Протеин

Промышленный протеин: Промышленный сывороточный протеин.

alexxlab -- 09.06.202125.05.2021

Комментариев к записи Промышленный протеин: Промышленный сывороточный протеин. нет

Содержание

Протеин в организме и его важность

В современном мире достаточно часто вы можете слышать слово Протеин.

Особенно часто его используют спортсмены, которые употребляют протеиновые коктейли. Протеин в переводе с английского имеет значение белок. Этот элемент очень важен для всего организма, является строительным материалом клеток и жидкостей. Из него строится практически всё в организме. От его количества в организме, зависит состояние и молодость кожи. Потому как при помощи белка в организме вырабатываются вещества, которые поддерживают кожу в молодом состоянии. Он не откладывается в организме, его нужно употреблять каждый день с продуктами питания. Для обычного человека дневная норма составляет 1,3 умножить на 1 кг веса для женщин, и 1,5 умножить на 1 кг веса для мужчин. Таким образом, вы будете знать, какая дневная норма протеина для вас. Нежелательно допускать, чтобы в организм поступало недостаточное количество этого важного компонента, но и сильное превышение нормы тоже не должно быть.

Для спортсменов эта норма другая. Так как во время спорта идёт потеря белка, и после тренировки важно его восполнить. Поэтому спортсмены употребляют больше протеина. Это также зависит от уровня физических нагрузок и часов занятия спортом. Достаточно сложно обеспечить дневную норму обычными продуктами питания. В любых продуктах присутствует содержание жира. Для того чтобы набрать дневную дозу, нужно съесть много белковых продуктов. С этими продуктами организм может получить много лишнего жира и калорий. Это ведет к набору веса. Поэтому нужно выбирать низкокалорийные продукты питания.

Очень хорошо в этой ситуации помогают протеиновые коктейли. Обычно такие смеси идут с низким содержанием жира. В качественных коктейля находится белок, который быстро усваивается организмом. Протеиновые добавки в виде коктейли можно употреблять любому человеку. Это поможет поддерживать нужный уровень белка в организме и не перебирать калории. На сегодняшний день существует большое количество производителей спортивного питания.

Дешевые производители делают продукт не самого хорошего качества. Уделите немного времени и выберите хорошего производителя. Спортивное питание часто содержит дополнительные витамины и минералы. Если такое питание натуральное и в нём содержится натуральные добавки, то это будет очень полезно для организма. Если вы занимаетесь спортом, то такие добавки просто необходимы для поддержания хорошего самочувствия и отличной физической формы.

Другие новости

Желатин И Протеин Co., Ltd.

G&p-это одна профессиональная компания, занимающаяся исследованиями, производством и продажей желатина и белка. Она находится на лидирующем уровне в области технологии производства желатина и белка и технологии применения в мире.

Обладая глубокими исследованиями и опытом в области желатина и белка, компания изучает потребности клиентов и обеспечивает надлежащий желатиновый и белковый продукт для клиентов в медицинской, пищевой, косметической и других смежных отраслях промышленности.

G&p обязана заводам различных гигиенических рейтинговых стандартов, производящим желатин и белковый продукт, которые достигают медицинского/пищевого уровня и промышленного уровня. Она имеет клиентов в более чем 20 странах и районах мира, производит и продает более 2500 тонн в год (до 2009 года)

мы отметили быстро растущий спрос на желатин и белок, но длительный производственный цикл, более высокие требования к здоровью, но устаревшую технологию ;основываясь на традиционной технологической линии, мы объединили ее с современной технологией биоинженерии, мы гидролизуем коллагеновые организации животных, такие как кости, кожа и пластинки, с помощью фермента, находящегося под нашим контролем, гидролиз становится желатином и белком, которые нам нужны, новая технологическая линия не только улучшает уровень качества продукции, но и повышает ее качество. и уменьшают производственный цикл, и делают желатин имеет более низкие производственные затраты, процесс более контролируемый, меньше воздействия на окружающую среду.

Уделяя пристальное внимание конфликтам между быстрым ростом спроса и длительным сроком производства, традиционными методами производства и все более строгими требованиями к здоровью, G&p сочетает современные технологии биологической инженерии с традиционным процессом кислотного гидролиза, использует ферментативную технологию для гидролиза коллагена, такого как кости животных, чешуя и производит различные желатины и белки. Новая технология улучшает качество продукции и сокращает сроки производства, кроме того, снижает производство желатина стоимость. Этот процесс поддается контролю и оказывает незначительное влияние на окружающую среду.

G&p проводит постоянные исследования в области применения и готова поделиться своими результатами и опытом с клиентами, выбирая наиболее подходящий желатиновый и белковый продукт.

Промышленный протеин из куриных отходов/завод по производству отходов большой емкости

Описание продукта:

1 безопасный и надежный

2 автоматический и быстрый

3 низкое энергопотребление, высокая эффективность

4. Конструкция является разумной, стабильной

Технический параметр

CUstomized согласно вашему фактическому производству.

Наложение Сфера

Этот продукт имеет мясо и товары для свиней, крупного рогатого скота, овец, лошадей, ослов, мулов, верблюдов, кроликов и кур, индюков, уток, гусей и других животных, страдающих инфекционными заболеваниями, паразитарные заболевания и токсичные заболевания для безвредного лечения.

Детальные изображения

Наша компания

Zhucheng Fengsheng Machinery, была основана в 1995 году, является производителем, специализирующимся на разработке машин для стерилизации пищевых продуктов и кастрюль с рубашкой.

С более чем 20 лет опыты производства, мы получили D1/D2 сосуда под давлением машина лицензию на производство, регистрационный номер является TS2237402-2018 и ISO 9001: 2015 системы менеджмента качества.

Мы будем постоянно питания высшего качества товары asnd разработки и новые товары, помочь клиентам сократить расходы и создавать больше значения.

Искренне приглашаем всех друзей посетить нашу фабрику.

Выберите правильное оборудование, вы получите от него выгоду.

Наш сервис

1.) консультационное обслуживание до, во время и после продажи;

2.) планирование и проектирование проектов;

3.) отладка оборудования до тех пор, пока все не будет функционально;

4.) обучение эксплуатации оборудования и текущее обслуживание лично;

5.) новые методы и формулы производства;

6.) предоставляем 1 год гарантии и пожизненное обслуживание

Вопросы и ответы

1. Вы производитель или торговая компания?

О: мы являемся профессиональным производителем ретортов более 20 лет.

2. Какой срок гарантии?

О: Наш гарантийный срок составляет 12 месяцев

3. Я Иностранный клиент, если машина идет не так, как вы должны решить?

О: у нас есть профессиональные инженеры, после получения вашего запроса, мы поможем решить его по телефону/электронной почте, во-первых, если это не работает, мы отправим наших инженеров напрямую для решения проблемы

4. принимаете ли вы условия оплаты D/A?

О: в зависимости от страны/области, у нас разные условия оплаты.

Одобренный ИСО промышленный протеин коллагена пудрит белизну для удобрения

Одобренный ИСО промышленный протеин коллагена пудрит белизну для удобрения

Пептон полученный ферментационным пищеварением выбранных животных тканей, широко используемым в подготовке микробиологических культурных сред.

Представление: Солубле в воде, решение уточнен и просвечивающий без вещества примеси, он легко поглотить влагу и получить сильное прилипание

Применение: Кожаные продукты, плакировка, противопожарная пена, химическое удобрение, конструкция, парики етк.

Хранение: Для того чтобы быть держите в сухом месте с загерметизированным пакетом, сроком годности при хранении 2 лет.

Возникновение	Белый или желтоватый порошок
Растворимость	1% уточненное решение
Протеин	≥ 93%
Зола	≤ 7
Влага	≤ 5
Члоридион	≤ 0,8
ПЭ-АШ	5-8
Хромий	≤ 10ппм

Функция и применение порошка пептона

1. Кожевенная промышленность
Для завалки кожаной одежды, смогите сделать кожаное полное, нежность. Использованный в меля коже, кожу можно равномерно отполировать, эффектно улучшает качество меля кожи.

2. Индустрия печатания и красить ткани
В печатании ткани и красить, смогите увеличить блеск волокна, для предотвращения химического волокна в предохранении статического электричества, и для того чтобы помочь покрасить.

3. Ачитехтуре
Естественное животное пенообразующее веществ протеина, в бетоне широко использовано.

4. Индустрия удобрения
Удобрение качественной аминокислоты фоляр, продукт аминокислот суммы больше чем 90%, может повысить выращивание растения и абсорбцию.

Хранение: Держите контейнер плотно закрытый, магазин в крутом, сухом месте, далеко от яркого света.

Грузить в 15 до 20 рабочих днях.

Наши обслуживания

Мы обеспечим профессиональное и эффективное обслуживание, все вопросы о деталях продукта, данные по етк. оплаты, пожалуйста свяжутся мы сразу, мы ответим вы в течение 24 часов.

вопросы и ответы

К: Что количество минимального заказа?
А: 1000кг

К: Как получить образец?
А: Образец в пределах 500г смог быть отправлен бесплатно как только кчет Федерал Экспресс покупателя посоветован для перевозки собирает или цена курьер оплачен. Цена курьера смогла быть вычтена когда оптовый заказ будет помещен.

К: Что время выполнения?
А: Вообще, груз смог быть нагружен на корабле в около 2 неделях после даты получать предплату или Л/К. Иногда одна неделя раньше или позже.

К: Что оптовая упаковка?
А: для оптовой упаковки, 25кг или 20кг в сумку, наружный бумажный мешок крафт пакета или сплетенная поли сумка, внутренние пластиковая водоустойчивая сумка. Если упаковка мешка в потребности, то она смогла быть подгоняна.

К: Сколько тонн смогли быть нагружены в каждом контейнере?
Если без паллета:, то12мт всегда смогло быть нагружено в контейнере 20фет,

24мт для контейнера 40фет.

Если с паллетом:, то 8-10мет всегда смогло быть нагружено в контейнере 20фет.

К: Как связаться мы
Адрес: Здание фабрики, номер 32, Аогуан Мяодоу, район Хайканг,
Сямен361003, провинция Фуцзяня, Китай
Телефон: факс +86 0592-5112633: +86-0592-3761536
Вхацапп/чернь: + 86 18005921563 Скыпе: лола.хкс

Производство протеина из насекомых — тренд будущего в сельском хозяйстве

Батончики, чипсы, макароны и даже алкогольные коктейли из насекомых — уже реальность. Фермы насекомых получили $277 млн инвестиций, и это число будет только расти, сообщает aggeek.net со ссылкой на greenbiz.com.

Мы привыкли воспринимать насекомых, как вредителей. Но они еще и источник протеина, который ничем не уступает мясу. Пока что продукты питания из насекомых — идея не из популярных. В первую очередь из-за того, что большинству людей неприятна мысль о потреблении пищи из жуков и тараканов.

В производство кормов из насекомых для животных уже инвестируют немалые средства. А массовое производство еды для людей из такого протеина — вопрос времени.

Протеин из насекомых остановит рост цен на корма

На традиционное животноводство приходится 70% сельскохозяйственных земель, в том числе 33% — под сельскохозяйственные культуры для кормов.

Потребность в продуктах питания будет расти, вместе с ростом населения. Особых ресурсов для расширения площадей под сельское хозяйство — нет. Нужно искать альтернативные пути «добывания» источников калорий для животноводства. Как правило, сырье с высоким содержанием белка составляет от 50 до 70 процентов затрат на животноводство. В 2017 году мировая кормовая индустрия оценивается в 430 миллиардов долларов.

Запасы диких рыб в океане также исчерпываются. Это вызвало рост рыбьих ферм и развитие аквакультур. Например, во Вьетнаме площадь акваферм с 2000 по 2010 год выросла в два раза, а производство достигло более миллиона тонн рыбы.

В 2014 году в мире больше производится рыбы в специальных хозяйствах, чем вылавливается в океане. Ожидается, что к 2030 году ⅔ мирового производства рыбы будет приходиться на фермы.

Рост аквакультурных хозяйств увеличил цену на корм для рыб. И с развитием акватехнологий — цена будет расти дальше. Удешевить производство смогут корма из насекомых.

Насекомые — обычная еда для многих животных. Их белок может заменить от 25% до 100% существующих кормов в зависимости от вида животных. Этот протеин легко усваивается и не уступает по своим питательным свойствам аналогам.

$276 млн инвестиций уже направлено в производство белка из насекомых

Пока что Европейский Союз не дал разрешения использовать корма из насекомых в скотоводстве. Одобрили только подобные корма для аквакультур. Ожидается, что только к 2019 году белок из насекомых позволят использовать на птицефабриках.

В США ситуация попроще — Enterra уже получила разрешение на продажу кормов для рыбы в этом году. Эта промышленность быстро растет, но точных статистических данных нет. Независимый анализ от CB Insights и Crunchbase показал, что с 2009 по июнь 2018 года более 50 компаний получили финансирования проектов, связанных с белком насекомых. Из них 42 компании получили $277 млн.

Большинство компаний находится в европе — 84% финансирования получили именно они. Компании из Северной Америки получили в общей сумме $26 млн инвестиций: Enterra ($10 млн), eXo ($5,2 млн) и Entomo Farms ($3,3 млн).

Активно развиваются фермы насекомых в Китае. Местные фирмы из поставщиков сырья для производства лекарств переходят в кормовой бизнес. Только в провинции Шаньдун уже образовалось 400 тараканьих ферм.

Черные львинки, мучные черви и тараканы — идеальные источники протеина для животных

На практике, в качестве сырья для промышленного производства корма используются мучные черви, тараканы и черные львинки. А для производства продуктов питания идут, главным образом, сверчки. Хотя недавно Николь Кидман продемонстрировала, что червячков, кузнечиков и тараканов спокойно можно есть.

