Жиры и масла из ферментации

Олеагинозные микроорганизмы — дрожжи вроде Yarrowia, отдельные плесени, морские микроводоросли и траустохитриды — накапливают липид как значительную долю сухой массы. Ферментировать их ради пищевого масла означает заменить культуру или животное аппаратом, а интересные ограничения лежат в том, каким получается жир, а не в том, можно ли его сделать.

Накопление жира запускается голоданием#

Олеагинозные клетки накапливают триглицериды, когда заканчивается какой-либо элемент питания, кроме углерода, — чаще всего азот. Рост останавливается, потому что клетка не может строить белок и нуклеиновые кислоты, а углерод продолжает поступать, и избыток направляется в синтез жирных кислот и запасается в липидных каплях.

Процесс поэтому ведут в две фазы: ростовая при сбалансированном питании, чтобы набрать биомассу, затем лимитирование по азоту, превращающее эту биомассу в фабрику масла. Выход на единицу субстрата ограничен стехиометрией превращения сахара в жирную кислоту, которое стоит восстановительных эквивалентов, так что высокая доля липида и быстрый процесс тянут в разные стороны.

Состав конструируют два семейства ферментов#

Длину цепи задают элонгазы, удлиняющие её по два углерода за раз, а степень ненасыщенности — десатуразы, вводящие двойные связи в определённых положениях. Изменение их экспрессии меняет профиль: более насыщенный ради окислительной стабильности и более твёрдого жира, более ненасыщенный по питательным соображениям или ради текучести.

Размен здесь внутренне присущ. Ненасыщенность — это и то, что делает жир питательно интересным, и то, что заставляет его окисляться с образованием прогорклых нот. Сильно ненасыщенное «дизайнерское» масло тем же свойством менее стабильно, и никакая рецептура это не снимает, а лишь управляет этим антиоксидантами, упаковкой и холодовой цепью.

Поведение при жарке — связанный, но отдельный вопрос. Температура дымления определяется в основном содержанием свободных жирных кислот и примесей, а не одним лишь жирнокислотным профилем, поэтому хорошо рафинированное масло дымит выше, чем плохо рафинированное того же состава.

Какао-масло показывает, почему состава мало#

Поведение какао-масла — хрупкость при комнатной температуре и резкое плавление чуть ниже температуры тела — не объясняется одними жирными кислотами. Оно вытекает из конкретных триглицеридов, в которые те собраны: пальмитиновая и стеариновая кислоты во внешних положениях и олеиновая в среднем (sn-2). Такая региохимия даёт триглицериды, укладывающиеся в определённую кристаллическую форму, а именно кристаллическая форма даёт «щелчок» и характер плавления.

Совпасть с какао-маслом поэтому означает управлять тем, где жирные кислоты этерифицированы на глицериновом остове, а это задаётся специфичностью ацилтрансфераз клетки, а не пулом жирных кислот. Инженерная цель здесь труднее, чем совпадение по жирнокислотному профилю, и поэтому эквивалент какао-масла — задача, отличная от получения насыщенного микробного жира.

Сильнее всего случай длинноцепочечных омега-3#

EPA и DHA берут начало в морских микроводорослях и траустохитридах; рыба накапливает их из пищевой цепи. Производство их ферментацией исходного организма — поэтому не замещение, а короткий путь к настоящему источнику, обходящий и зависимость от промысла, и морские загрязнители, накапливающиеся по цепи. Окислительная стабильность остаётся ограничением при обращении, ведь это одни из самых ненасыщенных жирных кислот в пище.