Молочная сыворотка является полноценным сырьем для синтеза белковых веществ, так как содержит значительное количество углеводов (лактозы), минеральных солей и витаминов. Наиболее приемлемым продуцентом биологического синтеза азотистых веществ в молочной сыворотке являются дрожжи, обладающие способностью использовать для питания лактозу.

В среднем абсолютно сухие дрожжи (АСД) содержат 45-55% азотистых веществ, 2-5% жира, 25-35% углеводов, 6-8% золы. При этом азотсодержащие соединения являются биологически полноценными, так как представлены белками (70 %), аминокислотами и нуклеотидами (15%), пуриновыми (8-10%) и пиримидиновыми (4%) основаниями.

Кроме дрожжей, микробный белок на молочной сыворотке синтезируют плесени. При этом сыворотку целесообразно обогащать солями марганца или цинка и вносить азотсодержащие соединения, например мочевину. Культивирование плесени можно улучшить, введя в сыворотку бактерии Е. coli, Lbm. helveticum и др.

Целенаправленные исследования по Микробному синтезу на молоч­ной сыворотке с использованием дрожжей проводятся в проф. М. В. Залашко и его учениками. Результаты исследований легли в основу создания ценных кормовых продуктов по рецептурам Био-ЗЦМ.

В рецептуре био-ЗЦМ главным компонентом является молочная сыворотка. На молочной сыворотке культивируется специальный штамм дрожжей, способный к быстрому росту и дающий высокий выход биомассы. Белок этих дрожжей, выращенный на молочной сыворотке, сходен с белком молока не только по наличию незаменимых аминокислот, но и по их содержанию. Важным свойством этих дрожжей является то, что они одинаково хорошо растут на всех видах сыворотки.

Для того чтобы полученная биомасса по своему составу при­ближалась к молочному белку, в сыворотку вносят минеральные соли: сернокислый аммоний, двузамещенный фосфорнокислый аммоний, двузамещенный фосфорнокислый калий, хлористый магний и мочевину. В процессе роста дрожжи, используя в качестве источника энергии лактозу сыворотки и молочную кислоту, превращают минеральные азотсодержащие соли в полноценный клеточный белок.

Дрожжёванная сыворотка по составу приближается к обезжиренному молоку, а по содержанию белка значительно превосходит исходную сыворотку (табл. 2.20.).

При культивировании дрожжей в молочной сыворотке послед­няя обогащается не только белком, но и витаминами группы В, провитамином D, микроэлементами и рядом других биологически активных веществ.

Обогащенная микробным белком и витаминами молочная сыворотка является основой био-ЗЦМ для телят. Для дрожжевания применяют свежую творожную или подсырную сыворотку. Для лучших условий дрожжевания из нее удаляют белки, нагревая до 92—95 °С. Процесс ферментации осуществляют в аппаратах, снабженных мешалкой и барботером, при постоянном поступлении воздуха до полного использования лактозы. По окончании процесса молочная сыворотка содержит до 2,3% белка. Далее ее подвергают температурной обработке для инактивации живых клеток, сгущают до содержания сухих веществ 44—46% и ис­пользуют при производстве био-ЗЦМ.

Таблица 2.20. - Состав дрожжёванной молочной сыворотки, %

Данные о влиянии предварительной обработки сыворотки (стерилизация при 0,175 МПа в течение 30 мин) на выход биомассы приведены в табл. 2.21.

Таблица 2.21.

Эффективность выращивания дрожжей на стерильной сыворотке выше, чем на нестерильной. При более полном использовании лактозы выход биомассы аб­солютно сухих дрожжей значительно ниже на нестерильной сыворотке, что объяс­няется развитием "диких" дрожжей, наличием посторонней микрофлоры и дрож­жей, сбраживающих лактозу. Лучшие результаты дают дрожжи Т. Candida ФК, ко­торые и рекомендованы для использования.

Результаты по выращиванию дрожжей Т. Candida ФК на подсырной и творож­ной сыворотке приведены в табл.2.22.

Таблица 2.22.

Выход биомассы дрожжей зависит больше от предварительной подготовки сыворотки, чем от ее вида. Подсырная или творожная сыворотка, очищенная от белков, является более полноценной средой для культивирования дрожжей, чем неочищенная. Это на первый взгляд противоречие вполне объяснимо тем, что дрож­жи не обладают протеолитической активностью, не могут ассимилировать белки, которые в данном случае являются балластом. К тому же с технологической точки зрения белки затрудняют процесс, загрязняют трубопроводы и емкости.

Для очистки подсырной сыворотки перед дрожжеванием оптимальной оказалась тепловая денатурация при 90-93^оС в сочетании с кислотной коагуляцией. В качестве реагента рекомендована соляная или молочная кислота.

При очистке творожной сыворотки ее после нагревания целесообразно раскислить водным раствором аммиака, так как добавление известкового молока тормозит синтез белка из-за образования лактатов кальция и связывания ионов РО₄^-3.

Хлопья скоагулировавшего белка удаляют сепарированием на саморазгружаю­щемся сепараторе.

Прирост биомассы абсолютно сухих дрожжей и содержание протеина в усло­виях интенсивной аэрации за 24 ч в зависимости от температуры культивирования приведены в табл. 2.23.

Таблица 2.23.

Более высокий прирост биомассы наблюдается при 20-22 °С, однако содержание протеина при этом самое низкое. Оптимальная температура культивирования находится в пределах 26 - 28 °С.

Количество посевного материала обусловливает продолжительность процесса ферментации. Однако увеличение его свыше 25 % по отношению к объему сыворотки влияет на процесс массообмена и снижает прирост биомассы, хотя лактоза используется полностью.

Для интенсификации процесса накопления биомассы и получения высококачественного протеина в сыворотку рекомендуется вводить минеральные вещества: хлористый магний, двузамещенный сернокислый аммоний и мочевину.

При оптимальных условиях выращивания дрожжи Т. Candida ФК давали более 40 г биомассы из 1 л сыворотки. Дрожжеванная сыворотка по составу приближалась к обезжиренному молоку, а по содержанию белка значительно превосхо­дила исходную творожную сыворотку.

При этом сыворотка обогащалась также витаминами группы В, D, микро­элементами и биологически активными веществами.