Черные львинки хорошо перерабатывают отходы животноводства. Поэтому это перспективные насекомые для кормового бизнеса — они и перерабатывают отходы, и являются сырьем для производства корма. Большинство компаний, которые привлекли инвестиций занимаются именно черными львинками. Это компании AgriProtein, Protix Biosystems, InnovaFeed, Enterra и Nextalim.

Глобальные корпорации, которые производят продукты питания также заинтересовались этим видом белков. Агропромышленная корпорация ADM приобрела французскую компанию Neovia, которая занимается кормами из насекомых для животных. McDonald’s занимается поиском производителя такого корма для кур.

Заморить червячка сверчком

В США появилось много стартапов, которые занимаются производством продуктов питания на основе протеина сверчков. Причем ассортимент такой еды растет. Уже есть белковые фитнесс-батончики eXo, шоколадные батончиками Chapul, чипсы Six Food, макароны Bugsolutely и даже коктейльный биттер Citterbitters и мукой Aspire’s Aketta.

В марте 2018 года крупнейшая канадская розничная сеть торговли продуктами питания Loblaws, запустила в продажу порошок из сверчков под названием President’s Choice. А один из ведущих канадских поставщиков мяса Maple Leaf Foods инвестировал в Entomo Farms 1,4 миллиона долларов.

Фермы насекомых активно внедряют инновации в производство

Независимо от того, используются ли насекомые для корма или для продуктов питания — уход за ними трудоемкий, а продукция еще не популярна. Поэтому фермы сливаются с производителями кормов, чтобы оптимизировать производство.

Кроме этого, на фермах разрабатываются системы для эффективного производства. Ynsect выращивает личинки мучных червей, используя технологии машинного обучения. На фермах используются IoT датчики. Аналогичным образом, Aspire запустила свою первую автоматизированную ферму сверчков в 2017 году. Там используются роботы. Они кормят сверчков, а также собирают данные с более 30 миллионов точек данных. Информация обрабатывается и определяются оптимальные условия для роста сверчков.

Наибольшая китайская тараканья ферма ежегодно выращивает 6 миллиардов насекомых для медицины. Там используется система, которая собирает и анализирует более 80 категорий данных, включая влажность, температуру, питание, и то, как генетические мутации влияют на темпы роста тараканов.

В будущем на белком из насекомых обратят внимание глобальные пищевые корпорации

Швейцарский поставщик продуктов питания Bühler с объемом продаж в 2,6 млрд совместно с Protix и создали совместное предприятие Bühler Insect Technology Solutions. Уже завершается строительство крупнейшего в Европе завода по переработке насекомых.

В США создали модульную систему Cowboy Cricket Farms. Это автономная ферма для насекомых, которая регулирует температуру и влажность, контролирует качество воздуха и поддерживает подачу корма и воды.

Tiny Farms планирует лицензировать свою ферму для насекомых «под ключ», чтобы фермеры могли производить сверчков по спецификациям и продавать их для переработки.

AgriProtein собрал $105 млн для расширения мощностей в Африке и Азии. Местные отходы будут использоваться, как недорогой корм для личинок. В рамках проекта будет установлено шесть установок, каждая из которых будет принимать 250 тонн сырья в день и производить 50 тонн личинок в сутки.

Это только несколько примеров того, как развивается отрасль. Фермы насекомых очень перспективное направление сельского хозяйства. Насекомые быстро и в больших количествах воспроизводятся. Селекционеры активно занимаются выведением насекомых, выращивание которых будет еще эффективнее. Hendrix Genetics активно работает в этом направлении.

Фермы насекомых — могут быть очень выгодным бизнесом. К примеру, тараканьи фермы — один из самых рентабельных видов агробизнеса.

Получение кормового белка из биогаза полигона ТБО Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ПРИ РОДОПОЛЬЗОВАН И Е

ПОЛУЧЕНИЕ КОРМОВОГО БЕЛКА ИЗ БИОГАЗА ПОЛИГОНА ТБО

Т.В. Любинская, В.С. Орлова, В.С. Любинский

Российский университет дружбы народов Подольское шоссе, 8/5, Москва, Россия, 113093

В статье рассматривается способ получения кормового белка на метане, что является экологически эффективным и экономически выгодным для решения проблем животноводства.

Ключевые слова: биогаз, эмиссия биогаза, «парниковый» эффект, альтернативные источники энергии, «свалочный» газ, кормовой белок.

В последнее время возрастает интерес к альтернативным источникам энергии, в частности к биоэнергетике на основе возобновляемых биологических ресурсов. Одно из ответвлений этого направления — утилизация биогаза свалок и полигонов ТБО.

Утилизация биогаза от свалок и полигонов ТБО представляет наибольший интерес в виду того, что большая часть всего биогаза образуется в результате процессов разложения и окисления ТБО, которые в крупных городах вывозятся для захоронения на полигоны, площадь которых в Российской Федерации составляет около 15 тыс. га. Только в столичном регионе страны ежегодно образуется около 20 млн м3 ТБО, из которых 96,5% вывозятся на полигоны для захоронения.

Современные полигоны представляют собой сложные инженерные сооружения, на которых производится сортировка, а в отдельных случаях и утилизация наиболее ценных вторичных ресурсов, содержащихся в отходах. К таким утилизируемым ресурсам относится и биогаз, образующийся при анаэробном разложении органических отходов. В состав биогаза входит 50—60% метана. Теплотворная способность биогаза составляет 20—25 МДж/м3, что делает его сбор, транспортирование и промышленное применение экономически целесообразными.

Учитывая, что с 1 га полигона в течение года можно собрать около 1 млн м3 биогаза, его производство в стране могло бы составить внушительную цифру — 15 млрд м3 в год. При общем объеме потребления природного газа в 400— 450 млрд м3/год биогаз мог бы быть источником экономии природных ресурсов и, что самое важное, возобновляемым источником энергии.

Любинская Т.В., Орлова В.С., Любинский В.С. Получение кормового белка из биогаза.

Наряду с этим следует учитывать и важнейший экологический эффект от сбора биогаза, выделяющегося на полигонах ТБО, так как метан в 7—10 раз опаснее диоксида углерода с точки зрения влияния на развитие парникового эффекта. Кроме того, он взрыво- и пожароопасен, токсичен, создает неблагоприятные экологические условия для жителей близлежащих к полигону районов, а также для обслуживающего его персонала. Ежегодная эмиссия метана со свалок земного шара сопоставима с мощностью таких общеизвестных источников метана, как болота, угольные шахты и т.д. Сегодня остро стоит проблема стабилизации концентрации в атмосфере этого газа, одного из основных планетарных источников парникового эффекта. Поэтому утилизация биогаза бытовых отходов приобретает важнейшее значение для снижения антропогенной эмиссии метана. Кроме того, метан является причиной самовозгорания свалочных отложений, так как при его взаимодействии с воздухом создаются горючие и взрывоопасные смеси, что приводит к сильному загрязнению атмосферы токсичными веществами [1].

Так как процесс разложения отходов продолжается многие десятки лет, полигон можно рассматривать как стабильный источник биогаза. Одним из способов использования биогаза полигонов ТБО является получение кормового белка (гаприна).

Микробный синтез — один из перспективных путей получения белковых веществ. Основное преимущество этого способа заключается в том, что скорость накопления биомассы микроорганизмов на несколько порядков выше, чем у растений и животных. Микроорганизмы растут в 500 раз быстрее, чем самые урожайные сельскохозяйственные культуры и в 1000—5000 раз быстрее, чем самые быстрорастущие сельскохозяйственные животные.

Основное количество белковых препаратов микробного происхождения производится в виде микробных масс, получаемых путем выращивания микроорганизмов на самом разнообразном сырье, содержащем источник углерода и другие биогенные элементы. Для получения микробной массы используют бактерии, которые при определенных условиях способны накапливать до 60—70% белка от своей массы.

Метанотрофные бактерии в подходящих условиях активно перерабатывают природный газ, быстро размножаются и наращивают свою биомассу, богатую ценным белком, витаминами и иными биологически активными веществами.

Основными компонентами газовой атмосферы, в которой выращивают газо-окисляющие микроорганизмы, являются газообразный углеводород и кислород. Микроорганизмы способны развиваться в атмосфере газообразного углеводорода как при очень низких (от 0,01 до 0,0001 %об.), так и при высоких (свыше 70 %об.) его концентрациях. Однако при низких концентрациях микроорганизмы растут слабо, а при высоких концентрациях наблюдается недостаточно полное потребление углеводорода [2].

Присутствие углекислого газа (от 3 до 10%) улучшает рост бактерий, использующих метан и пропан в качестве единственного источника углерода.

В табл. 1 приведены составы газовых смесей для выращивания некоторых видов метанокисляющих микроорганизмов [2; 3].

Таблица 1

Составы газовых смесей для выращивания метанокисляющих микроорганизмов

Вид микроорганизма Состав газа % об.

Ch5 O2 CO2 N2 Воздух

Meth. methanooxidans 65 30 5 — —

Ps. methanica 25—45 45 2—10 — —

Ps. methanica 10—90 20 0,3 — —

Methanomonas 40 10 5—10 40—45 —

Methanomonas methanica 33,3 — — — 66,7

Bacillus sp. 40 40 5 15 —

Смешанная культура 25 — — — 75

При выращивании смешанной культуры метанокисляющих бактерий рода Pseudomonas и Mycobacterium в ферментере с циркуляцией газовоздушной смеси в замкнутой системе была получена концентрация биомассы в культуральной жидкости 1,2 г СБ/л за 38 ч, выход биомассы — 0,6 г СБ на 1 л потребленного метана. В начале ферментации содержание метана и кислорода составляло соответственно 25 и 16%, введение в установку в экспоненциальной фазе роста культуры свежей метано-воздушной смеси, содержащей около 5% кислорода, продлило логарифмическую фазу роста микроорганизмов и сократило время культивирования. Максимальная удельная скорость роста равнялась 0,077 ч-1, а средняя продолжительность генерации составила 9,9 ч при концентрации метана 19—22%, концентрации кислорода 9— 13% и значении рН 6,7—7,1. В расчете на I л потребленного метана (0,715 г) было получено 0,59 г биомассы, что составляет 82,6%. Расход метана и кислорода на 1,8 г сухого вещества, полученного в опыте, составил соответственно 2,18 и 5,47 г. Молярное соотношение потребленных метана и кислорода 1 : 1,2, массовое — 1 : 2,5 [4].

Бактериальная биомасса, полученная на метане, представляет собой продукт с высоким содержанием витаминов и белка, в который входят все незаменимые аминокислоты. В состав продукта входят также углеводы, липиды, немного минеральных солей (табл. 2) [4]. И главное, в белковом концентрате, полученном из природного газа, не обнаружено неусваиваемых и вредных соединений. По составу аминокислот и витаминов биомассу метанотрофов можно сравнить с дрожжами, рыбной и соевой мукой, сухим молоком.

Таблица 2

Химический состав и питательная ценность белковых кормов

Показатель Подсолнечный шрот Соевый шрот Кормовой дрожжевой белок Рыбная мука Гаприн

Сырой протеин, % 38 45 45 60 65

Сырой жир, % 1,5 7 1,5 1 7

Лизин, мг/кг 1,2 2,7 1,5 7,4 5,87

Метионин, мг/кг 0,68 0,61 0,54 1,7 1,48

Триптофан, мг/кг 0,45 0,59 0,62 0,60 3,81

Любинская Т. В., Орлова В.С., Любинский В.С. Получение кормового белка из биогаза…

Окончание

Показатель Подсол- Соевый Кормовой Рыбная Гаприн

нечный шрот дрожжевой мука

шрот белок

В1, мг/кг 3,2 3,1 16 1 4,3

В2, мг/кг 3,1 3,8 40 11 10,2

В3, мг/кг 13 16 60 17 45,5

В4, мг/кг 2 300 2 500 2 800 3 500 2 510

В6, мг/кг 11 5 30 4 35

В12, мг/кг 8,9—42

Перевариваемость белка, % 86 90 89 89 89

На рост биомассы оказывают влияние температура и рН среды. Принято считать, что оптимальный уровень рН для развития бактерий, окисляющих углеводороды, находится в пределах 7,0—7,2, температурный оптимум близок к 30—36 °С. Однако, как показали многочисленные исследования, оптимальные пределы рН и температуры для конкретных видов микроорганизмов различаются [5].

Таким образом, использование метана для получения белка одноклеточных имеет ряд преимуществ по сравнению с жидкими углеводородами: большие запасы природного газа, хорошая его транспортабельность, возможность получения готового продукта без дополнительной очистки от субстрата. Кроме того, также решается проблема утилизации «свалочного газа», что несет в себе положительный экологический эффект в части уменьшения «парникового эффекта» в целом.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Вавилин В.А., Локшина Л.Я., Ножевникова А.Н., Калюжный С.В. Свалка как возбудимая среда. — URL: www.cogeneration.ru

[2] Грачева И.М. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и жиров / И.М. Грачева, И.Н. Гаврилова, Л.А. Иванова. — М.: Пищевая промышленность, 1980.

[3] Barlaz M.A., Ham R.K., Schaefer D.M. // Crit. Rev. Environ. Control. — 1990. — V. 19. — P. 557—584.

[4] Денисов А.К. Кормовой дрожжевой белок: состав и свойства // Животноводство России. — 2007. — № 3. — С. 5—8.

[5] Sheehan B.T. Production of bacterial cells from methane / B.T. Sheehan, M.J. Johnson // Appl. Microbiol. — 1971.

