Одноклеточный белок для кормов

Одноклеточный белок — это биомасса культивируемого микроорганизма, собранная и высушенная как кормовой ингредиент. Его привлекательность в том, что углероду и азоту, из которых он построен, не нужно проходить через растение: рост отвязан от пашни, от длины дня и от сезонного цикла, а продуктивность биореактора на единицу площади на порядки выше соевого поля. Ограничения здесь не агрономические и на редкость конкретные.

Нуклеиновокислотный потолок#

Быстро растущая клетка — это клетка, в которой преобладает аппарат синтеза белка. Рибосомы в основном состоят из РНК, поэтому содержание РНК растёт вместе со скоростью роста, и быстро выращенная микробная биомасса несёт порядка 6–15% сухой массы в виде нуклеиновых кислот против долей процента в обычных кормах. Для жвачных это не проблема: микробиота рубца разрушает нуклеиновые кислоты, а пурины уходят в оборот. Для моногастричных — проблема. Катаболизм пуринов у птицы и свиньи заканчивается мочевой кислотой, плохо растворимой; длительное высокое поступление пуринов повышает уратную нагрузку и грозит отложениями, и у птицы именно это, а не дефицит аминокислот, признанный предел. Отсюда следует, что норму ввода в рационы моногастричных задают нуклеиновые кислоты, а не качество белка, — если процесс не включает стадию снижения РНК, обычно тепловой шок, активирующий собственные рибонуклеазы и позволяющий нуклеотидам вымыться. Стадия стоит выхода продукта и добавляет операцию.

Клеточная стенка#

Белок заключён в стенку, переваривать которую животное не приспособлено. Стенка дрожжей — это бета-глюканы и маннопротеины, стенка бактерий — пептидогликан; и то и другое куда менее доступно, чем заключённый внутри белок, и измеренная переваримость целой биомассы стабильно ниже её показателя по сырому протеину. Механическое разрушение, автолиз или ферментная обработка поднимают её, и каждый вариант чего-то стоит. Компоненты стенки при этом не пропадают: у бета-глюканов и маннанов есть собственные задокументированные эффекты на иммунную сигнализацию кишечника. Но заявление о белке, опирающееся на один лишь сырой протеин, завышает то, что животное получает.

Всё решает субстрат#

Микробный белок — это способ перевести источник углерода и энергии в корм, поэтому экономика сводится к цене этого источника и КПД перевода. Метанотрофы на природном газе берут дешёвый и широко доступный субстрат и хорошо изученный организм, а лимитирующая инженерная задача — массоперенос газ–жидкость: и метан, и кислород плохо растворимы, поэтому реактор должен растворять два газа достаточно быстро, чтобы кормить плотную культуру, — на это и рассчитаны петлевые и работающие под давлением конструкции. У водородокисляющих бактерий, фиксирующих CO2 электролитическим водородом, углеродная картина заметно лучше, а энергетическая заметно хуже: весь процесс есть способ превратить электричество в белок, и его состоятельность — утверждение о цене электроэнергии и КПД электролизёра, а не о микробиологии. Грибная биомасса на промышленных побочных потоках находится между ними и наследует изменчивость своего сырья.

Вопрос безопасности стоит отдельно: регулятор оценивает организм, субстрат и возможный перенос примесей, поэтому разрешение относится к конкретному процессу и не переносится на другой субстрат.