Biotehnologii de producere a drojdiilor furajere utiliznd diferite substraturiDrojdiile furajere obinute pe soluii bisulfitice i prehidrolizate lemnoaseCeluloza reprezint principalul component chimic al plantelor superioare, ea putndu-se obine prin solubilizarea substanelor care o nsoesc cum sunt: lignina, hemiceluloza, grsimile, taninurile etc.Lemnul n funcie de esen (moale sau tare) conine: 40-47% celuloz, 25- 35% hemiceluloz, 16- 31% lignin i 1- 8% substane extractive neazotate.n procesul de obinere a celulozei, lignina este principala substan care trebuie eliminat, proces numit delignificare sau dezincrustare. Delignificarea se realizeaz prin fierbere la temperatur i presiune ridicat, n prezena unor substane chimice specifice. n urma ndeprtrii ligninei => pasta de celuloz.Eliberarea celulozei de ncrustare are la baz proprietatea unor substane de a reaciona mai repede cu lignina dect cu polizaharidele.Unul din procesele de baz folosite la fabricarea celulozei l constituie procedeul bisulfit. n urma obinerii celulozei prin acest procedeu se obin cantiti mari de ape reziduale estimate la 8- 10 m3/ t de celuloz.Soluia sulfitic rezidual (poart i denumirea de leie), se separ n timpul procesului tehnologic al fabricrii celulozei, n urma splrii materialului lemnos rezultat din fierberea lemnului.Leiile bisulfitice reziduale sunt lichide brune sau galben- brune, cu un coninut de 10- 15% SU, din care substanele organice dizolvate din lemn reprezint ~ 80%. Densitatea leiilor este cuprins ntre 1,040- 1,070 g/ cm3.Utilizarea soluiilor bisulfitice ca substrat de cultivare a drojdiilor a urmrit:valorificarea substanelor organice dizolvate din lemn n urma fierberii acestuia, care sunt n cantiti foarte mari (aproape egale cu ale celulozei fabricate).reducerea cantitii substanelor nocive i poluante deversate n cursurile de ap, care ucid flora i fauna rurilor.Compoziia soluiilor sulfitice reziduale depinde de: sortimentul de celuloz fabricat, specia de lemn utilizat, tehnologia de fabricaie utilizat etc. Substana organic este reprezentat n principal de lignosulfonai i glucide (din care monoglucidele- arabinoz, xiloz, manoz, glucoz, galactoz reprezint circa 80- 85%.Calitatea mediului de cultur este influenat pe de o parte de compuii chimici care influeneaz pozitiv dezvoltarea celulelor de drojdie, iar pe de alt parte de substanele care inhib dezvoltarea drojdiilor: SO2 liber, sulfiii acizi, furfurolul, srurile de Cu i As. SO2 liber este principalul component nedorit din leiile bisulfitice, care se poate ndeprta prin insuflarea unui volum de aer de ~ 5 m3/ h/ m3 leie.Pregtirea leiilor reziduale pentru cultivarea drojdiilor necesit urmtoarele operaiuni:omogenizarea soluiilor;diluarea soluiilor cu o concentraie prea mare de substane inhibitoare;invertirea oligozaharidelor n molecule mici, asimilabile;ndeprtarea compuilor volatili duntori;neutralizarea soluiilor cu lapte de var i amoniac; adugarea unor substane nutritive: surse de N asimilabil, macro i microelemente, vitamine etc.Genuri i specii de drojdii folosite n cultur pe leii bisulfiticegenul Candida (Candida robusta, Candida tropicalis, Candida utilis, Candida arboreea);genul Trichosporon (Trichosporon cutaneum, Tr. pullulans);genul Torulopsis (Torulopsis candida, T. Holmii, T. Formata);genul Cryptococcus;genul Hansenula;Candida robusta are coninutul cel mai mare n protein brut, iar Candida arboreea are randamentul cel mai bun de utilizare a zaharurilor.La fabricarea drojdiilor furajere se pot folosi i amestecuri de 2-3 specii, care permit obinerea unei biomase cu un coninut proteic ridicat i cu un randament bun de transformare a substratului.Fluxul tehnologic al cultivrii drojdiilor pe soluii bisulfiticeDrojdiile se cultiv n sistem discontinuu submers, n