LITERATURA

[1] Vavilin V.A., Lokshina L.Ya., Nozhevnikova A.N., Kalyuzhnyj S.V. Svalka kak vozbudimaya sreda. — URL: www.cogeneration. ru

[2] Gracheva I.M. Texnologiya mikrobnyx belkovyx preparatov, aminokislot i zhirov/ I.M. Gra-cheva, I.N. Gavrilova, L.A. Ivanova. — M.: Pishhevaya promyshlennost’, 1980.

[3] Barlaz M.A., Ham R.K., Schaefer D.M. // Crit. Rev. Environ. Control. — 1990. — V. 19. — P. 557—584.

[4] Denisov A.K. Kormovoj drozhzhevoj belok: sostav i svojstva // Zhivotnovodstvo Rossii. — 2007. — № 3. — S. 5—8.

[5] Sheehan B.T. Production of bacterial cells from methane / B.T. Sheehan, M.J. Johnson // Appl. Microbiol. — 1971.

THE SYNTHESIS OF FEED PROTEIN FROM METHANE OF A LANDFILL GAS’S

T.V. Liubinskaya, V.S. Orlova, V.S. Lyubinsky

People’s Friendship University of Russia

Podolskoe shosse, 8/5, Moscow, Russia, 113093

This article considers a method of getting of feed protein from methane as the most important method to solve a problem of animal industry.

Key words: biogas, emission of biogas, «greenhouse» effect, alternative sources of energy, landfill gas, feed protein.

Корма для свиней: питательность и компоненты — Agrovesti.net

Процесс откорма свиней должен основываться на высоких приростах живой массы при низких затратах кормов.

Для жизнедеятельности, роста и производства молока свиноматке требуются:

Энергия
Протеин (аминокислоты)
Минеральные вещества
Витамины
Клетчатка
Жировые отложения

Чтобы иметь наиболее прибыльное производство свинины, корм должен быть сбалансирован по питательным элементам и скармливаться свиньям в зависимости от их массы и возраста, а для свиноматок — в зависимости от периода супоросности. Содержание питательных элементов на корм. ед. приводится в таб. 1.

Таблица № 1.

Животные	Свиноматки и хряки		Поросята на доращивании и откорме
	Супоросность День 0-84	Поздняя супоросность, период лактации, холостой период и хряки	5-20 кг	20-30 кг	30-40 кг	70-120 кг
Усвояемый протеин, г	100	100	138,8	119,3	120,6	90,18
Всего лизина, г	5,7	5,7	8,5	6,9	6,9	4,92
Всего метионин + цистин, г	3,4	3,4	5,1	4,1	4,2	2,95
Кальций, г	8,3	8,4	7,8	7,3	7,2	6,4
Фосфор, г	7,1	6,8	6,1	6,0	5,6	5,32
Витамин А, МЕ	5,4	5,5	4,4	3,5	3,1	2,1
Витамин Д, МЕ	0,5	0,5	0,4	0,3	0,3	0,21
Витамин Е, мг	39,2	39,0	30,0	26,7	27,2	22,80
Витамин В5, мг	77,1	77,1	38,8	53,3	53,9	45,6
Витамин В3, мг	22,1	21,9	15,0	13,3	13,3	11,03

Компоненты кормов можно разделить на:

Компоненты, поставляющие энергию (зерно, кукуруза, жир).
Протеиносодержащие компоненты (обрат, соевая мука, посевной горох, рапсовая мука, подсолнечниковая мука, белый или синий сладкий люпин, рыбная мука, бобы, дрожжи, мясокостная мука, кровяная мука).
Сочные корма (картофель, свекла, капуста, трава и силос). Эти компоненты наиболее трудноперевариеваемы и постоянно их можно использовать для кормления супоросных свиноматок и поросят а откорме, особенно при весе свыше 70 кг.
Другие составляющие (пищевые отходы, отходы от пивоваренной промышленности, промышленные протеиносодержащие отходы, отходы мясокомбинатов).

Ячмень: Очень хороший компонент для включения его в корм всех групп свиней. Относительно низкое содержание протеина, поэтому протеин следует вводить дополнительно.

Овес: Может быть использован для всех групп свиней, но из-за низкого содержания энергии его количество следует ограничить до 1/3 ото всего корма, скармливаемого отъемышам и поросятам на доращивании.

Пшеница: Хороший компонент для всех групп свиней, богата энергией, но мало протеина и не слишком хорошее соотношение между аминокислотами. Благодаря высокому проценту энергии пшеница особенно хороша для добавления в корм подсосных свиноматок, отъемышей, поросят на доращивании. Если пшеница является основным источником энергии, необходимо обеспечить ее структуру (размер частиц зерна после размола) в корме, используя в мельнице сито 3,5 — 4 мм, потому что пшеница очень быстро может превратиться в мелкий порошок. Можно также использовать роликовый пресс. Хорошие результаты получают при смешивании 1/3 овса и 2/3 пшеницы, поскольку смесь эта аналогична ячменю по содержанию энергии и клетчатки.

Рожь: Из-за содержания в ней замедлителей роста ее нечасто используют для кормления свиней. В небольших количествах можно добавлять в корм для свиноматок, в корме поросят на откорме рожь может составлять 40 %. Очень низок процент содержания аминокислот.

Тритикале: Является гибридом ржи и пшеницы. Свойства тритикале также представляют собой нечто среднее между рожью и пшеницей, ее можно включать до 1/3 в корм всех групп свиней. Улучшенные сорта превосходят по качеству даже пшеницу.

Кукуруза: Высокое содержание энергии, низкое содержание протеина, особенно мало лизина, можно включать до 50% в корм всех групп свиней.

Жир: В данном компоненте абсолютно отсутствует протеин. Различается животный жир (энергетическая ценность — 2,8-3 кг ячменя приравнивается к 1 кг жира) и растительный жир (энергетическая ценность — 3-3,3 кг ячменя на 1 кг жира). При подготовке корма для подсосных свиноматок и отъемышей практически невозможно обойтись без жира. Жир в норме можно получить путем ввода растительного жмыха с содержанием 6-10% жира.

Обрат: Ценный источник протеина. Если он имеется в наличии, то его следует в первую очередь давать отъемышам. Но, конечно, обрат можно давать всем группам свиней.

Соевая мука: В том случае, когда она правильно тостирована, является очень ценным источником протеина, имеет высокое содержание незаменимых аминокислот. Может служить основным источником протеина для всех групп свиней за исключением отъемышей.

Горох: Обязательно должен быть посевным. По содержанию протеина горох находится между зерном и настоящими «протеиновыми» кормами. Низкое содержание метионина. Следует использовать только в корме для свиноматок, но ввод гороха не должен превышать 10% из-за опасности снизить плодовитость. Для других групп свиней горох можно использовать в возрастающей пропорции, доводя до 40% у поросят на откорме.

Сладкие сорта люпина: Очень ценный источник протеина. Не следует использовать для свиноматок, но до 15 % можно включать в корм для поросят на доращивании и на откорме. Можно использовать белые и желтые сорта люпина.

Семена рапса: Должны использоваться низкоалкалоидные сорта, потому что другие сорта содержат вещества, замедляющие рост свиней. Следует использовать в виде шрота или жмыха, но также возможно скармливание цельных семян. Для отъемышей шрот и жмых можно вводить в корм в количестве 5 %, для всех остальных групп — до 12 %. Цельные семена рапса можно вводить в виде жмыха в корм для свиноматок, в малых количествах — для отъемышей позднего периода, 5-10 % — для поросят на доращивании и на откорме. Семена дают много масла, поэтому их не следует рекомендовать при выращивании постной свинины, поскольку из-за масла сало станет жестким. Семена рапса можно перемолоть вместе с зерном в обычной мельнице.

Подсолнечниковая мука: Имеет более высокое содержание клетчатки и низкое содержание лизина по сравнению с соевой мукой, на вкус — немного горьковата. Подсолнечник, частично не очищенный от шелухи, не слишком подходит для пищеварительной системы свиней, его можно использовать для свиноматок и для поросят на откорме/доращивании, включая в рацион не более 10 %.

Рыбная мука: Имеет очень высокое содержание и хороший состав аминокислот. При ее хорошем качестве и если нет возможности вводить в рацион молочные продукты, рыбную муку можно включать до 12 % в корм отъемышей. Рыбную муку не следует включать в рацион свиней на доращивании/откорме. Это слишком дорого и может привести к появлению привкуса рыбы в мясе и сале убойных животных. Рыбная мука, конечно же, является прекрасным кормом для свиноматок. Лактирующим свиноматкам это прибавляет аппетит, но опять следует заметить, что кормить свиноматок рыбной мукой слишком дорого.

Бобы: кормовые (конские) бобы имеют более высокое содержание аминокислот по сравнению с горохом, но относительно беднее по содержанию метионина. Конские бобы не должны использоваться для кормления свиноматок, т.к. они подавляют половую функцию и лактацию. Конские бобы могут быть использованы в качестве корма для подросших отъемышей, а так же для свиней на доращивании и откорме в объеме до 20 %.

Дрожжи: Сухие дрожжи имеют высокое содержание аминокислот. Они также являются хорошим источником метионина и треонина. Сухие дрожжи могут включаться во все рационы кормления в объеме до 5 %.

Мясокостная мука: Производится в различных вариантах. Мясокостная мука хорошего качества является богатым источником аминокислот, кальция и фосфора. В некоторых случаях она поставляется с высоким содержанием золы (такие элементы как Са, Р, Na, Fe). Может быть включена в корм для свиноматок, свиней на доращивании и откорме в объеме до 5 %. Нежелательно использовать для маленьких отъемышей.

Кровяная мука: Имеет высокое содержание аминокислот, но очень плохое соотношение между лейцином и изолейцином. Может быть включена в корм для свиноматок, свиней на доращивании и откорме в объеме 2-3 %.

Картофель: Состоит в основном из воды и крахмала, а также небольшого количества протеина хорошего качества. Беден минеральными веществами. Картофель должен проходить тепловую обработку. Является очень хорошим кормом для супоросных свиноматок — при добавлении необходимых минеральных веществ — и для свиней на откорме. Картофель, прошедший тепловую обработку, может включаться и в другие рационы кормления при добавлении необходимых минеральных элементов и протеина.

Корнеплоды: Сахарная свекла или кормовая свекла имеют высокое содержание протеина и минеральных элементов. Могут использоваться для супоросных свиноматок — при добавлении минералов — и для свиней на откорме весом свыше 70 кг.

Трава: Свежая трава хорошо поедается супоросными свиноматками. Она имеет высокое содержание воды, достаточное количество протеина, высокое содержание клетчатки, биологически активных веществ и некоторые витамины (провитамин А), но ей недостает минеральных элементов. Ранее рекомендовалось давать свежую траву молодым ремонтным свинкам для стимуляции охоты. Сено же является худшим по качеству кормом для свиней.

Силос: Травяной силос, силос из зеленой массы корнеплодов и силос из зеленой массы зерновых может использоваться для супоросных свиноматок, а при добавлении минеральных элементов для свиней на откорме, но слишком большое количество силоса может повлиять на цвет сала свиней на откорме.

Пищевые отходы: Должны проходить тщательную тепловую обработку перед использованием из-за риска переноса заболеваний, например, чумы свиней. Обычно высокое содержание жира и соли — в результате плохого баланса питания человека! Необходимо проводить дополнительные анализы, т.к. состав может значительно варьироваться. Лучше использовать для свиней на откорме в объеме до 25-30%, до 15% в рационе свиней на доращивании.

Отходы пивоваренной промышленности: Отходы производства пива, инсулина и спирта. Очень высокое содержание воды, высокое содержание протеина, низкое содержание минеральных элементов за исключением фосфора. Состав может меняться, поэтому необходимы дополнительные анализы. Могут включаться в рацион всех животных, кроме отъемышей, в объеме 10-25 %. Должны содержаться в специальном резервуаре и быть использованы в течение недели, т.к. в противном случае начнется процесс ферментации.

Промышленные протеиносодержащие отходы: Обычно отходы от производства, продуктов микробиального синтеза. Использованные микроорганизмы применяются на корм скоту. Очень высокое содержание протеина. Так как состав продукта может меняться, то до принятия решения о включении его в рацион питания животных необходимо провести анализы, сравнить содержание аминокислот, цен и удобство применения.

Отходы производства скотобоен: Обычно содержат большое количество жира. Необходимы анализы (см. комментарии по промышленным отходам).

Если это возможно, то образцы для анализов должны отбираться из всех кормов, используемых для животных, т.к. результаты анализов помогут составить оптимальные рационы для различных групп свиней.

Производство рекомбинантного промышленного белка с использованием культур клеток ячменя

Реферат

Использование производства белка на основе рекомбинантной ДНК с использованием генетически модифицированных растений может обеспечить воспроизводимое, постоянное качество, безопасность, отсутствие компонентов животного происхождения, отслеживание происхождения и стоимость — эффективный источник промышленных белков, необходимых в больших количествах (тысячи метрических тонн) и по низкой цене (ниже 100 долларов США за кг). Целью этой работы было продемонстрировать возможность использования суспензионной культуры клеток ячменя для поддержки своевременного тестирования генетических конструкций и ранней характеристики продукта для обнаружения, например, посттрансляционных модификаций в промышленном белке, вызванных выбранной рекомбинантной системой.Для этого исследования ген цепи альфа 1 (CIa1) человеческого коллагена I, кодирующий полную спиральную область CIa1, оптимизированную для экспрессии однодольных, сливали с его N- и C-концевыми телопептидами и с последовательностями, кодирующими пептид фибритина фолдона бактериофага Т4. Накопление CIa1 было направлено в эндоплазматический ретикулум (ER) путем слияния гена CIa1 с последовательностью ER-управляющего сигнального пептида и сигнала удержания ER HDEL. Затем конструкцию, содержащую ген CIa1, вводили в незрелые полуэмбрионы ячменя или клетки ячменя путем бомбардировки частицами.Трансгенные клетки ячменя, полученные в результате этих трансформаций, выращивали в виде суспензионных культур в колбах и в биореакторе Wave, продуцирующем CIa1, подобный CIa1, очищенному из дрожжей Pichia pastoris на основе вестерн-блоттинга, анализа устойчивости к пепсину и масс-спектроскопии. Уровни внутриклеточного накопления CIa1, полученного из культуры клеток ячменя, находились в диапазоне от 2 до 9 мкг / л, что свидетельствует о необходимости дальнейшего совершенствования процесса с целью использования этой технологии в качестве материала для разработки продуктов.

