1. Введение

Под комплексной переработкой биологического сырья понимают совокупность технологи­ческих процессов (технологий), направленных на получение продуктов различной природы из одного источника.

При этом важно, чтобы себестоимость всех продуктов комплексной переработки сырья была ниже суммы себестоимостей каждого вида товарного продукта, полученного в индивидуальном или альтернативном производстве с учетом затрат на природоохранные мероприятия. Данный фактор является определяющим при выборе подхода к созданию технологии комплексной пере­работки любого сырья. Значение его особенно велико, если комплексной переработке подверга­ется биологическое сырье. Сложное по своему составу оно включает в себя четыре вида взаимос­вязанных природных биополимеров белковой, углеводной, липидной и нуклеотидной природы. Теоретически любую клетку живой природы с применением различных современных методов и технологий (химической, механохимической, энзиматической) легко «разобрать» на все входя­щие в нее компоненты. Однако уровень такой «разборки» всегда ограничен и определяется тех­нико-экономическими показателями процесса комплексной переработки и наличием рыночно­го спроса на каждый вид выпускаемой продукции. Изменение экономических условий деятель­ности таких предприятий, конъюнктуры рынка могут оказать самое неблагоприятное воздей­ствие на их работу, если выбранная схема производства окажется низкорентабельной. Напри­мер, выпуск продукции гидролизной промышленности в России, который в эпоху плановой экономики до 1985 г. обеспечивал относительную рентабельность. Товарной продукцией явля­лись этанол, углекислота, фурфурол, ксилит, кормовые дрожжи. Основное внимание уделялось комплексной переработке исходного сырья с получением сравнительно дешевой продукции технического назначения и в меньшей степени более дорогостоящей — пищевого назначения.

Основанная на утилизации больших объемов промышленных стоков в виде гемицеллю- лозных гидролизатов, обладающих очень высокими значениями показателей ХПК и ВПК, она, прежде всего, решало региональные экологические проблемы и отчасти задачу производства

кормовых дрожжей. Последние являются товарной продукцией. Но, если рассматривать прои;; водство кормовых дрожжей как самостоятельное, оно рентабельным не будет. Аналогичная си туация имеет место и в производстве пищевого или технического (гидролизного) этанола. Со путствующий ему выпуск кормовых дрожжей на углеводсодержащих отходах (зерно-карто фельной барде, пентозных гидролизатах) поддерживается за счет снижения рентабельности ос новного производства. Эти примеры лишний раз подчеркивают необходимость правильного вы бора стратегии и технической политика для любого предприятия, в том числе и биотехнологи ческого.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт, решить экономические проблеме, производства микробного белка возможно, если рассматривать биомассу промышлеяны; микроорганизмов не только как кормовой продукт, а как источник сырья для получение широкой гаммы более дорогостоящей продукции, в первую очередь пищевого и медицинско го назначения.

Ниже мы рассмотрим возможные варианты построения технологических схем переработ ки микробиологического сырья с получением продуктов и (или) препаратов различного наз начения.

Если такие технологии не предусматривают получения лабильных биологически активны? соединений, то методы обработки микробных клеток и выделения из них отдельных компонен тов должны быть максимально простыми и легко реализуемыми в условиях промышленное производства с использованием традиционного химического оборудования.

Наряду с высокомолекулярными соединениями, клетки живой природы содержат и низко молекулярные вещества той же природы, выполняющие пусть отдельные, но важные функции Однако их относительное количество (пул) невысоко. Исключением являются липиды, боль шей частью представленные относительно низкомолекулярными соединениями. Клетки, содер жащие их значительное количество, всегда представляют интерес для комплексной переработ ки, поскольку позволяют выделять из них ценные продукты, прежде всего пищевого и медици некого назначения.

В отношении растворимости компоненты клеток делятся на водо- (белки, нуклеиновые кис лоты), жирорастворимые (липиды) и практически нерастворимые без глубокой деструкции — углеводы, составляющие каркас клеточной стенки. Поскольку последние пока не представляют коммерческого интереса, их отдельно не выделяют, а обычно утилизируют как отход в составе кормового продукта.

Различия в физико-химических свойствах природных биополимеров предопределяют вы­бор технологических приемов их выделения и очистки. Хорошая растворимость жиров толь­ко в органических растворителях заставляет применять соответствующие методы экстрак­ции. А экстракцию органическим растворителем, как известно, необходимо проводить из су­хого материала. Традиционно биологическое сырье содержит 75-85 % воды и должно быть не только высушено, но зачастую подвергнуто специальной обработке с целью создания макси­мально возможной поверхности. Это не только удлиняет технологический процесс, но и увели­чивает энергозатраты и, следовательно, себестоимость продукции. Тем не менее, производ­ства, основанные на выделении и разделении отдельных компонентов микробного жира по ва­рианту комплексной переработки микробиологического сырья, считаются оправданными.

Глубина комплексной переработки микробиологического сырья может быть различной. Применяемые в ней технологии должны быть гибкими, а объем выпускаемой продукции дол­жен отвечать потребностям рынка. Использовать в качестве сырья высушенные клетки промышленных микроорганизмов целесообразно, если технологический процесс предусматри- вает выпуск разных классов жирорастворимых соединений, включая витамины (убихинон Q_H, Q_I0, эргостерин). Образующийся при этом биошрот может далее не перерабатываться, а после высушивания использоваться в качестве кормового продукта. При такой ситуации целесооб разно выращивать биомассу дрожжей в так называемом «жировом» режиме при повышенном соотношении углерода к азоту в питательной среде. Образующиеся в результате выращивания микробные клетки содержат повышенное количество липидов (до 60 % для дрожжей). Рассмот­рим схемы такой переработки микробиологического материала.

2.