Обзор возможных способов получения продукта

Концентрация липидов в клетках микроорганизмов составляет до 75% сухой биомассы. В состав липидов микроорганизмов входит сравнительно много ненасыщенных жирных кислот. Так, в липидах плесневого гриба Penicillium soppii из жирных кислот содержатся пальмитиновая — 22%, стеариновая — 7,6%, олеиновая — 45,2% и линолевая — 20% от общего количества. Соотношение насыщенных и ненасыщенных кислот зависит не только от свойств продуцента, но и от условий культивирования. Низкая температура стимулирует синтез ненасыщенных жирных кислот у грибов. Общее количество и соотношение жирных кислот зависит и от присутствия K, Na, Mg и их соотношения в среде. Синтез липидов стимулирую ингибиторы углеводного обмена, например, арсенит натрия.

Технологический процесс получения микробных липидов, в отличие от получения белковых веществ, обязательно включает стадию выделения липидов из клеточной массы методом экстракции в неполярном растворителе (бензине или эфире). При этом получают одновременно два готовых продукта: микробный жир (биожир) и обезжиренный белковый препарат (биошрот). Сырьем для этого процесса являются те же среды, что и для производства кормовой биомассы, что вдвойне выгодно.

Способность к усиленному накоплению липидов имеет промышленное значение, ею обладают немногие микроорганизмы, в первую очередь дрожжи. Процесс образования липидов у большинства дрожжей состоит из двух четко разграниченных стадий: первая характеризуется быстрым образованием белка в условиях обильного снабжения культуры азотом и сопровождается медленным накоплением липидов (в основном фосфоглицеридов и нейтральных жиров); вторая — прекращением роста дрожжей и усиленным накоплением липидов (в основном нейтральных липидов).

Типичными липидообразователями являются дрожжи Cryptococcus terricolus, отличительная особенность которых — способность синтезировать большое количество липидов (до 60% от АСВ) в любых условиях, даже наиболее благоприятных для синтеза белка. Из других липидообразующих дрожжей промышленный интерес представляют дрожжи С. guiltiermondii, утилизирующие н-алканы, Lipomyces lipoferus и Rhodotorula gracilis, накапливающие большие количества липидов (50−60% от АВС) и активно развивающиеся на углеводных субстратах, в том числе и на мелассе, гидролизатах торфа и древесины. У этих видов дрожжей липогенез очень сильно зависит от условий культивирования.

Использование дрожжей С. guilliermondii, обычно применяемых для биосинтеза белковых веществ как продуцента липидов, содержание которых у данного вида составляет 16−20% от АСВ, является экономически оправданным, учитывая большие объемы производства БВК и возможность получения биожира параллельно с белком. Кроме того, все другие продуценты липидов накапливают значительные (до 70%) количества триацилглицеридов, в то время как С. guiltier mondii накапливают до 50% фосфолипидов.

Микроскопические грибы пока не получили широкого распространения как продуценты липидов, хотя жир грибов по своему составу приближается к растительным жирам и выход жиров у Asterreus. Ha углеводных средах достигает 51% от АСВ. Липидный состав грибов представлен в основном нейтральными жирами и фосфолипидами.

Особенность бактерий как продуцентов липидов заключается в своеобразии состава их липидов, включающих, в основном, сложные липиды (фосфои гликолипиды), тогда как нейтральные жиры составляют очень небольшую часть биомассы. Однако с учетом более разнообразного состава жирных кислот (от С10 до С20), входящих в жирорастворимую часть бактериальных клеток, вопрос о промышленном использовании липидов бактерий может возникнуть при необходимости получения специфических жирных кислот.

Водоросли представляются очень перспективными для культивирования их в качестве липидообразователей, так как они не нуждаются в органическом источнике углерода для биосинтеза белка, углеводов и жира. Химический состав водорослей сильно зависит от условий культивирования: меняя содержание азота в среде, можно получить клетки, имеющие 58% от АСВ белка и 5% от АСВ жира или всего около 8% от АСВ белка и до 85% от АСВ жира. Однако наличие таких недостатков, как малая скорость роста и накопление в клетках токсических соединений, ограничивает их промышленное применение.

Итак, основную роль в процессе биосинтеза липидов играют различные штаммы дрожжей. Они используют те же источники сырья, что и для получения кормового белка, причем от ценности углеродного питания зависят выход биомассы, количество и состав синтезируемых липидов. Для обеспечения направленного биосинтеза липидов в питательной среде употребляются легкоассимилируемые источники азота.

На сдвиг биосинтеза в сторону образования липидов или белка влияет соотношение углерода и азота в среде. Так, повышение концентрации азота вызывает снижение липидообразования, а недостаток азота при обеспеченности углеродом ведет к понижению выхода белковых веществ и высокому процентному содержанию жира. Установлено, что оптимальное соотношение N: С тем меньше, чем труднодоступнее для дрожжей источник углерода. Обычно для углеводородного сырья соотношение N: C = 1:30, а для углеводного — 1:40. Накопление липидов возможно только при наличии в среде фосфора. При его недостатке источники углерода используются не полностью, при избытке — накапливаются нелипидные продукты. На фракционный состав липидов изменение содержания фосфора влияния не оказывает.

Воздействие остальных элементов среды (микрои макроэлементов) сказывается на интенсивности роста дрожжей и скорости утилизации источника углерода, что влияет и на количество накопленных липидов, но не на их качество.