Способ получения пищевого белкового продукта

 

Использование: биотехнология, пищевая промышленность, культивирование растительных тканей и клеток. Сущность изобретения: пищевой белковый продукт получают путем введения в культуру растительных клеток специально созданных линий, позволяющих получить максимальный выход целевого продукта в контролируемых условиях. 1 табл.

Изобретение относится к микробиологии и может быть использовано для промышленного производства белковой биомассы из клеток растений в культуре.

Известны способы использования культуры клеток растений для получения пищевых и других красителей (1,3,5,6,8,10), алкалоидов (2,5), стеринов (3,5), витаминов (9), антиоксидантов, эмульгаторов и др. (4,7), пряностей (11). Отличием указанных способов от предлагаемого является то, что целевой продукт экстрагируется из культуральной среды или из культуры клеток с помощью различных растворителей или других методов, т.е. производство ориентировано на получение одного (2,6,9) или группы (1,5,7) целевых продуктов жизнедеятельности клеток растений, а не всей массы клеток растений.

Существует способ (12) получения белково-витаминной массы, где в качестве продуцента биомассы используется культура клеток дрожжей, которые выращивают на углеводородных фракциях нефти, например, парафинах, в присутствии водной минеральной среды, содержащей источники азота, фосфора, калия, магния и при аэрации среды. Этот способ может быть принят в качестве прототипа.

Согласно предлагаемому способу в отличие от прототипа целевой продукт представляет собой массу клеток растений, выращенную в условиях культуры клеток на питательной среде, содержащей микро- и макроэлементы, источники углерода, регуляторы роста, другие физиологически активные соединения. Указанный способ позволяет получать содержащую белок клеточную массу, отличающуюся лучшими питательными качествами по сравнению с клеточной массой дрожжевых клеток прототипа, так как в качестве продуцента используют клетки растений в культуре. Белок люцерны, например, является высококачественным, хорошо сбалансированным по содержанию аминокислот (см.таблицу).

Таким образом, белок люцерны близок по аминокислотному составу к белку молока и "идеальному" белку ФАО/ВОЗ.

Существенной особенностью предлагаемой технологии является то, что производится клеточная биомасса растений, которая может быть полностью использована в пищу, тогда как в сельском хозяйстве традиционно используются лишь части растений: листья, семена, корневища, клубни, луковицы и другие. Клеточная масса, полученная в условиях гетеротрофного питания, не содержит пигментов, лигнифицированных структур, покровных тканей, не используемых в пищу, т.е. различного рода балластных веществ.

Следует особо подчеркнуть экологическую чистоту предложенного способа, поскольку производство клеточной биомассы в культуре не связано с использованием антибиотиков, инсектофунгицидов, гербицидов, избыточного количества удобрений, промышленных отходов и других ксенобиотиков. Непосредственная переработка без использования экстрагентов, стабилизаторов, отбеливателей, консервантов дает все основания рекомендовать предлагаемый способ для получения специальных пищевых продуктов с заданным составом, пригодных для профилактического, лечебного, диетического и детского питания.

Предлагаемый способ культивирования клеток растений в биореакторах может быть осуществлен непосредственно в местах использования, например на предприятиях пищевой промышленности. Способ отличается непрерывным характером производства, что выгодно отличает его от периодического производства сельскохозяйственной продукции, которое требует значительных сезонных затрат на уборку, перевозку, хранение (сушка, замораживание и др.), переработку.

Указанный способ осуществляется следующим образом.

В качестве исходного экспланта используют каллусные, суспензионные культуры клеток растений или другие экспланты, которые культивируют в культуральных сосудах различной емкости в условиях асептики на жидкой питательной среде или другой среде, содержащей микро- и макроэлементы (например, по прописи Гамборга), источники углерода, регуляторы роста (цитокинины, акусины), другие физиологически активные соединения. Биомассу клеток растений отделяют от питательной среды. Процесс культивирования клеток растений осуществляют в условиях, позволяющих контролировать экологическую чистоту компонентов питательных сред, т.е. получают экологически чистый конечный продукт (белковую биомассу), пригодную для детского и диетического питания.

П р и м е р 1. При культивировании клеток люцерны (Medicago sativa) в лабораторных условиях на питательной среде следующего состава, мг/л: KNO₃ 2500; NaH₂PO₄ ^.2H₂O 170; (NH₄)₂SO₄ 134; MgSO₄^.7H₂O 250; CaCl₂^.6H₂O 225; Na ЭДТА 37; FeSO₄^.7H₂O 28; Na₂MoO₄^.2H₂O 0,25; H₃BO₃ 3,0; CoCl₂^.6H₂O 0,025; KJ 0,75; CuSO₄^.5H₂O 0,025; ZnSO₄^.7H₂O 2,0; MnSO₄^.5H₂O 14,26; никотиновая кислота 1; тиамин^.HCl 10; пиридоксин^.HCl 1; миоинозит 100; кинетин 0,5; 2,4 Д 0,5; сахароза 20000; рН 6,0 в одном литре питательной среды за 14 сут образовалось 4 г сухой клеточной массы, содержащей 25% белка.

П р и м е р 2. Прошедшая предварительную селекцию клеточная линия люцерны в тех же условиях за тот же период времени образовала 14 г сухой массы на 1 л питательной среды. Таким образом, более гомогенная суспензионная культура повысила свою продуктивность в 3,5 раза.

П р и м е р 4. Первичная суспензионная культура щирицы (Amaranthus caudatus) за 20 сут образовала на жидкой питательной среде 9,3 г сухой массы на 1 л питательной среды.

По имеющимся данным белок биомассы пищевого белкового продукта не уступает по своим пищевым качествам белку из растений исследуемых культур.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО БЕЛКОВОГО ПРОДУКТА, включающий выращивание биомассы источника белка, съем и использование целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве источника белка используют введенные в культуру растительные клетки специально созданных линий, выращиваемых в контролируемых условиях.

РИСУНКИ

Рисунок 1