Ключевые слова

Коллаген

Гетерологичная экспрессия

Культура клеток ячменя

Hordeum vulgare

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Цитирующие статьи

Производство белков из растений — Промышленные процессы для функциональных ингредиентов

По мере роста цен на белки, извлеченные из животных источников, белки, извлеченные из сои , пшеницы, гороха, риса, рапса и т. Д.Набирают интерес как пищевые добавки, так и функциональные ингредиенты. Сегодня многие компании ищут новые возможности, либо повышая ценность своих сточных вод, либо разрабатывая новые приложения для альбуминов, глобулинов, глютелинов, проламинов, вицелина, бобовых и т. Д.

НАЧИНАЙТЕ НА ПРАВИЛЬНОМ ТУРЕ, ПРОИЗВОДИТЕ ПЕРВЫЕ КИЛОСЫ И СТАНЬТЕ ПРОМЫШЛЕННЫМ

Благодаря 40-летнему опыту проектирования промышленных производств от НИОКР до ввода в эксплуатацию, мы можем помочь вам определить наиболее адаптированный процесс для вашего продукта.Чтобы ограничить риски и проверить, представляет ли ваш продукт ожидаемый интерес, может быть безопаснее изготовить некоторые образцы в промышленных условиях до инвестирования. Для этого мы можем предоставить вам услуги по производству образцов в сочетании с расширенными аналитическими возможностями.

Затем мы можем поддержать вас с помощью нашей проверенной методологии управления проектами , чтобы довести ваш проект от концепции до промышленного масштаба по производству растительного белка.

УНИКАЛЬНЫЙ ПРОДУКТ, УНИКАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Поиск наиболее эффективного способа очистки может быть очень сложной задачей, если цель состоит в том, чтобы произвести новый продукт промышленным и экологически безопасным способом.

Мы можем помочь вам разработать производственный процесс на основе проверенных промышленных технологий.

Ионообменные технологии Applexion ™ предоставят вам решения по деминерализации, улавливанию и очистке в зависимости от заряда вашего белка. Наши адсорбционные технологии могут быть использованы для улучшения органолептических свойств вашего продукта за счет удаления запахов, цвета и вкуса.

Наша хроматография Applexion ™ SSMB ( Sequential Simulated Moving Bed ) — лучший выбор для фракционирования и обогащения фракций .Его можно использовать для восстановления наиболее ценной части вашего продукта, при этом он очень рентабелен по сравнению с другими альтернативами, без использования каких-либо химикатов.

Для достижения очень высокой чистоты, как правило, для фармацевтического или клинического применения, мы также можем предоставить вам наши растворы Prochrom®-Bio для хроматографии , обычно используемые для очистки белков в фармацевтической и биофармацевтической промышленности.

Очистка рекомбинантного белка для промышленного использования

Фарида Юсоф

Глава

Первый онлайн: 06 января 2015 г.

1 Цитаты
1.4k Загрузки

Abstract

В этой статье делается попытка рассмотреть методы, обычно используемые для очистки рекомбинантного белка, предназначенного для промышленного использования. В начальной части этого обзора кратко описывается выбор систем экспрессии, доступных для производства рекомбинантного белка, и на основе сделанного выбора обсуждаются методы, используемые для сбора образцов. Также обсуждается метод подготовки образцов перед стадией очистки, который включает осветление и сохранение стабильности представляющего интерес белка.Обсуждаются также методы обнаружения и количественного определения белков, поскольку эти два этапа необходимы для успеха любых этапов очистки. За этим следует несколько стратегий очистки, в которых особое внимание уделяется очистке меченого рекомбинантного белка. Также предлагаются два дополнительных метода очистки, а именно: обычная колоночная хроматография и водные двухфазные системы (ATPS), которые можно применять как к меченному, так и к немаркированному белку. ATPS обладает рядом преимуществ, включая возможность масштабирования и непрерывную работу, которые полезны при очистке в промышленных масштабах.Также выделены общие проблемы, с которыми сталкиваются при очистке рекомбинантных белков в более высоких или промышленных масштабах. Наконец, в этой статье говорится, что перед тем, как можно будет использовать какую-либо очистку белка в промышленных масштабах, необходимо прояснить и решить некоторые вопросы, в том числе ее экономическую жизнеспособность, соблюдение нормативных требований и экологичность.

Ключевые слова

Аффинные метки Водное двухфазное разделение Хроматографическое осветление Обессоливание Экспрессия рекомбинантного белка Внеклеточная глутатион-S-трансфераза Иммуноанализы Внутриклеточный мальтозосвязывающий белок Электрофорез в полиакриламидном геле SDS Седиментация Рекомбинантный белок с тегами

для проверки доступа.

Ссылки

1.
Healthcare G (2009) Справочник по очистке рекомбинантных белков: принципы и методы. GE Healthcare, Упсала
Google Scholar
2.
Юсоф Ф. (2011) Экспериментальные методы экстракции и очистки белков в современной биотехнологической инженерии. IIUM Press, Куала-Лумпур, стр. 11–24
Google Scholar
3.
Принц К., Смит М. (2004) Расширение масштабов процесса очистки. Методы Mol Biol 244: 463–480
PubMedGoogle Scholar
4.
Chaga G, Bochkariov DE, Jokhadze GG, Hopp J, Nelson P (1999) Природный полигистидиновый аффинный тег для очистки рекомбинантных белков на агарозе, сшитой кобальт (II) -карбоксиметиласпартатом. J Chromatogr A 864: 247–256
CrossRefPubMedGoogle Scholar
5.
Purbey PK, Jayakumar PC, Deepalakshmi PD, Patole MS, Galande S (2005) вектор слияния GST с сайтом расщепления каспазы-6 для удаления слитого тега во время колоночная очистка. Биотехники 38 (3): 360, 362, 364 passim
CrossRefPubMedGoogle Scholar
6.
Smith DB, Johnson KS (1988) Одностадийная очистка полипептидов, экспрессированных в
Escherichia coli
в виде слияния с глутатион-S-трансферазой. Gene 67: 31–40
CrossRefPubMedGoogle Scholar
7.
Эндрюс Б.А., Асенджо Дж.А. (2010) Теоретическая и экспериментальная оценка гидрофобности белков для прогнозирования поведения их распределения в водных двухфазных системах: обзор. Sep Sci Technol 45: 2165–2170
CrossRefGoogle Scholar
8.
Rito-Palomares M (2004) Практическое применение водного двухфазного разделения для разработки процессов восстановления биологических продуктов. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 807: 3–11
CrossRefPubMedGoogle Scholar
9.
Raja S, Murty VR, Thivaharan V, Rajasekar V, Ramesh V (2011) Водные двухфазные системы для восстановления биомолекул— Обзор. Sci Technol 1 (1): 7–16
CrossRefGoogle Scholar
10.
Hatti-Kaul R (2000) Водная двухфазная система.Методы в биотехнологии, методы и протоколы. Humana Press, New Jersey
CrossRefGoogle Scholar
11.
Arnau J, Lauritzen C, Petersen GE, Pedersen J (2006) Современные стратегии использования аффинных меток и удаления меток для очистки рекомбинантных белков. Protein Expr Purif 48: 1–13
CrossRefPubMedGoogle Scholar
12.
Rajan SS, Lackland H, Stein S, Denhardt DT (1998) Наличие N-концевой полигистидиновой метки способствует стабильной экспрессии нестабильного N-конца. домен мышиного тканевого ингибитора металлопротеиназы-1 в
Escherichia coli
.Protein Expr Purif 13: 67–72
CrossRefPubMedGoogle Scholar
13.
Sun QM, Chen LL, Cao L, Fang L, Chen C, Hua ZC (2005) Улучшенная стратегия высокоуровневого производства человеческого вазостатина120– 180. Biotechnol Prog 21: 1048–1052
CrossRefPubMedGoogle Scholar
14.
Tang W., Sun ZY, Pannell R, Gurewich V, Liu JN (1997) Эффективная система для производства рекомбинантного активатора плазминогена урокиназного типа. Protein Expr Purif 11: 279–283
CrossRefPubMedGoogle Scholar
15.
Mayer A, Sharma SK, Tolner B, Minton NP, Purdy D, Amlot P et al (2004) Модификация иммуногенного эпитопа на терапевтическом белке: шаг к улучшенной системе антитело-направленной ферментной пролекарственной терапии (ADEPT). Br J Cancer 90: 2402–2410
PubMedCentralPubMedGoogle Scholar
16.
Chen H, Xu Z, Xu N, Cen P (2005) Эффективное производство растворимого гибридного белка, содержащего человеческий бета-дефенсин-2 в
E coli
бесклеточная система.J Biotechnol 115: 307–315
CrossRefPubMedGoogle Scholar
17.
Dyson MR, Shadbolt SP, Vincent KJ, Perera RL, McCafferty J (2004) Производство растворимых белков млекопитающих в
Идентификация белка Escherichia coli особенности, которые коррелируют с успешным выражением лица. BMC Biotechnol 4:32
CrossRefPubMedCentralPubMedGoogle Scholar
18.
Hammarstrom M, Hellgren N, van Den Berg S, Berglund H, Hard T (2002) Быстрый скрининг для улучшения растворимости малых белков человека, продуцируемых в виде слитых белков в
Escherichia coli
.Protein Sci 11: 313–321
CrossRefPubMedCentralPubMedGoogle Scholar
19.
Nallamsetty S, Waugh DS (2006) Белки, повышающие растворимость, MBP и NusA играют пассивную роль в сворачивании своих партнеров по слиянию. Protein Expr Purif 45: 175–182
CrossRefPubMedGoogle Scholar
20.
Wang X, Campoli M, Ko E, Luo W., Ferrone S (2004) Повышение реактивности scFv-фрагмента с антигенами-мишенями в анализах связывания после смешивания с антигенами -метка моноклональных антител.J Immunol Methods 294: 23–35
CrossRefPubMedGoogle Scholar
21.
Chant A, Kraemer-Pecore CM, Watkin R, Kneale GG (2005) Присоединение гистидиновой метки к минимальному белку цинкового пальца в
Aspergillus nidulans
ген регуляторного белка AreA вызывает конформационные изменения в сайте связывания ДНК. Protein Expr Purif 39: 152–159
CrossRefPubMedGoogle Scholar
22.
Goel A, Colcher D, Koo JS, Booth BJ, Pavlinkova G, Batra SK (2000) Относительное положение гексагистидиновой метки влияет на связывающие свойства опухоли -ассоциированная одноцепочечная конструкция Fv.Biochim Biophys Acta 1523: 13–20
CrossRefPubMedGoogle Scholar
23.
Kim KM, Yi EC, Baker D, Zhang KY (2001) Посттрансляционная модификация N-концевой метки His препятствует кристаллизации дикой природы. -типные и мутантные домены Sh4 из тирозинкиназы src курицы. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 57: 759–762
CrossRefPubMedGoogle Scholar
24.
Cadel S, Gouzy-Darmon C, Petres S, Piesse C, Pham VL, Beinfeld MC, et al (2004) Экспрессия и очистка крысы рекомбинантная аминопептидаза B, секретируемая из клеток насекомых, инфицированных бакуловирусом.Protein Expr Purif 36: 19–30
CrossRefPubMedGoogle Scholar
25.
Fonda I, Kenig M, Gaberc-Porekar V, Pristovaek P, Menart V (2002) Прикрепление гистидиновых меток к рекомбинантному фактору некроза опухоли-альфа радикально меняет его свойства. Sci World J 2: 1312–1325
CrossRefGoogle Scholar
26.
Smyth DR, Mrozkiewicz MK, McGrath WJ, Listwan P, Kobe B (2003) Кристаллические структуры гибридных белков с тегами большого сродства. Protein Sci 12: 1313–1322
CrossRefPubMedCentralPubMedGoogle Scholar
27.
Ferreira CG, Epping M, Kruyt FA, Giaccone G (2002) Апоптоз: цель терапии рака. Clin Cancer Res. 8: 2024–2034
PubMedGoogle Scholar
28.
Liu XQ (2000) Белок-сплайсинговый интеин: генетическая подвижность, происхождение и эволюция. Annu Rev Genet 34: 61–76
CrossRefPubMedGoogle Scholar
29.
Humphries HE, Christodoulides M, Heckels JE (2002) Экспрессия белка внешней мембраны класса 1 Neisseria meningitidis в
Escherichia coli с помощью саморасщепляемого тега аффинности.Protein Expr Purif 26: 243–248
CrossRefPubMedGoogle Scholar
30.
Sun Z, Chen J, Yao H, Liu L, Wang J, Zhang J, et al (2005) Использование мини-интеина, полученного из Ssp dnaB, в качестве партнер слияния для получения рекомбинантного натрийуретического пептида головного мозга человека в
Escherichia coli
. Protein Expr Purif 43: 26–32
CrossRefPubMedGoogle Scholar
31.
Paul R, Bosch FU, Schafer KP (2001) Сверхэкспрессия и очистка флаводоксина Helicobacter pylori и индукция специфической антисыворотки у кроликов.Protein Expr Purif 22: 399–405
CrossRefPubMedGoogle Scholar
32.
Mao H (2004) Саморасщепляемый слитый сортаз для одностадийной очистки свободных рекомбинантных белков. Protein Expr Purif 37: 253–263
CrossRefPubMedGoogle Scholar
33.
Asenjo JA, Andrews BA (2011) Водные двухфазные системы для разделения белков: перспектива. J Chromatogr A 1218: 8826–8835
CrossRefPubMedGoogle Scholar
34.
Albertsson PA (1986) Разделение клеточных частиц и макромолекул: разделение и очистка биомолекул, клеточных органелл, мембран и клеток в двухфазных водных полимерных системах и их использование в биохимическом анализе и биотехнологии.Wiley, New York
Google Scholar

