороды нефти, низкомолекулярные спирты (метанол, этанол).
Таблица 1 – Состав жирных кислот растительных масел и липидов некоторых
микроорганизмов (в % от суммы).
В качестве источника азота в питательную среду добавляют дрожжевой или кукурузный экстракт, соли аммония, мочевину, но при этом строго контролируют соотношение углерода и азота, так как при избытке азота снижается образование липидов клетках микроорганизмов (оптимальное соотношение С:N = 320:400).
Кроме источников углерода и азота в питательную среду также добавляют P, K, Mg, Zn, Fe, Mn, витамины группы В, токоферол.
-
ПРОИЗВОДСТВО ЛИПИДОВ
Наиболее перспективными промышленными продуцентами липидов, близкими по составу к растительным жирам и пригодными для использования в кормовых целях, являются дрожжи и микроскопические грибы, которые накапливают внутриклеточные липиды. Однако известны виды, способные выделять липиды в культуральную жидкость. В клетках этих микроорганизмов обычно содержится от 25 до 70% липидов в расчёте на сухую массу, которые на 40-90% представлены триацилглицеринами и на 5-50% - фосфолипидами. В них также содержится много стероидных веществ (до 1-1,5% на сухую массу), представленных главным образом эргостерином, из которого в организме животных образуется витамин D2.
Производство липидов с помощью микроорганизмов возможно по двум направлениям специализированное производство, основанное на направленном биосинтезе липидов микробной клеткой, и получение отхода производства в виде микробного жира при получении кормовых дрожжей.
В настоящее время в небольших объемах получают липиды только с помощью дрожжей, причем липиды являются побочным продуктом основного производства (при получении белково-витаминных концентратов на углеводородах нефти).
Наиболее отработаны технологические схемы получения липидов с помощью дрожжей на гидролизатах верхового торфа малой степени разложения и углеводородах нефти. Эти схемы различаются тем, что при получении липидов на гидролизатах торфа дрожжевой жир является основным продуктом, а при использовании углеводородов дрожжевой жир - побочный продукт, появляющийся в результате очистки дрожжевой биомассы от остаточных углеводородов. В связи с этим и фракционный состав получаемых этими путями липидов весьма различен: доминирующая фракция углеводородных дрожжей - фосфолипиды, основная фракция при получении липидов на гидролизатах торфа - триацилглицерины.
Липиды выделяют из биомассы экстракцией эфиром. Из 1 т сухого торфа можно получить 40—50 кг липидов. По физико-химическим свойствам они близки к растительным маслам, которые используют во многих отраслях промышленности для технических нужд. Возможно отобрать такие культуры микроорганизмов и создать условия культивирования, чтобы в биомассе накапливалось меньше липидов (15—30%), но больше белков (30—40%). В этом случае после экстракции липидов получают ценный кормовой препарат — микробный жмых.
Процесс получения липидов на гидролизатах верхового торфа малой степени разложения включает несколько основных операций: получение гидролизата торфа, отдувка фурфурола и нейтрализация гидролизата до рН 5,5 - 6,0, введение в гидролизат минеральных источников питания, выращивание дрожжей - продуцентов липидов, отделение биомассы и экстракция из нее липидов. Следовательно, весь процесс аналогичен процессу получения кормовых дрожжей, за исключением дополнительных операций, связанных с извлечением липидов. Система растворителей, применяемая для этой цели, идентична используемым в масло-жировой промышленности. Оставшаяся после экстракции липидов биомасса - «биошрот» может быть использована в кормлении сельскохозяйственных животных.