fermentatoare oxigenate cu aer sterilizat comprimat, la un pH de 4,5- 5,4 i temperatur de 30-350C. n timpul aerrii se produce o spum abundent care se poate elimina prin diverse metode fizice i chimice.Separarea drojdiilor din mediul de cultur se realizeaz cu ajutorul unor separatoare centrifugale de mare turaie obinndu-se o crem de drojdie. Aceasta este supus unor splri i centrifugri repetate => o past de drojdie cu un coninut de drojdie de 12- 13%, care este pompat apoi spre instalaia de evaporare (concentrare) care realizeaz concentrarea pastei de drojdie la 23- 25%. Aceast instalaie cuprinde un prenclzitor (la 700C), un plasmolizor (rupe peretele celular al drojdiilor) i un evaporizator (are loc evaporarea apei). naintea prenclzitorului se poate monta o instalaie de iradiere cu radiaii ultraviolete n scopul transformrii ergosterolului i a creterii coninutului drojdiilor n vitamina D. De aici, pasta de drojdie este pompat ctre instalaia de uscare prin atomizare sau cu ajutorul usctoarelor cu valuri. Modul de uscare infleneaz att umiditatea ct i culoarea, gustul i aspectul drojdiilor. Cele mai bune rezultate se obin n cazul folosirii instalaiei de uscare prin atomizare: un disc rotativ la o turaie ridicat (6- 7000 rot./ min) pulverizeaz pasta de drojdie concentrat n picturi microscopice spre pereii atomizorului care este strbtut de un curent de aer cald cu temperatura de 3000C la intrarea n atomizor, respectiv de 1000C la ieirea din atomizor. Acesta determin evaporarea rapid a apei i transformarea drojdiilor ntr-o pulbere de culoare glbui- maronie cu miros plcut. Drojdia uscat cade n partea inferioar a atomizorului, apoi ntr-o baterie de cicloane n care se sedimenteaz pulberile i se rcete drojdia. De aici cu ajutorul unor transportoare , drojdia ajunge n silozuri i la instalaia de nscuire.Produsul finit are 90- 93% SU ceea ce i asigur o bun conservabilitate.Drojdiile obinute din prehidrolizate lemnoase Prehidrolizatele de lemn au un coninut ridicat n zaharuri i n furfurol, constituind o materie prim avantajoas pentru cultura drojdiilor furajere i obinerea furfurolului.Drojdiile din prehidrolizatele lemnoase se fabric dup o tehnologie asemntoare cu a drojdiilor din leiile bisulfitice. Principalele drojdii i amestecuri de drojdii cultivate pe prehidrolizatele lemnoase sunt: candida scotti, Candida arboreea, Candida robusta, C. arboreea + C. robusta, C. Tropicalis + C. Robusta.nainte de introducerea n fermentator, prehidrolizatele sunt diluate pentru reducerea concentraiei substanelor inhibitoare i se trateaz cu sruri nutritive necesare dezvoltrii drojdiilor.Suspensia de drojdii se separ prin flotare, iar apoi n urma unei centrifugri n dou trepte ajunge la concentraia de 450- 500 g./ l. Pasta de drojdie este supus apoi evaporrii i uscrii prin atomizare.Ca medii de cultur pentru drojdii pot fi folosite i apele de splare a plcilor fibrolemnoase fabricate din rumegu (P.F.L.) i din deeuri provenite de la industrializarea lemnului.Fabricarea drojdiilor prin procedeul Pekino utilizeaz medii care conin: leii bisulfitice reziduale, glucide din industria alimentar i acidul acetic. Fermentaia are loc la 380C i pH de 4,7 timp de 3-5 ore. Microorganismul folosit pentru cultivare este microciuperca Pecilomyces variotti care poate fi separat prin filtrare i apoi este deshidratat prin presare mecanic. Drojdiile furajere obinute din soluii bisulfitice i prehidrolizate lemnoase se caracterizeaz printr-o valoare nutritiv ridicat i o toxicitate sczut putnd fi folosite cu bune rezultate n hrana porcinelor, psrilor i vieilor.Drojdiile furajere obinute pe melas, borhot de melas i borhot de la fabricile de bereDrojdiile furajere care se cultiv pe melas i borhot de melas sunt cele din specia Torula utilis i Candida lipolitica. Mediile