Информация об авторских правах

Авторы и аффилированные лица

1. Группа исследований биомолекулярной и биотехнологической инженерии, Отдел биотехнологической инженерии, Инженерный факультет Международного исламского университета Малайзии, Малайзия, Куала-Лумпур, Малайзия,

Оценка трех промышленных штаммов Escherichia coli в периодическом культивировании с подпиткой при производстве белка SOD высокого уровня | Microbial Cell Factories

Экспериментальная установка культивирования

Ключевой целью этой работы было оценить влияние экспрессии белка на основе Т7 в трех различных E.coli с точки зрения роста, производительности, качества продукции и стабильности системы. Два штамма K – 12 RV308 (DE3) (генотип: lacI q-, su-, Δ lacX74 , gal , IS II :: OP308, strA, (DE3)) и HMS174 (DE3) (генотип: F ^—, recA1 , hsdR (r _K12 ^— m _K12 ⁺) (Rif ^R) (DE3)) и штамм B BL21 (DE3) ( генотип: F ^—, dcm , ompT , hsdS (r _B — m _B -), gal, (DE3)) культивировали во время экспрессии кодируемой плазмидой (pET30a ) рекомбинантная SOD в экспоненциальном культивировании с подпиткой и ограничением глюкозы при скорости роста 0.1 ч. ^-1. В этом исследовании были использованы следующие системы экспрессии: E. coli BL21 (DE3) (pET30aSOD), E. coli HMS174 (DE3) (pET30aSOD) и E. coli RV308 (DE3) (pET30aSOD). В дальнейшем эти системы обозначаются как BL21, HMS174 и RV308 соответственно. Чтобы вызвать очень высокие уровни экспрессии рекомбинантных генов, мы применили полную индукцию за один импульс с использованием изопропил-β-D-1-тиогалактопиранозида (IPTG) за одно удвоение после начала кормления. В отличие от обычных промышленных процессов, мы выполнили раннюю индукцию синтеза рекомбинантного белка, чтобы обеспечить более продолжительное время наблюдения за хозяевами во время фазы продукции.Поэтому был выбран экспериментальный план для детального мониторинга реакций клетки-хозяина на сильную экспрессию рекомбинантного белка в условиях подпитки в течение периода трех поколений (время удвоения, 21 час). Все культивирования проводились в трех экземплярах, и образцы отбирались с часовыми интервалами для всестороннего анализа автономными методами, включая определение оптической плотности (OD600), количества клеток, жизнеспособности клеток, размера клеток с помощью сортировки клеток с активацией флуоресценции (FACS) , и стабильность системы (Koch-plating).Аликвоты образцов также хранили для последующего анализа выхода продукта, распределения между фракциями растворимого и нерастворимого белка (качество продукта), числа копий плазмиды (PCN), уровня гуанозинтетрафосфата (ppGpp) и определения метаболитов (ацетат, формиат, пируват и др.) и глюкоза) в супернатанте культурального бульона. Анализ метаболитов в сочетании с анализом отходящих газов на O2 и CO2 также позволил рассчитать массовые балансы. Все эти анализы использовались для характеристики реакций клетки-хозяина, запускаемых экспрессией рекомбинантного гена, и способности этих трех штаммов продуцировать SOD.

Рост клеток

Фактический коэффициент выхода глюкозы (Yx / s) каждого штамма определяли во время неиндуцированной фазы процесса. Y _{X / S} был рассчитан с 0,40 г сухой массы клеток (CDM) на 1 г глюкозы для BL21 и RV308 и 0,34 г CDM на 1 г глюкозы для HMS174, теоретически давая 441,5 г CDM для каждого BL21 и RV308 и 372,3 г CDM для HMS174 из общего количества ~ 1100 г глюкозы, полученного во время процесса. Этот теоретический выход биомассы сравнивали с измеренным CDM каждого хозяина.

Анализ образования биомассы и скорости роста

Анализ CDM во время культивирования показал различные курсы биомассы трех хозяев, а также отклонения от рассчитанного специфического CDM после индукции синтеза рекомбинантного белка (рис. 1A, C и E). Каждый штамм демонстрировал снижение скорости роста вскоре после индукции (рис. 1B, D и F). BL21 и HMS174 демонстрировали внезапное снижение скорости их роста после индукции в седьмой час кормления, в то время как RV308 поддерживал постиндукционный клеточный рост в течение четырех часов дольше.HMS174 не возобновлял рост клеток; скорость роста упала до нуля и оставалась равной нулю до конца культивирования (рис. 1D). Напротив, рост BL21 и RV308 возобновился на более поздней стадии процесса (14-час подачи; рис. 1B и F). В конце процесса BL21 и RV308 достигли аналогичного CDM (317 ± 7 и 317 ± 2 г CDM, соответственно), в то время как HMS174 был ниже (57 ± 1 г CDM). Эти значения были ниже расчетного общего CDM на 28% для BL21 и RV308 и на 85% для HMS174.

Рисунок 1

Сухая масса клеток и скорость роста. Измеренная сухая масса клеток (CDM) (среднее значение и стандартная ошибка среднего) и теоретически достижимая CDM для ( A ) BL21, ( C ) HMS174 и ( E ) RV308. Теоретический CDM был рассчитан с постоянными коэффициентами выхода 0,34 г / г для HMS174 и 0,40 г / г для BL21 и RV308. Измеренные скорости роста хозяев во время фазы подпитки (среднее значение ± стандартная ошибка среднего) показаны для ( B ) BL21, ( D ) HMS174 и ( F ) RV308.Синтез рекомбинантного белка индуцировали в седьмой час кормления.

Баланс углерода (C)

Чтобы выяснить различия в росте и использовании углерода трех штаммов, были рассчитаны балансы углерода (Таблица 1). Элементный состав биомассы E. coli (CH _1,77 O _0,49 N _0,24) был получен из литературы и применен для всех трех хозяев [22, 23]. Поглощение углерода, полученного через глюкозу, сравнивали с биомассой и метаболитами, образующимися в процессе.В полностью определенной системе весь поставляемый углерод можно найти в компонентах, производимых в процессе. В дополнение к углеродному балансу всего процесса (время подачи 0–28), отдельные балансы углерода были рассчитаны для трех фаз процесса, чтобы изучить различную кинетику роста трех хозяев. Фаза I была неиндуцированной частью процесса (часы подачи 0–7), фаза II была периодом производства (часы подачи 7–16), а фаза III была заключительной частью процесса (часы подачи 16 –28).

Таблица 1 Углеродный баланс культивирования HMS174, RV308 и BL21 для всего процесса и отдельных фаз процесса (неиндуцированная фаза, производственная фаза и конечная фаза)

Во время фазы I аналогичные результаты наблюдались для трех хозяев (таблица 1).Предоставленный углерод был в основном преобразован в биомассу и диоксид углерода, но небольшая часть глюкозы (ниже 10%) не была обнаружена ни в каких конкретных измеренных соединениях. В фазе II (время подачи 7–16 часов) образование биомассы HMS174 было значительно снижено; только 11% C было выведено в биомассу, 53% — в CO ₂, и около 36% C не было отнесено к измеренным метаболитам. Для двух других штаммов балансы углерода не показали больших отклонений между предоставленным и обнаруженным углеродом; фракции неприписываемого углерода (~ 12%) были лишь немного выше после индукции по сравнению с неиндуцированной фазой.Во время фазы III (время кормления 16–28) ситуация с HMS174 была еще хуже; потреблялось только 31% глюкозы, полученной во время фазы кормления, почти 54% этого углерода нельзя было отнести к измеренным метаболитам, и биомасса не производилась вообще. Следовательно, в ферментационном бульоне HMS174 присутствовали высокие концентрации глюкозы. Напротив, в супернатанте культивирования RV308 и BL21 не было обнаружено остаточной глюкозы; при этом штаммы росли согласно предусмотренному режиму кормления.

Продукция рекомбинантного белка супероксиддисмутазы

Из-за различий в поведении роста трех штаммов, продукцию белка контролировали только в течение первых девяти часов после индукции, чтобы обеспечить справедливое сравнение конкретных производственных возможностей трех хозяев. Кроме того, конечный образец каждого штамма был определен количественно, чтобы дополнительно охарактеризовать процессы, свойства экспрессии белка и протеолитическую активность в каждой системе.

Выход белка и кинетика образования

Наивысшее содержание специфического продукта (СОД) в BL21 и HMS174 было обнаружено через восемь часов после индукции (213 ± 3 и 201 ± 3 мг / г, соответственно) (рис. 2А).Для RV308 наибольшее удельное количество (170 ± 3 мг / г) было измерено через семь часов после индукции. Через девять часов после индукции выход специфического продукта начал снижаться для всех хозяев. Специфические скорости образования рекомбинантного белка (qP) вели себя одинаково для всех штаммов, повышаясь до максимальных значений ~ 40 мг / г / ч через два часа после индукции и снижаясь до нуля в течение одного времени удвоения (7 часов) индукции (рис. 2Б).

Рисунок 2

Синтез рекомбинантного белка SOD. ( A ) Общий (IB и растворимый) выход специфического рекомбинантного белка, ( B ) скорость образования специфического продукта (qP), ( C ) нерастворимая фракция SOD и ( D ) растворимая фракция SOD для три штамма (среднее значение ± стандартная ошибка среднего). Индукцию синтеза рекомбинантного белка проводили в 7-й час кормления.

Распределение растворимого и нерастворимого белка

С точки зрения качества продукта все три хозяина были сопоставимы и продуцировали около 80 мг / г CDM растворимой SOD (Рисунок 2D).В 11-й час кормления (индуцированные четыре часа) фракция растворимого белка культивирования HMS174 начала снижаться; при этом количество белка у обоих других хозяев оставалось примерно постоянным во время контролируемой фазы продуцирования.

Наименьшее количество телец включения было обнаружено во время культивирования RV308 с максимальным значением 92 ± 3 мг / г через семь часов после индукции (14-й час кормления) (рис. 2С). BL21 и RV308 показали аналогичное образование нерастворимого продукта до 11-го часа подачи; после этого было измерено снижение удельной продукции RV308 в виде телец включения.HMS174 и BL21 были сходными с точки зрения общего образования телец включения, производя 133 ± 4 и 139 ± 4 мг / г, соответственно, хотя HMS174 не показал образования телец включения в течение до трех часов после индукции (рис. 2C). Это более раннее начало образования телец включения BL21 и RV308 было отражено в более высоких уровнях qP вскоре после индукции (Рисунок 2B).

Соответствующие процентные содержания растворимой SOD составляли приблизительно 50% для RV308 и по 40% для BL21 и HMS174. В целом уменьшение нерастворимой фракции было обнаружено для всех трех хозяев примерно через семь часов после индукции (14-й час кормления) для штамма K-12 RV308 и через восемь часов после индукции (15-ый час кормления) во время культивирования BL21 и Хост HMS174 (рисунок 2C).

Чтобы в целом охарактеризовать процессы и потенциальную протеолитическую активность хозяев по расщеплению белков, фракции растворимых СОД в конце процесса (28-й час кормления) были количественно определены и сравнены с таковыми при 16-часовом кормлении. специфические продуцирования SOD, всего 46,6 мг / г для HMS174, 26,2 мг / г для RV308 и 7,8 мг / г для BL21 в конце процесса, по сравнению с приблизительно 80 мг / г растворимого белка в 16-час подачи корма. Результаты ELISA общее количество протеина растворимой СОД в конце (28 час кормления) показало снижение BL21 на 62% (6.53 г по сравнению с 2,53 г SOD) и 30% в HMS174 (3,74 г по сравнению с 2,66 г), но увеличение на 11% для RV308 (7,47 г по сравнению с 8,25 г).

Характеристика ответа клетки-хозяина на экспрессию рекомбинантного белка

В этом исследовании были изучены различия между тремя хозяевами с точки зрения ответов клеток на экспрессию рекомбинантного гена. Мы проанализировали количество копий плазмиды (PCN), стабильность плазмид, жизнеспособность клеток и уровень клеточного стресса (уровень ppGpp) [24, 25] для каждого штамма, чтобы обеспечить возможность более глубокой оценки и сравнения.

Число копий плазмиды и удерживание плазмиды

Перед индукцией PCN были сопоставимы среди штаммов. После индукции увеличение PCN с 40 до почти 400 плазмид на клетку было обнаружено в течение восьми часов в HMS174. Оба других хозяина проявляли меньшее влияние индукции на репликацию плазмиды, с максимальным PCN ~ 160, измеренным для BL21, и ~ 130 для RV308 (рис. 3A). Процент клеток, несущих плазмиду, определяли по Коху. RV308 и BL21 показали сильное уменьшение количества клеток, несущих плазмиду, с течением времени (рис. 3B).В HMS174 80% клеток были несущими плазмиду в конце процесса, в то время как только 20% клеток, несущих плазмиду, остались в RV308 и ни одного в BL21 (рис. 3B).

