Глобальная проблема дефицита кормового белка в животноводстве не может быть решена исключительно за счёт традиционного растительного сырья, такого как зерновые, картофель или травы. Современные рационы требуют обогащения полноценными белками, витаминами и микроэлементами, что привело к активному развитию биотехнологий. Микробиологический синтез открывает возможности для промышленного производства белковых продуктов, витаминов, аминокислот и других биологически активных веществ. Исторически кормовые белки (например, дрожжи) получали из углеводных субстратов: гидролизатов растительной биомассы, сельскохозяйственных отходов (лузга подсолнечника, кочерыжки кукурузы) или отходов деревообработки.
Эпоха нефтепарафинов: рождение БВК
Во второй половине XX века начались интенсивные исследования по использованию углеводородов в качестве сырья для белкового синтеза. Пионером в этой области стал СССР, где в 1968 году был запущен первый в мире опытно-промышленный завод по производству кормового белка из парафинов нефти. Продукт получил название белково-витаминного концентрата (БВК) или паприна, в отличие от более ранних кормовых дрожжей (гиприна), производимых из растительных гидролизатов.
Технологии получения и очистки сырья
Основным сырьём для БВК служили жидкие нормальные парафины (н-парафины) фракций С10–С18. Для их выделения из керосиновых и дизельных фракций на нефтеперерабатывающих заводах применялись два основных метода:
- Карбамидная депарафинизация: основана на способности мочевины образовывать твёрдые комплексы с н-парафинами, что позволяет отделить их от остальной фракции. Недостатком метода является присутствие в конечном продукте до 10% изопарафинов и ароматических углеводородов, которые могут ингибировать рост микроорганизмов.
- Адсорбция на молекулярных ситах: более совершенный и дорогостоящий процесс (например, «Парекс»), позволяющий получать высокоочищенные н-парафины (содержание >99%) с минимальным количеством примесей. Однако в последние десятилетия мировая промышленность практически отказалась от производства БВК на парафинах, что привело к остановке соответствующих установок.
Альтернативные подходы и сложности
Существовал также метод прямой депарафинизации дизельного топлива с помощью микроорганизмов, в результате которого одновременно получали и кормовой белок, и облегчённое топливо. Однако эта технология столкнулась с серьёзными техническими трудностями, связанными с взаимным загрязнением продуктов — дрожжей остатками топлива и топлива клетками микроорганизмов. Готовые кормовые дрожжи представляют собой мелкодисперсный порошок с высоким содержанием белка, который добавляют в рационы животных в небольших, но эффективных количествах.
Перспективное сырьё: природный газ
Особый интерес для микробиологического синтеза представляет метан — основной компонент природного газа. Использование специальных бактериальных культур позволяет получать на его основе высококачественную биомассу, названную гаприном. По питательной ценности, содержанию белка (до 65%), полному набору аминокислот и витаминов группы B гаприн не уступает продуктам, полученным из парафинов или углеводов. Ключевыми преимуществами природного газа как сырья являются его огромные запасы, относительно низкая стоимость и развитая транспортная инфраструктура. Однако процесс ферментации сопряжён с технологическими вызовами: необходимостью работы со взрывоопасной смесью метана и кислорода, поддержания повышенного давления и обеспечения абсолютной стерильности всего оборудования.
Вектор современного развития
Современный научно-технический прогресс в области микробиологии направлен на два основных вектора. Первый — совершенствование существующих производств для повышения экологической безопасности и чистоты конечной продукции (кормовых белков, витаминов, антибиотиков). Второй, более стратегический, — активное развитие методов генной инженерии. Эти технологии позволяют не только создавать более эффективные штаммы микроорганизмов-продуцентов, но и напрямую улучшать сельскохозяйственные культуры (сою, кукурузу, картофель) и породы животных, что в долгосрочной перспективе способствует решению глобальной продовольственной проблемы.