Las proteínas monocelulares se desarrollan cuando los microbios fermentan los materiales de desecho (incluida la madera, la paja, la conservera y los desechos de procesamiento de alimentos, los residuos de la producción de alcohol, los hidrocarburos o las excreciones humanas y animales). Se encuentran en concentraciones muy bajas, generalmente menos del 5%. Los ingenieros han desarrollado formas de aumentar las concentraciones, incluidas la centrifugación, la flotación, la precipitación, la coagulación y la filtración, o el uso de membranas semipermeables.
La proteína de una sola célula debe deshidratarse a aproximadamente 10% de contenido de humedad y / o acidificarse para ayudar en el almacenamiento y evitar el deterioro. Los métodos para aumentar las concentraciones a niveles adecuados y el proceso de desecación requieren equipos que son caros y no siempre adecuados para operaciones a pequeña escala. Es económicamente prudente alimentar el producto localmente y poco después de que se produzca.
ALGUNOS MÉTODOS COMUNES DE PRODUCCIÓN SON: –
Varios microorganismos que incluyen bacterias, levaduras, hongos, algas y actiomicetos que utilizan una amplia gama de sustratos se utilizan para la producción de SCP.
La selección de microorganismos para la producción de SCP se basa en varios criterios. Estos incluyen su valor nutritivo, naturaleza no patogénica, costo de producción, materias primas utilizadas y patrón de crecimiento.
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Producción de SCP de fuentes de alta energía:
Hay una gran cantidad de compuestos de carbono ricos en energía o sus derivados que sirven como materia prima para la producción de SCP. Estos incluyen alcanos, metano, metanol y etanol y gas oil. Las bacterias y las levaduras se emplean principalmente para la producción de SCP a partir de fuentes de alta energía.
Producción de SCP de alcanos:
Los alcanos pueden degradarse por muchas levaduras, ciertas bacterias y hongos. La principal limitación de los alcanos es que no son fácilmente solubles, por lo tanto, no pueden ingresar a las células rápidamente. Se cree que las células producen sustancias emulsionantes que convierten los alcanos insolubles en pequeñas gotas (0.01-0.5 pm) que pueden ingresar a las células por difusión pasiva.
Se observa que cuando las células se cultivan en un medio de alcanos enriquecidos con lípidos, se potencia la difusión de alcanos en las células. Ciertas levaduras se han usado con éxito para producir SCP a partir de alcanos, por ejemplo, Saccharomycopsis lipolytica, Candida tropicalis, Candida oleophila.
Productos derivados del petróleo para la producción de SCP:
Varias compañías petroleras han desarrollado sistemas de fermentación, empleando productos de petróleo para la fabricación a gran escala de SCP por levaduras.
Degradación de alcanos:
Los alcanos deben descomponerse primero en metabolitos apropiados para su utilización para formar SCP. El paso más importante en esta dirección es la introducción de oxígeno en los alcanos, que puede manifestarse mediante dos vías: oxidación terminal y oxidación subterminal. (Higo.)
En la oxidación terminal, el carbono terminal se oxida al correspondiente ácido monocarboxílico. Este último luego se somete a β-oxidación para formar ácido acético. En algunos microorganismos, la oxidación puede ocurrir en ambos átomos de carbono terminales (mediante un proceso denominado cooxidación) para formar un ácido dicarboxílico. Esto puede degradarse más a acetato y succinato por β-oxidación. La oxidación terminal es la vía predominante que ocurre en la mayoría de las levaduras y las bacterias.
La oxidación subterminal implica la oxidación de los átomos de carbono interminales. La cetona correspondiente producida sufre a-oxidación, descarboxilación y finalmente β-oxidación para formar acetato y propionato. Las enzimas individuales responsables de la oxidación terminal o la oxidación subterminal no se han identificado completamente.
Producción de SCP de metano:
El metano es el componente principal del gas natural en muchas regiones. Aunque el metano se puede aislar en forma de gas puro, no se puede licuar. El manejo y el transporte de metano (un gas explosivo) son muy difíciles y costosos. Se han identificado ciertas bacterias que pueden utilizar metano para la producción de SCP, por ejemplo, Methylococcus capsulatus, Methylomonas methanica, Methylovibrio soehngenii. Hasta el momento, las levaduras que pueden utilizar metano no han sido identificadas.
La enzima bacteriana metano oxigenasa oxida el metano a metanol, que puede convertirse en formaldehído y luego en ácido fórmico. Aunque el metano fue ampliamente investigado para su uso como fuente de CPS, no se usa ampliamente debido a dificultades técnicas.
Producción de SCP a partir de desechos:
Hay varios materiales que no tienen ningún propósito útil y se denominan colectivamente como desechos, por ejemplo, melaza, suero de leche, abonos animales, aguas residuales, paja, desechos de fecha. Estos productos de desecho, formados en diversas industrias y otros procesos biológicos, contribuyen en gran medida a la contaminación ambiental. Hay varias ventajas de utilizar los desechos para la producción de SCP.
Estos incluyen la conversión de desechos orgánicos de bajo costo a productos útiles y la reducción de la contaminación ambiental. Sin embargo, ha habido un éxito muy limitado para la producción a gran escala de SCP a partir de desechos. Esto se debe principalmente a los costos de transporte y las dificultades técnicas. La tecnología adoptada y el organismo empleado para la producción de SCP depende de los residuos que se utilizan como sustrato. Por lo tanto, Saccharomyces cerevisiae se usa para melazas, Kluyveromyces frágiles para suero de queso.
Proceso Symba:
El proceso Symba es una novedosa tecnología desarrollada en Suecia para producir SCP utilizando desechos amiláceos mediante el empleo de dos levaduras, Endomycopsis fibuligira y Candida utilis. El proceso de Symba se lleva a cabo en tres fases.
Fase I:
El material de desecho que contiene almidón se esteriliza pasando a través de un intercambiador de calor.
Fase II:
El material esterilizado se pasa a través de dos biorreactores. El primer reactor contiene E. fibuligira que hidroliza el almidón. Cuando este hidrolizado se pasa al segundo biorreactor, el organismo, C. utilis, crece para formar biomasa.
Fase III:
La biomasa microbiana se puede separar por centrifugación. Las muestras de SCP se pueden secar, envasar y almacenar.
Producción de SCP de Aguas Residuales:
Las aguas residuales domésticas se usan normalmente para la producción a gran escala de metano, que a su vez puede utilizarse para la producción de CPS. Las aguas residuales obtenidas a partir de desechos industriales en el procesamiento de celulosa, la producción de almidón y el procesamiento de alimentos pueden utilizarse para la producción de SCP.
El organismo Candida utilis se usa para producir SCP utilizando el efluente formado durante el curso de la fabricación del papel. Otros microorganismos, a saber, Candida tropicalis, Paecilomyces varioti, se emplean para utilizar licor residual de sulfito para la producción de SCP.
Hay demasiados métodos para la producción de SCP.
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