Фигура 3

Влияние индукции на клетки, несущие плазмиду. ( A ) Число копий плазмиды на клетку во время фазы продуцирования (среднее значение ± стандартная ошибка среднего) и ( B ) процент клеток, несущих плазмиду, до индукции (7-й час питания), после одного поколения индукции (время кормления 14), и после трех индуцированных генераций (час кормления 28; конец процесса), определяемого методом покрытия по Коху.

Жизнеспособность клеток и количество клеток

Проточная цитометрия выявила очень низкий процент мертвых клеток для всех хозяев. Для RV308 содержание мертвых клеток всегда было ниже 1% (рис. 4A). В HMS174 и BL21 до 3% мертвых клеток было идентифицировано во время индуцированной фазы (время кормления 7–16). До 5% мертвых клеток было обнаружено в конце процесса при культивировании HMS174 (фиг. 4A), в то время как в BL21 количество мертвых клеток снова уменьшилось в ходе культивирования. Измерения проточной цитометрии также продемонстрировали более низкое количество клеток для HMS174 по сравнению с двумя другими хозяевами, особенно в конце процесса (рис. 4B).

Рис. 4

Проточные цитометрические измерения мертвых и жизнеспособных клеток. Проточные цитометрические измерения мертвых клеток ( A, ) и жизнеспособных клеток ( B ) в ходе культивирования (среднее значение ± стандартная ошибка среднего). Индукцию синтеза рекомбинантного белка проводили с IPTG в седьмой час подачи.

Количественная оценка метаболического стресса

Во время культивирования мы измерили нуклеотид ppGpp, эффекторную молекулу, которая коррелирует с метаболической нагрузкой на клетку-хозяин, вызванной продуцированием рекомбинантного белка, и которая отражает уровень метаболического стресса клеток [24–26 ].BL21 и HMS174 показали быстрое повышение концентрации ppGpp вскоре после индукции (фиг. 5). Напротив, RV308 не показал постиндукционных изменений уровня ppGpp. Уровень ppGpp BL21 снова снизился в конце культивирования.

Фигура 5

Анализ нуклеотида ppGpp. Уровень ppGpp анализировали с помощью ВЭЖХ во время периодического культивирования с подпиткой E. coli HMS174, BL21 и RV308 [25]. Представленные данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего. Синтез рекомбинантного белка индуцировали с помощью IPTG в седьмой час кормления.

«Ферментация — будущее альтернативной белковой индустрии»

Отрасль животноводческой белковой отрасли «созрела для разрушения» из-за негативных последствий промышленного сельского хозяйства для окружающей среды, здоровья и благополучия животных, считает некоммерческая организация GFI.

Эти факторы способствуют росту интереса к продуктам растительного происхождения. Группа маркетинговых исследований Markets and Markets прогнозирует, что мировой рынок мяса растительного происхождения вырастет с 3,6 млрд долларов США в 2020 году до 4,2 млрд долларов США к 2021 году, при этом совокупный годовой темп роста составит 17%.AT Kearney прогнозирует, что к 2040 году на культивированные и растительные продукты будет приходиться 60% доли рынка в мировых продажах мяса.

«Во многом это движется не веганами и вегетарианцами мира, а всеядными и флекситарианцами. которые все больше осознают влияние животноводческой отрасли на нашу планету. Это движет созданием этих биомиметиков, в которых вкусовые и сенсорные атрибуты воспроизводятся с использованием различных и более устойчивых источников », — заметил доктор Уэлч .

Но GFI — организация, созданная для поддержки инноваций в области альтернативных белков — считает, что есть предел изменениям, которые люди готовы внести в свой рацион. «Мы можем посоветовать людям есть здоровые блюда, полные зелени, зерен и бобов. Но мы видим, что большинство людей не хотят этого делать », — заметил доктор Уэлч. « Наша теория изменений… заключается в том, чтобы делать то, что хотят люди».

В настоящее время растительные альтернативы мясу, молочным продуктам и яйцам сталкиваются с рядом проблем в рецептуре.Производители продуктов питания работают над созданием продуктов, которые предлагают потребителям тот органолептический профиль, который ассоциируется с продуктами животного происхождения. Однако эти продукты вызывают растущую критику из-за их длинных списков ингредиентов и пищевой ценности.

Выступая на семинаре по ферментации белка, организованном Израильской ассоциацией ферментации, Научным институтом Вейцмана и GFI, доктор Велч предположил, что новые технологии ферментации могут помочь решить эту проблему. Он утверждал, что исследования и разработки в этой области представляют собой «белое пространство» для новаторов в сфере пищевых продуктов.

«Ферментация — это будущее альтернативной белковой индустрии… Развитие передовых технологий ферментации предлагает новаторам в области пищевых продуктов множество возможностей« пустого пространства »в быстрорастущем растительном секторе».