nutritive sunt reprezentate de melas cu 50% zahr sau pe amestec de melas i borhoturi de melas n sistem continuu de fermentare, la temperatura de 30- 350C i pH 4,5- 5,2.Fluxul de fabricaie este asemntor cu cel descris anterior, drojdia fiind deshidratat prin atomizare sau pe valuri. Din 4 tone de melas cu 50% zahr=> o ton de drojdie. Drojdia furajer de la fabricile de bere se obine n timpul fermentaiei primare a mustului de bere rezultat din cultura pe orz a drojdiei Saccharomyces carlbergensis. Drojdia se separ din tancurile de fermentare prin sedimentare, iar apoi este deshidratat prin uscare pe valuri. Drojdia furajer obinut pe N- parafinen petrol se gsesc toate tipurile de hidrocarburi, printre care i hidrocarburi saturate de tipul alcanilor cu caten linear, numii n- parafine. Utiliznd ca substrat n- parafine cu puritate de peste 95%, drojdiile le pot metaboliza n ntregime, => 1 kg de biomas dintr-un kg de n-parafine consumate. Drojdiile furajere fabricate prin aceast tehnologie au un coninut de substane aromatice situat sub pragul de toxicitate pentru animale.Pentru cultura drojdiilor cel mai mult se folosesc n-parafine cu un coninut ntre 14 i 22 atomi de carbon (lichide), dar se pot utiliza i parafine solide n urma dizolvrii acestora ntr-un solvent adecvat.Drojdiile cultivate pe hidrocarburi aparin genului Candida: Candida guilliermondii, C. intermedia, C. lipolytica, C. tropicalis, C. rugosa, genurilor Pichia i Debaryomyces.Drojdia furajer se obine din n- parafine prin cultivarea microorganismelor pe medii sterilizate, reprezentate de n- parafine i sruri minerale, n sistem discontinuu submers, n fermentatoare de mare capacitate alimentate cu aer sterilizat comprimat la temperatura de 300C i pH de 4,5- 5. n bioreactoare se asigur oxigenarea continu a mediului de cultur prin agitare i rcirea acestuia pentru eliminarea cldurii produs de biotransformarea n- alcanilor. Produsul de fermentaie este concentrat prin centrifugare i dezhidratat prin atomizare pn la 92- 93% S.U. Biomasa proteic obinut are o compoziie i o calitate asemntoare cu cea produs pe mediile glucidice tradiionale.nc din anul 1976 la Levra (Frana) se cultivau drojdii pe motorin la o capacitate de circa 20.000 t/ an. n Scoia la Grangemuth pentru obinerea drojdiilor furajere se folosesc n- parafine purificate. n Romnia la Curtea de Arge a fost construit uzina Roniprot cu o capacitate de 60.000 t/ an.Drojdia furajer obinut pe metanolMetanolul reprezint unul din cele mai importante substane folosite pentru producerea drojdiilor furajere datorit avantajelor pe care le prezint:este disponibil n cantiti mari;se dilueaz uor n mediul apos de cultivare;prezint un pericol de manipulare redus comparativ cu metanul de la care provine;permite obinerea unei biomase proteice de drojdii cu o toxicitate redus;randamentul de transformare al metanolului n biomas este de 2:1.Drojdiile capabile s utilizeze metanolul ca surs de carbon i energie sunt cele aparintoare genurilor: Candida, Criptococcus, Hansenula, Rhodotorula, Torulopsis i Pichia.Substratul format din metanol, amoniac, sruri minerale i oxigen este transformat n biomas, CO2, ap i cldur.Cultivarea drojdiilor se face n flux continuu, rata de alimentare cu mediu proaspt fiind egal cu rata de evacuare a biomasei.Drojdiile cultivate pe metanol au un coninut ridicat n protein brut (cu un coninut ridicat n lizin, leucin i acid glutamic i sczut n metionin), au un coninut sczut n celuloz brut i un coeficient de digestibilitate de peste 90%).n ara noastr, procedeul de obinere a biomasei proteice de drojdii din metanol a fost stabilit la Institutul de Cercetri Chimico- Farmaceutice Bucureti. Procedeul a fost pus n aplicare la staia pilot de la Curtea de Arge unde drojdii metilotrofe au fost