تولید پروتئین تک یاخته از تفاله نیشکر در تخمیر حالت جامد در بیورآکتور سینی دار

توضیحات

فصل اولمقدمه

۱-۱- مقدمه

امروزه در جهان کمبود مواد غذایی به خصوص در کشورهای جهان سوم، مسئله بسیار مهمی است و اکثر جوامع به نوعی در پی یافتن راهی برای حل این مشکل هستند. با افزایش جمعیت جهان، روز به روز نیاز به مواد غذایی به ویژه مواد پروتئینی افزایش می یابد. در کشورهایی که به نوعی فقیر محسوب می شوند افزایش جمعیت، مردم را به سوی گرسنگی و سوء تغذیه شدید سوق می دهد ]۱.[ از آنجایی که پروتئین ها در کنار کربوهیدرات ها و چربی ها سه گروه اصلی مواد غذایی را تشکیل می دهند پیدا کردن منابع گوناگون وجدید آن ها بستر مناسبی را برای پژوهش در این زمینه فراهم کرده است. ناکافی بودن منابع پروتئینی سنتی نظیر گوشت و ماهی و تخم مرغ نسبت به رشد جمعیت دانشمندان را بر آن داشت که در جستجوی منابع ارزان قیمت پروتئین برای مردم باشند. از سوی دیگر افزایش نگرانی در مورد آلودگی ناشی از ضایعات کشاورزی و صنعتی و تلاش برای تبدیل مواد زائد به محصولات با ارزش تجاری بالا نیز در دهه های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است ]۲[. میکروارگانیسم ها نظیر مخمرها و باکتری ها هزاران سال است در غذاهای خانگی انسان ها استفاده می شوند. در دهه های اخیر روش های جدیدی برای استفاده محصولات تخمیری میکروبی در غذای انسان و خوراک حیوانات توسعه یافته است ]۳[. با توجه به کمبود منابع پروتئینی از یک طرف، و مقدار بالای پروتئین سلول های میکروبی از طرف دیگر، استفاده از منابع پروتئین میکروبی به عنوان غذای انسان و دام (به جای منابع پروتئینی رایج) بسیار حائز اهمیت است. این پروتئین میکروبی، پروتئین تک یاخته[۱] نام دارد. پروتئین تک یاخته در حال حاضر، درجیره غذایی دام و طیور استفاده می شود. به دلیل بالا بودن میزان اسیدهای نوکلئیک موجود در این نوع پروتئین و پایین بودن قابلیت هضم آن، برای جایگزین شدن پروتئین میکروبی به جای منابع پروتئین حیوانی شک و تردید وجود دارد. آن ها همچنین برای بدن به عنوان یک عامل خارجی محسوب شده که می توانند باعث ایجاد واکنش های آلرژیک شوند. البته اگر این پروتئین به عنوان غذای انسان مورد استفاده قرارگیرد، قبل از استفاده باید استخراج و تغلیظ شود و اسید نوکلئیک آن کاهش یابد، زیرا بالا بودن اسید نوکلئیک باعث تولید اسید اوریک و در نهایت سبب بیماری نقرس می شود.پروتئین تک یاخته همانطور که گفته شد یک پروتئین میکروبی است که خالص نمی باشد و به سلول های کامل باکتری ها، مخمرها، قارچ های رشته ای یا جلبک ها اطلاق می شود که حاوی انواع اسیدهای آمینه، کربوهیدرات ها، چربی ها، اسیدهای نوکلئیک، نمک های معدنی و ویتامین ها نیز می باشد و دارای ارزش تغذیه ای بسیار بالایی است. در واقع این نوع پروتئین محصولی است که در اثر تخمیر توسط فعالیت میکروارگانیسم های مختلف روی سوبستراهای ارزان قیمت مانند ضایعات کشاورزی، پساب های کارخانجات و ضایعات سلولزی حاصل از کارخانه کاغذ سازی و … بدست می آید ]۴[.استفاده از میکروارگانیسم ها برای تولید پروتئین تک یاخته به جای استفاده از منابع پروتئین حیوانی و گیاهی دارای مزایایی است که با توجه به این موارد چشم انداز روشنی برای تولید این نوع پروتئین تصور می شود. این مزایا عبارتند

    ۱- امکان اصلاح ژنتیکی میکروارگانیسم ها

    ۲- سرعت رشد و محتوای پروتئینی بالای میکروارگانیسم ها

    ۳- استفاده از طیف وسیعی از روش ها، سوبستراها و میکروارگانیسم ها برای این منظور

    ۴- عدم وابستگی تولید به تغییرات آب و هوایی

    ۵- عدم نیاز به فضای زیاد برای تولید

    ۶- سرعت و راندمان تولید بالا.

۱-۲- تاریخچه

اصطلاح پروتئین تک یاخته اولین بار توسط پروفسور کارل ویلسون در سال ١٩۴۴ در انستیتو تکنولوژی ماساچوست آمریکاابداع گردید ]۶[. این اصطلاح برای ماده ای با محتوای پروتئینی کمتر از ۶۵ درصد مناسب نیست و اصطلاح “توده سلولی تک‌یاخته” را برای چنین مواردی توصیه می‌کنند. همچنین مناسب‌تر است، برای توده سلولی محتوی پروتئین به دست آمده از قارچ، اصطلاح “پروتئین قارچی” که اخیراً در بسیاری از منابع به کارگرفته شده است، استفاده شود.تولید پروتئین تک یاخته از مخمر برای اولین بار در جنگ جهانی اول توسط آلمان‌ها انجام شد. پروتینولین پروتئین تک یاخته تجاری بود که به عنوان افزودنی خوراک حیوانات مورد استفاده قرار گرفت. در اواسط سال ۱۹۳۰ و جنگ جهانی دوم، این امر مورد توجه بیشتری قرار گرفت و تولید آن به ۱۵ هزار تن در سال رسید.