Ферментация — центральная часть растительного и клеточного земледелия

Ферментация может играть важную роль в пространстве альтернативных белков © iStockGettyImages-Nordroden_fermentation
Когда GFI рассматривает альтернативные белки, он разбивает рынок на три основных направления : белки растений, ферментации и культуры клеток животных.
«Ферментация играет ключевую роль в будущем всех этих областей, поскольку она производит автономные источники белка или является технологией, которая может обеспечить ингредиенты и вспомогательные средства для производства мяса на основе панталон и выращивания мяса. В конечном счете, в будущем мы не будем рассматривать эти три технологии как отдельные отраслевые сегменты, а, скорее, как одну большую отрасль », — прогнозирует д-р Велч.
«Конечный продукт, по крайней мере, из категории альтернативных белков, можно разделить на две широкие категории.Одним из них является биомасса, где мы используем продукт всего микроба или клетки для создания большого количества белка, который может быть использован в конечном продукте, или мы можем использовать синтетическую биологию или технологию рекомбинантных белков для производства отдельного функционального белка. ”
Quorn использует ферментацию на крупнейшем в мире предприятии по производству альтернативного мяса © Quorn
В области биомассы инновационные стартапы, такие как Solar Foods и Mycotechnology, используют бактерии для потребления CO2 или другие побочные потоки в качестве сырья для производства белкового ингредиента.
Ферментированные продукты Pure-play включают такие вещи, как микопротеин Куорна, который основан на ферментации грибов в биореакторах в качестве исходного материала для продуктов-аналогов мяса.
Между тем, ряд компаний, включая Perfect Day в США и Legindairy в Германии, используют ферментацию для производства определенных функциональных белков, от молочных белков до яичных белков и желатина.
Ферментация для улучшения вкуса и текстуры растительного происхождения
Ферментация может использоваться для производства ингредиентов, улучшающих характеристики растительных продуктов.
Одна из ключевых задач, стоящих перед растительной промышленностью, заключается в том, как заставить глобулярные растительные белки действовать как животные белки, которые по своей природе являются малоберцовыми и поперечно-линейными. Это то, что обеспечивает текстуру и ощущение во рту, ассоциирующееся с мясом.
Сегодня промышленность в значительной степени полагается на механические методы, такие как двухшнековая экструзия с использованием высоких давлений и температур для реструктуризации белковых концентратов и изолятов для создания текстурированных растительных белков.
«Одна область… где есть много возможностей для пустого пространства, — это использование химикатов или ферментов для модификации белков», — предположил д-р Уэлч. «Была проделана некоторая работа по использованию ферментов… но эта область действительно созрела для инноваций, чтобы подумать о типах текстур, которые мы можем создать для этих растительных мясных, яичных и молочных продуктов. Как мы можем использовать фермент или разные группы ферментов ».
Ферментация может сыграть здесь важную роль благодаря созданию новых ферментов для изменения текстуры.
Ферментация также может использоваться для решения некоторых других сенсорных проблем, с которыми сталкивается мясная промышленность на основе растений, продолжил научный руководитель GFI.« Мы можем оптимизировать вкус и функциональность с помощью уникальных добавок. Мы даже можем повторить опыт приготовления и определить ароматы, возникающие, скажем, во время приготовления гамбургера, и произвести их путем ферментации.
«Даже новые соединения для улучшения вкуса и текстуры за счет инкапсуляции жира могут быть созданы путем ферментации», — продолжил он .
Растительные ингредиенты можно ферментировать в крупных биореакторах © GettyImages-bruev
Команда Impossible Burger определила соевый леггемоглобин как растительный источник красного цвета и мясного вкуса.Однако его «трудно извлечь». Доктор Велч объяснил, что это побудило отдел исследований и разработок Impossible синтезировать ингредиент с использованием технологии рекомбинантных белков. Леггемоглобин, используемый в Impossible Burger, вырабатывается дрожжами.
«Есть много возможностей изучить другие соединения, которые могут иметь значение для вкуса и аромата мяса, определить эти соединения в растительных источниках и синтезировать их с помощью технологии ферментации, чтобы получить новые и лучшие ингредиенты для мяса на растительной основе. промышленность.”
Ферментация также может быть использована для повышения питательности растительных продуктов путем замены используемых в настоящее время жиров.
«Если мы подумаем о том, насколько быстро будет развиваться эта отрасль, нам понадобится набор жиров для использования в этих растительных альтернативах мясу, яйцам и молочным продуктам. С точки зрения устойчивости и ресурсов.
«Надеюсь, у них также будут разные функциональные атрибуты, и именно здесь ферментация может сыграть действительно важную роль в определении типов жиров, которые нам нужны для обеспечения соответствующего профиля питания для мясных продуктов на растительной основе и правильного питания. функциональные характеристики, их разработка и производство путем ферментации.”
Ферментация для выращивания культивированного мяса
© iStock
Ферментация может сыграть определенную роль в области выращивания культивируемого мяса, поскольку она переходит в коммерческие масштабы, продолжил д-р Велч.
«Одна из основных проблем, стоящих перед отраслью мясных культур, — это потребность в очень больших объемах недорогого сырья в будущем, когда отрасль станет коммерческой».
В настоящее время питательная среда, используемая для выращивания животных клеток в секторе выращивания мяса, стоит дорого.Снижение этой стоимости является ключом к снижению стоимости производства мяса in vitro.
«В ферментации есть много возможностей подумать о том, как мы можем разработать эти питательные среды, а затем использовать микробную ферментацию для производства больших количеств для мясной промышленности», — предположил научный руководитель GFI .
Возможности большого воздействия
«В будущем мы сможем реконструировать чизбургер с беконом, используя ферментацию в качестве центральной технологии, потому что ферментация расширяет ваши возможности для инноваций как с растительными белками, так и с клетками млекопитающих», — предсказал д-р Велч.
«Ферменты могут улучшить функционализацию или регулирование белков, реструктурируя эти белки. Мы можем использовать ингредиенты, полученные в результате ферментации, для улучшения вкуса или текстуры растительного продукта. Мы можем использовать ферментацию для производства факторов роста, которые помогут в производстве мясных культур, и мы даже можем использовать ферментацию для производства ингредиентов, на 100% полученных путем ферментации, таких как синтетические молочные белки ».
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Био-производство синтетических тандемных белковых волокон на основе промышленных отходов
Abstract
Белковые волокна легкие, биоразлагаемые, обладают отличным регулированием влажности и температуры, а также исключительными механическими свойствами, но их производственная мощность ограничена.Биосинтетические белковые волокна могут решить эти проблемы, но необходимо обеспечить крупномасштабное производство с высоким выходом (> 1 г / л) и чистотой (> 80%), а также с низкой стоимостью (<50 долларов США / кг). . Здесь мы разработали оптимизированный метод экспрессии и очистки белков биосинтетических тандемных повторов, которые созданы на основе белка кольцевого зуба кальмара (SRT) с использованием трех сырых жидких отходов, кукурузного настоя, патоки и экстракта соевых бобов. SRT состоит из очень жесткого, встречающегося в природе биопласта, и эти свойства проистекают из молекулярной архитектуры составляющих белков, которые представляют собой сегментированные сополимеры с чередующимися полукристаллическими и аморфными доменами, подобные шелку.Мы разработали протоколы для использования жидких промышленных и сельскохозяйственных отходов в качестве сырья для производства SRT, что может превратить потоки отходов в полезные продукты. Мы также показываем, что наш биосинтетический протеиновый порошок, произведенный с выходом 1 г / л и чистотой более 80%, может быть превращен в волокна с использованием обычных методов разделенной пленки или мокрого прядения.
Введение
Искусственные синтетические волокна были изобретены и коммерчески производились в больших масштабах (350 миллионов тонн пластмасс в 2017 году) в прошлом веке (Geyer, Jambeck, & Law, 2017), но из-за экологических проблем (e .грамм. токсичных химикатов, используемых в текстильном производстве, при очистке микрофибры, загрязняющей морскую жизнь, и утилизации загрязненных отходов) существует большой спрос на создание натуральных волокон из альтернативных источников (Jambeck et al., 2015). С самого начала цивилизации натуральные волокна (например, шерсть, хлопок, сизаль, рами, шелк) использовались в текстильных изделиях. Однако из-за роста населения и проблем с ценами синтетические материалы из полиэстера, нейлона и других заменили естественные альтернативы. (Дрюс, Баркер и Хэтчер, 1985 г.) Мировой рынок текстиля для одежды чрезвычайно велик и приближается к 3 триллионам долларов.Многие из текущих процессов являются недорогими, но связанные с ними экологические издержки могут быть огромными и включают потребление нефти, выброс углерода и загрязнение микропластиком. (Hasanbeigi & Price, 2015) Следовательно, при производстве материалов необходимы альтернативные технологии производства и обработки (Zhu, Romain, & Williams, 2016). Натуральные волокна, полученные с помощью промышленной биотехнологии, могут дать текстильной промышленности и рынкам сбыта возможность работать более эффективно, чисто и прибыльно.(Moncrieff, 1966). Чтобы разработать успешное и устойчивое решение, волокна следующего поколения должны обладать превосходными свойствами (например, механическими, химическими, оптическими), долговечностью и пригодностью для вторичной переработки, уменьшать вред природе и преодолевать экологический кризис с помощью инновационных, вдохновляющих (Pena-Francesch, Domeradzka, et al., 2018) Ключевым требованием для успешной разработки волокон на основе биопластов в качестве практического материала является способность производить и очищать их в больших масштабах (например,, тонна шкалы) и по низкой цене (например, <10 долларов США / кг). (M. C. Demirel, Cetinkaya, Pena-Francesch, & Jung, 2015) Натуральные белковые волокна поддаются биологическому разложению (Shimao, 2001), но экспрессия рекомбинантных белков в промышленных масштабах оказалась сложной задачей, особенно для структурных белков, таких как биоселок. (Peters, 1963). Однако биосинтетические волокна имеют недостатки из-за низкого выхода продукции (например, из-за высокой молекулярной массы), а также из-за осложнений, связанных с необходимостью последующей обработки (например, из-за высокой молекулярной массы).грамм. ножницы для рекомбинантного шелка) для обработки раствора при производстве волокон. (M. Demirel, 2019)
Пептидные мотивы из структурных белков, таких как шелк (Dinjaski & Kaplan, 2016), эластин (Wise, Mithieux, & Weiss, 2009), коллаген (Fratzl, 2008), кератин (Kayser, Grabmayr, Harasim, Herrmann, & Bausch, 2012), резилин (Elvin et al., 2005) и недавно использованный белок Squid Ring Teeth (SRT) (Jung et al., 2016a; V. Sariola et al., 2015). для создания многофункциональных материалов для разнообразного применения.Наше внимание было сосредоточено на изучении и модификации SRT, в частности, для различных приложений в различных секторах. Различные виды кальмаров развили несколько особенностей, которые позволяют им быть успешными хищниками, включая острые и жесткие клювы, сильные щупальца и многочисленные СТО, которые позволяют этим щупальцам захватывать добычу. В частности, SRT состоят из высокопрочного природного биопласта с модулем упругости (E) в диапазоне от 4-8 ГПа до прочности 100 МПа (Pena-Francesch et al., 2014). Эти свойства проистекают из молекулярной архитектуры составляющих белков, которые представляют собой сегментированные сополимеры с чередующимися полукристаллическими и аморфными доменами.
Хотя белки, из которых состоят ткани SRT, были открыты только недавно, они быстро привлекли внимание нескольких исследовательских групп благодаря своему уникальному поведению. Мы изучаем как нативные, так и рекомбинантные белки SRT и их биосинтетические варианты, чтобы создать материалы с настраиваемыми свойствами, такими как растяжимость (Pena-Francesch, Jung, et al., 2018), биосовместимость (Leberfinger et al., 2017), теплопроводность (Tomko et al., 2018), оптическая прозрачность (Yilmaz et al., 2017) и способность к самовосстановлению (Veikko Sariola et al., 2015). SRT можно точно настроить, поскольку определенная аминокислотная последовательность генетически кодируется в ДНК. Это позволяет полностью контролировать стереохимию, последовательность и длину цепи для настраиваемых физических свойств, а также обеспечивает экологически безопасное производство. Механическая прочность и сопротивление отслаиванию протеиновых покрытий SRT продемонстрированы в более ранних исследованиях с помощью тестов на истирание с использованием ткани из микрофибры в качестве модельного текстиля.Эти данные свидетельствуют о том, что покрытия SRT обеспечивают механическую стабильность текстильных изделий и потенциально могут предотвратить выброс микроволокон в окружающую среду во время механического истирания.
Здесь мы разработали оптимизированный метод экспрессии и очистки для биосинтетических белков тандемных повторов с использованием промышленных и сельскохозяйственных отходов в качестве сырья. Кроме того, мы также показываем, что наш материал на основе белка, созданный на основе последовательностей SRT и полученный путем промышленной ферментации, может быть изготовлен в волокнистые формы с использованием обычных методов разделения пленки или мокрого вращения.Биосинтетические волокна обеспечивают не только экологически безопасные методы производства по сравнению с синтетическими волокнами, но также открывают методы обработки волокон с низким уровнем загрязнения для будущего текстильной промышленности.
Результаты и обсуждение
SRT — это высокопрочный термопластический протеин, который может быть зеленой альтернативой обычным пластмассам. Однако для того, чтобы быть промышленно осуществимым, уровни экспрессии белка SRT в хорошо установленных хозяевах-продуцентах должны быть высокими (например,g., 1-10 г / л ферментационного объема), и его следует производить с использованием недорогой среды (например, промышленных отходов). Кроме того, очистка экспрессированного SRT также должна быть простой и недорогой, при этом по возможности следует избегать хроматографических стадий. Кроме того, следует рассмотреть варианты окончания срока службы, чтобы определить влияние SRT на окружающую среду и потенциал для создания замкнутой экономики продукта. На рис. 1 мы концептуализируем дорожную карту экономики замкнутого цикла для SRT, основанную на использовании промышленных отходов в качестве сырья и степени, в которой конечные продукты (например,грамм. волокна) повторно используются или рециркулируются за счет обратимого диссшивания белков SRT в органических растворителях или слабых кислотах.
Рис. 1:
Круговая экономия углерода для полипептидов, созданных на основе белков зубного протеина кальмаров, полученных из влажных отходов. Волокна на основе SRT производятся путем ферментации с использованием влажных отходов в качестве сырья, а затем очищаются с помощью разделения жидкостей. Протеиновый порошок перерабатывается в волокно, которое может быть переработано в жидком виде.
Для достижения этой цели экономики замкнутого цикла мы сосредоточились на производстве белка SRT тандемного повтора (TR) трех размеров: TR-n4, TR-n7 и TR-n11, что соответствует размерам продуцируемого белка тандемного повтора. (молекулярная масса 15, 25 и 42 кДа соответственно).Ранее мы разработали метод амплификации с вращающимся кругом (Jung et al., 2016b) для получения кодирующих последовательностей тандемных повторов за один этап клонирования (, рис. 2a, ). Разработанный строительный блок для белков тандемных повторов был основан на сшитой кристаллообразующей последовательности PAAASVSTVHHP и аморфной последовательности YGYGGLYGGLYGGLGY, наблюдаемой в нативном SRT. Ранее мы продемонстрировали, что полученные полипептиды имеют полукристаллические β-листовые домены и аморфные связующие цепи, аналогичные нативным белкам кальмаров.Как сообщалось ранее, свойства материала этих белков зависят от их молекулярной массы, и мы предположили, что последовательности различной длины могут потребовать различных условий для оптимального производства.
Рисунок 2:
а) Обзор дизайна и получения полипептидов с тандемными повторами, вдохновленных кольцевыми зубами кальмаров. Ампликация по методу катящегося круга используется для сборки повторяющихся генов. SDS-PAGE образцов клеточного лизата, взятых в несколько временных точек для штаммов (а) BLR (DE3) и (b) BL21 (DE3), несущих плазмиду pET14b со вставками TR-n4, TR-n7 и TR-n11, инкубированных в Носитель 4X LB при 37 ° C.
Для производства этих белков мы работали с E . coli штамм BL21 (DE3), а также BLR (DE3), как показано на рис. 2b и 2c соответственно. Поскольку наши последовательности, кодирующие белок, очень часто повторяются, мы предположили, что штамм BLR с дефицитом рекомбинации (DE3) может обеспечить более устойчивое производство. Поскольку все белки, изученные в этой работе, по своей природе нерастворимы в физиологических условиях, выбранная нами стратегия производства заключалась в том, чтобы позволить медленное накопление белков TR в телец включения с использованием неиндуцированной экспрессии низкого уровня, обеспечиваемой плазмидой pET14b в выбранных нами штаммах.Самый маленький из белков, TR15, демонстрирует раннюю экспрессию неиндуцированного промотора Т7 и, по-видимому, достигает максимального уровня продукции с помощью SDS-PAGE в течение 24 часов (, фигура S2, ). Более крупные белки TR-n7 и TR-n11 экспрессируются медленнее и, по-видимому, достигают максимального уровня продукции через 48 часов ферментации (, рис. 2b и 2c, ). Все три белка остаются стабильными во время экспрессии, без потери урожая в течение 96 часов инкубации. Вопреки нашим ожиданиям, штамм BLR (DE3) продуцировал равномерно меньше белка с помощью SDS-PAGE во всех условиях по сравнению со стандартным штаммом BL21 (DE3).Это наблюдение может быть связано с менее эффективным ростом штамма BLR с дефицитом recA или, возможно, на продукцию белка повлияли более широкие геномные различия между этими штаммами, которые не были оценены до недавнего времени. (Goffin & Dehottay, 2017)
Известно, что кратковременные аноксические условия могут вызывать ограничения в производстве аминокислот и стабильности плазмид. Поэтому мы изучили влияние кислорода на продукцию TR-n11, используя биореактор с инкубацией при 37 ° C и 500 об / мин.Максимальное производство TR-n11 было достигнуто через 96 часов при скорости перемешивания 500 об / мин, как показано на Рисунок Supp-1 . Значительное увеличение экспрессии TR-n11 при периодической ферментации по сравнению с культурой во встряхиваемой колбе можно объяснить улучшенным переносом кислорода в биореакторе (Blibech et al., 2011). Качественно биомасса во встряхиваемой колбе была ниже продукции биореактора. (т.е. OD ₆₀₀ 21,7 в колбе по сравнению с OD ₆₀₀ 77,3 в биореакторе).
Применение белков SRT для использования в материалах требует производства с высоким выходом и высокой чистотой из недорогого сырья.Таким образом, мы проверили альтернативные источники азота с использованием четырех (, рис. 3а, ) отобранных агропромышленных остатков при различных разбавлениях на предмет их способности служить питательными веществами для производства TR-n11. Кукурузный холодный щелок (CSL) — дешевый потенциальный источник азота при ферментации, который является основным побочным продуктом в промышленности кукурузного крахмала. Это также дешевый источник белков, аминокислот, минералов, витаминов и микроэлементов. Тростниковая патока — это побочный продукт сахарных заводов, который содержит сахариды и азотистые соединения, витамины и микроэлементы.Жмых состоит из лигнина, гемицеллюлозы и целлюлозы. Три источника влажных отходов, кукурузный настой (CSL), патока и экстракт соевых бобов (SBE) позволили вырастить наш производственный штамм и дали белок TR-n11, тогда как рост экстракта зеленого сока был неудачным. Фигура 3b, и 3c, показывает белковый гель (клеточный лизат и очищенный соответственно) четырех исходных материалов с различными разбавлениями. Наибольшая продуктивность исходной питательной среды CSL достигла после 96 ч инкубации.
Рисунок 3:
a) Показаны изображения кукурузного настоя, моллазы, сахарного консервного мешка и соевого экстракта. Образцы клеточного лизата (b) и очищенные буфером (c) образцы SDS-PAGE белка TRn-11 (~ 40 кДа), продуцированного в BL21 (DE3) в неоптимизированных условиях из 11 различных исходных материалов, перечисленных в таблице.
Пять анализов были протестированы на продуцирование и очистку рекомбинантного белка TR-n11, как показано на рисунке 4. Наш первоначальный подход к очистке рекомбинантных белков TR заключался в простой промывке бактериальных телец включения с использованием различных детергентов и растворителей.Хотя это привело к умеренному увеличению чистоты по сравнению с гранулами клеточного лизата, чистота все еще была менее 70%, по оценке SDS-PAGE. Поэтому мы попытались использовать метод органической экстракции, при котором осадок телец включения растворяли в ДМСО, а затем повторно осаждали, используя очищенную воду в качестве противорастворителя. Этот подход основан на наблюдении, что белки TR хорошо растворимы в чистом ДМСО, но становятся очень нерастворимыми при добавлении небольших количеств воды. Ожидается, что меньшие белковые домены, типичные для основных загрязняющих белков в клеточном лизате, останутся растворимыми в ДМСО до довольно высоких концентраций воды (до 200 мг / мл), что обеспечит значительную очистку.Как и ожидалось, этот подход привел к значительному увеличению чистоты, превышающей 70% ( Рисунок 4b, ), что также подтверждается Maldi ( Рисунок 4c, ). Тот факт, что эта чистота может быть достигнута за один этап с помощью легко масштабируемого и простого метода, предполагает, что уникальные свойства белка SRT могут быть использованы для разработки инновационных и эффективных методов очистки. Мы количественно оцениваем производство и чистоту условий роста с использованием оптических считываний белка на длине волны 280 нм, которые суммированы в дополнительной таблице S1.
Рисунок 4:
Для получения и очистки рекомбинантного белка TR-n11 тестируется пять анализов: 1) исходное сырье 1xLB и очистка буфера, 2) исходное сырье 4xLB и очистка буфера, 3) исходное сырье 4xLB и очистка DMSO, 4) жидкая кукурузная патока. (CSL) исходное сырье и очистка буфера и 5) CSL-исходное сырье и очистка DMSO. а) Все пять продуктов дают хорошую растворимость в растворителе HFIP. SDS-PAGE клеточных лизатов показывает высокий выход TRn-11 (~ 40 кДа) для всех методов, кроме 1 ^st.в) Мальди-спектры также подтверждают высокую чистоту этих образцов. г) Все пять белковых пленок были успешно отлиты с образованием тонких пленок, обладающих механической прочностью.
Сырье на основе промышленных отходов дает уникальное преимущество для производства недорогого протеинового порошка, который может быть переработан в волокно путем обработки раствора. (Huang & Rha, 1974) В этом исследовании мы использовали два подхода, а именно разделенную пленку и мокрое прядение, для получения белковых волокон. Обычно белки подвергаются воздействию различных условий (Traill, 1946), таких как температура, давление, pH и присутствие растворителей, чтобы превратить их из вязких растворов в твердые волокна.(Lundgren, 1949) В подходе с разделенным пленочным волокном TR-n11 растворяют в гексафлоризопропаноле (HFIP), как показано на Рис. 5a . Белковый раствор вводят в насыщенный водный раствор хлорида натрия. Белковый раствор образовывал тонкую пленку на поверхности водного раствора, поскольку белки SRT не растворимы в воде. Белковая пленка удваивается с помощью металлического стержня, а затем промывается и растягивается до тех пор, пока материал не сможет превратиться в волокно. При мокром прядении (Paul, 1968) TR-n11 растворяют в ДМСО для превращения белкового порошка в раствор, как показано на , рис. 5b, .Растворитель экструдируют через игольчатый инжектор, просто промывая его в водяной бане. После экструзии растворитель удаляется, и нить растягивается для улучшения гибкости волокна. На рис. 5c, и , 5d, показаны примеры волокон TR-n11, полученных с использованием технологии разделенного пленочного волокна и мокрого прядения. TR-n11 анализируют с помощью FTIR в трех условиях (т.е. немытый, промытый и растянутый), как показано на фиг. 5e и фигуре S3a . Результаты FTIR показали, что эти полипептидные цепи содержат упорядоченные и аморфные домены.Полосы амида I были проанализированы с помощью самодеконволюции Фурье и гауссовой аппроксимации. Пики FTIR были отнесены к элементам вторичной структуры в соответствии с литературой о волокнистых белках. Относительные площади отдельных полос были использованы при расчете доли особенностей вторичной структуры. Каждая полоса помечена как β-лист (β), α-спираль (α), случайная спираль (rc), поворот (t) или боковая цепь (sc) в соответствии со спектральными областями амида I (1600–1700 см). ^-1), как показано на рис. 5f и рис. S3b .Анализ содержания вторичной структуры растянутой пленки TR-n11 с помощью саморазвертывания Фурье (FSD) и подгонки профиля выявил увеличение содержания β-листов. Наша более ранняя работа с TR пленками предполагает, что высокая деформация вызывает выравнивание цепей, переориентацию β-листовых кристаллов и возможное образование β-листовых фибрилл в белковой матрице (Jung et al., 2016b).
Рис. 5. Волокна и пленки
TR-n11 производятся с использованием растворов: Схема (а) разделенного пленочного волокна и (b) мокрого прядения на основе шприца, а соответствующие оптические изображения волокон показаны в c) и d) соответственно.FTIR-спектры TR-n11 исследовали с e) hfip и f) dmso отлитых пленок в условиях литья, промывки и растяжения.
Заключение
Таким образом, мы разработали экологически чистую технологию обработки и производства, основанную на промышленных влажных отходах (например, кукурузный настой, патока и экстракт соевых бобов), что обеспечило рост, который снижает воздействие на окружающую среду производства белковых волокон на основе SRT. Синтетические тандемные повторяющиеся белки, созданные на основе белков SRT, легче производить, с выходом 1 г / л и высокой чистотой (> 80%) по сравнению с другими белковыми волокнами из-за их низкой молекулярной массы, а также позволяют использовать различные методы обработки, включая разделенную пленку и процессы мокрого прядения, и предлагают новые физические свойства по сравнению с другими натуральными и синтетическими волокнами, такие как самовосстановление и термическое переключение.Мы рассматриваем экологически чистые ткани, состоящие из волокон на белковой основе, как идеальный выбор благодаря их естественной биоразлагаемости, программируемым физическим и химическим свойствам, а также снижению количества отходов и потребности в энергии по сравнению с доступными в настоящее время волокнами, если их можно масштабировать для промышленного производства с использованием различных источники отходов (например, коммерческие и бытовые источники или богатые органическими веществами сточные воды промышленных и коммерческих предприятий).
Финансирование
M.C.D., B.A., Y.K. и H.J. при поддержке Управления армейских исследований (грант № W911NF-16-1-0019) и Фонда Хака Университета штата Пенсильвания. T.H. и Д. были поддержаны Исследовательским бюро армии (грант № W911NF-1910292).
Вклад авторов
M.C.D. и D.W задумали и спроектировали проект. Б.А. разработали конструкции тандемных повторов, H.J. и T.H. выполняли экспрессию и очистку белка. T.H .. провела эксперименты по промышленным отходам и оптимизации, проанализировала данные.Ю. К. работал над волоконными экспериментами. H.J. провел спектроскопический анализ белковых материалов. Все авторы участвовали в редактировании рукописей, исправлениях, обсуждениях и интерпретации данных.
Конкурирующие интересы
Авторы заявляют о подаче патентов США.
Наличие данных и материалов
Все данные доступны в основном тексте или дополнительных материалах.
Материал и метод
Химические вещества и реагенты
Все химические вещества были приобретены либо у Sigma Aldrich (St.Луис, Миссури, США) или Thermo Fisher Scientific (Уолтем, Массачусетс, США), если не указано иное. Все ферменты клонирования были приобретены в New England Biolabs (Ипсвич, Массачусетс, США). Все олигонуклеотиды были синтезированы Sigma Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США).
Конструирование плазмиды
TR-белки конструируются и экспрессируются на основе протоколов, описанных ранее. (Jung et al., 2016b)
Производство
TR с помощью среды LB
Все эксперименты по экспрессии белка были выполнены на штаммах Escherichia coli BLR (DE3) и BL21 (DE3).Для экспрессии белка штаммы, трансформированные плазмидами экспрессии (PET14 с TRn4, TRn7 или TRn11), культивировали в 5 мл среды Luria Broth (LB) с добавлением 100 мкг / мл ампициллина при 37 ° C в течение 16-18 часов. Мы использовали 3 различных концентрации среды LB для получения протеина TR; 1 X LB (дрожжи; 5 г / л, триптон; 10 г / л, NaCl; 10 г / л), 2 X LB (дрожжи; 10 г / л, триптон; 20 г / л, NaCl; 10 г / л), и 4X LB (дрожжи; 20 г / л, триптон; 40 г / л, NaCl; 10 г / л). Культуры разводили 1: 100 (об. / Об.) В среде LB различной концентрации (1, 2 и 4X с сохранением NaCl 1X).Весь белок (TRn4, n7 и n11) растворяли в ДМСО до концентрации 50 мг / мл в ультразвуковой бане в течение 1 часа.
Скрининг различных источников азота в отходах (агропромышленные отходы) на предмет их использования в качестве питательных веществ в производственных средах
Пять различных агропромышленных отходов, а именно кукурузный настой, патока сахарного тростника, жмых сахарного тростника, экстракт соевых бобов и зеленый сок FGJ (рис. 3а) были оценены как питательные вещества для производства TR42. Все источники агропромышленных отходов были получены от ООО «Ред Шилд Акквайзишн».или Cargill Inc. Все образцы используются в качестве сырья после центрифугирования и доведения pH до 7 после разбавления, как показано на рисунке 3a. Производственная среда состоит из 10%, 50% сельскохозяйственных отходов. Ферментацию проводили во встряхиваемой колбе на 500 мл, содержащей 100 мл среды, при 37 ° C в воздушном шейкере при 250 об / мин в течение 120 часов. Образцы отбирали с 24-часовым интервалом, и содержание TR42 исследовали с помощью SDS-PAGE анализа общего белка.
Подготовка образца для SDS-PAGE с мочевиной
Из-за внутренней нерастворимости TR-белков, изученных в этой работе, во время подготовки образца требовалась высокая концентрация денатурирующей белок мочевины для наблюдения белков с помощью SDS-PAGE, окрашенного кумасси .Вкратце, аликвоту 1 мл бактериальной культуры или суспензии нерастворимого белка центрифугировали в течение 5 минут при 13000 об / мин, а супернатант отбрасывали. Затем осадок ресуспендировали в 1 мл водной мочевины (при 6, 9 или 15 М) и инкубировали при 90 ° C в тепловом блоке в течение не менее 10 минут. Чтобы гарантировать полное растворение образца, образец встряхивали в течение 30 секунд, а затем 20 мкл раствора смешивали с 20 мкл загрузочного красителя 2x SDS-PAGE. Смесь инкубировали в течение 5 минут при 95 ° C и использовали 3 мкл для загрузки 10% геля SDS-PAGE.
Производство TR42 в настольном биореакторе
Стендовое масштабирование проводили в 14-литровом биореакторе (Eppendorf, New Brunswick Scientific Bioflo & Celligen 115) с рабочим объемом 9 л, 37 ° C, 500 об / мин и скоростью аэрации 1,5. л мин ^-1, как параметры ферментации. PH регулировали на уровне 7,0 с помощью 40% (об. / Об.) NaOH или h4PO4.
Очистка белка с тандемными повторами
Для обработки белков TR были разработаны три метода.
(i) Диметилсульфоксид
Сначала собранные клетки ресуспендировали в ДМСО 3: 1 с объемной биомассой.Во-вторых, инкубируйте при комнатной температуре в течение ночи, а затем снижайте скорость до 21200 g в течение 30 минут при 25 ° C. Слить осадок и переместить супернатант в чистую бутыль, разбавить раствор ДМСО 1: 1 водой по объему. Инкубируйте в условиях окружающей среды в течение 20 часов, а затем замедлите вращение с максимальной скоростью 21 100 rcf в течение 30 минут, соберите осадок, поместите его на ночь при -80 ° C (или быстро заморозьте жидким азотом) и поместите его в лиофильную сушилку для сушки образец (Labconco 7670520 FreeZone Legacy 2,5 литра, США) на 20 часов.
(ii) Очистка SDS
Сначала собранные клетки ресуспендировали в 1% SDS с биомассой 5: 1 по объему и кипятили с мешалкой в течение 30 минут. Во-вторых, уменьшите скорость вращения и выбросьте супернатант. После этого осадок ресуспендировать в деионизированной воде и кипятить 30 мин. Повторите этот этап промывки 3 раза, чтобы убедиться, что весь SDS удален из осадка и хранится при 80 ° C в течение ночи. Переместите образец в морозильную сушилку на 20 часов.
(iii) Очистка буфера
Этот протокол был заимствован у Jung et al. (Jung et al., 2016b) Осадки клеток ресуспендировали в 300 мл буфера для лизиса (50 мМ Трис, pH 7,4, 200 мМ, NaCl, 1 мМ PMSF и 2 мМ EDTA) и лизировали с использованием гомогенизатора высокого давления. Лизат осаждали при 29 416 rcf в течение 1 ч при 4 ° C. Лизированный осадок дважды промывали 100 мл буфера для экстракции мочевины [100 мМ Трис, pH 7,4, 5 мМ ЭДТА, 2 М мочевина, 2% (об. / Об.) Тритон Х-100], а затем промывали 100 мл промывочного буфера (100 мкл). мМ Трис, pH 7,4, 5 мМ ЭДТА). Сбор белка на стадии промывки (экстракция мочевины и окончательная промывка) выполняли центрифугированием при 3752 rcf в течение 15 минут.
No related posts.