cultivate n flux continuu.Drojdiile furajere cultivate pe etanolEtanolul (alcoolul etilic) folosit ca substrat prezint o serie de avantaje cum sunt:este disponibil n cantitate mare sub form pur;nu este toxic;este uor de depozitat i transportat;este uor solubil n ap; nu este inhibitor pentru majoritatea microorganismelor;elibereaz mai puin cldur dect alte substane hidrocarbonateDezavantaje:cost relativ ridicat de producie;este uor volatil;poate fi uor contaminat, fiind folosit de multe specii de microorganisme ca surs de carbon.Obinerea proteinelor din drojdii pe etanol se realizeaz n condiii aseptice i n concentraii limitate de substrat (5-10% etanol), la o rat de cretere nalt care s asigure un randament i un coninut proteic maxim n produsul finit.Soluiile apoase ale componentelor mediului de cultur sunt sterilizate la 120- 1300C iar apoi sunt introduse n fermentator. Temperatura de cultivare a drojdiilor este de 30- 350C iar pH-ul de 3,5- 5,5 (preferabil 4). Biomasa se recolteaz prin centrifugare i este uscat apoi prin atomizare.n S.U.A. American Oil Company a contruit o staie de obinere a drojdiilor din etanol cu o capacitate de 7,5 t/an n Hutchinson Minesota utiliznd drojdia Torula. Mitsubishi Petroleum Company din Japonia a crescut o tulpin de Cadida pe etanol, staia pilot avnd capacitatea de 100 t/an. n Cehia la Kojetin 1.000 t/ an.Costul ridicat al etanolului scade economicitatea acestui proces, soluia constnd n obinerea unor cantiti mari de etanol din resurse noi care s scad preul de producie al acestuia.Drojdiile furajere obinute pe alte substraturin Frana nc din 1979 se folosea lactoza din zerul de la fabricile de brnzeturi (6000 t/ an), sau amidonul nehidrolizat din manioc (Candida tropicalis). n U.R.S.S. au fost folosite n cantiti mari turba i subprodusele celulozice din agricultur. n Romnia la I.B.N.A.- Baloteti a fost cultivat drojdia Candida utilis pe substrat bazat pe fin de porumb => procedeul protamid (2,5% protein brut caracterizat printr-un coninut de 2-3 ori mai ridicat n aminoacizi eseniali dect al proteinei din porumbul boabe).Studiile care au loc n Institutele de Cercetri Biotehnologice vor contribui la identificarea i utilizarea unor noi tipuri de drojdii, capabile s valorifice o gam larg de substraturi n vederea producerii biomasei proteice folosite n hrana animalelor.Utilizarea drojdiilor furajere n hrana animalelorn hrana vacilor de lapte, drojdia furajer are un efect bun asupra produciei i a coninutului n grsime a laptelui. Sub form uscat se poate da la vaci 1-2 kg/ zi. La viei s-au obinut rezultate bune prin adaosul a 100 g drojdie uscat/ zi.La oile de reproducie se pot da pn la 300 g/ zi.Adaosul de drojdie furajer n hrana tineretului porcin determin creterea sporului zilnic i o mai bun valorificare a hranei, reprezentnd pentru aceast categorie unul dintre cele mai valoroase nutreuri. n nutreurile combinate pentru purcei n perioada de alptare i nrcai, drojdia furajer poate reprezenta 1- 2%, respectiv 2- 4%. La purcei de 1- 4 luni se pot da 50- 100 g drojdie uscat/ zi. Tineretul porcin de reproducie (25- 55 kg) 1-2% din nutreul combinat. n hrana scroafelor gestante influeneaz pozitiv numrul purceilor la ftare. n nutreul combinat pentru scroafe gestante, n lactaie i vieri poate reprezenta 3- 5% din structura nutreului combinat. Porcinele supuse ngrrii pot primi 3-6% din structura nutreului combinat.La ginile outoare, utilizarea drojdiei furajere a dat de asemenea rezultate bune. n nutreurile combinate destinate ginilor outoare drojdia furajer poate reprezenta 3- 5% iar la puii de carne 2% (starter), 2-4% (grower) i 3-5 % (finisher).Datorit coninutului ridicat n acizi nucleici, consumul mare de drojdii animale determin apariia gutei (depunerea urailor la nivelul articulaiilor).