Промышленный протеин: Промышленный сывороточный протеин.

Протеин в организме и его важность

Другие новости

Желатин И Протеин Co., Ltd.

Промышленный протеин из куриных отходов/завод по производству отходов большой емкости

Одобренный ИСО промышленный протеин коллагена пудрит белизну для удобрения

Производство протеина из насекомых — тренд будущего в сельском хозяйстве

Протеин из насекомых остановит рост цен на корма

$276 млн инвестиций уже направлено в производство белка из насекомых

Черные львинки, мучные черви и тараканы — идеальные источники протеина для животных

Заморить червячка сверчком

Фермы насекомых активно внедряют инновации в производство

В будущем на белком из насекомых обратят внимание глобальные пищевые корпорации

Получение кормового белка из биогаза полигона ТБО Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Корма для свиней: питательность и компоненты — Agrovesti.net

Производство рекомбинантного промышленного белка с использованием культур клеток ячменя

Реферат

Ключевые слова

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Производство белков из растений — Промышленные процессы для функциональных ингредиентов

Очистка рекомбинантного белка для промышленного использования

Abstract

Ключевые слова

Ссылки

Информация об авторских правах

Авторы и аффилированные лица

Оценка трех промышленных штаммов Escherichia coli в периодическом культивировании с подпиткой при производстве белка SOD высокого уровня | Microbial Cell Factories

Экспериментальная установка культивирования

Рост клеток

Анализ образования биомассы и скорости роста

Баланс углерода (C)

Продукция рекомбинантного белка супероксиддисмутазы

Выход белка и кинетика образования

Распределение растворимого и нерастворимого белка

Характеристика ответа клетки-хозяина на экспрессию рекомбинантного белка

Число копий плазмиды и удерживание плазмиды

Жизнеспособность клеток и количество клеток

Количественная оценка метаболического стресса

«Ферментация — будущее альтернативной белковой индустрии»

Ферментация — центральная часть растительного и клеточного земледелия

Quorn использует ферментацию на крупнейшем в мире предприятии по производству альтернативного мяса © Quorn

Ферментация для улучшения вкуса и текстуры растительного происхождения

Ферментация для выращивания культивированного мяса

Возможности большого воздействия

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Био-производство синтетических тандемных белковых волокон на основе промышленных отходов

Abstract

Введение

Результаты и обсуждение

Заключение

Финансирование

Вклад авторов

Конкурирующие интересы

Наличие данных и материалов

Материал и метод

Химические вещества и реагенты

Конструирование плазмиды

TR с помощью среды LB

Скрининг различных источников азота в отходах (агропромышленные отходы) на предмет их использования в качестве питательных веществ в производственных средах

Подготовка образца для SDS-PAGE с мочевиной

Производство TR42 в настольном биореакторе

Очистка белка с тандемными повторами

(i) Диметилсульфоксид

(ii) Очистка SDS

(iii) Очистка буфера

Предыдущая запись

Следующая запись

Добавить комментарий Отменить ответ