Proteine sintetice

Una din cele mai promiţătoare căi de combatere a flagelului foametei a apărut, ca şi în alte cazuri, de - a lungul istoriei istoriei ştinţei, ca rezultat al unei întâmplări.Încercând să aplice, la sfârşitul anilor ’50, un procedeu biologic de epurare a reziduurilor petroliere, inginerul francez Alfred Champonat a constatat că acestea costituie un mediu extrem de adecvat pentru creşterea şi înmulţirea microorganismelor. Din deşeurile poluante se puteau obţine, rapid şi ieftin, proteine.
Ideea, ca orice idee nouă, s-a impus la început cu oarecare greutate. Totuşi, cercetările efectuate în laborator dădeau rezulatate din ce în ce mai promiţătoare.
Nu numai că se obţineau, cu ajutorul diferitelor specii de microorganisme, făinuri proteice, în cadrul unor procese de mare viteză şi randament, dar aceste făinuri au dat rezultate excelente în urma testării pe animale. Astfel, încercările efectuate pe pui de găină şi porci au arătat că în comparaţie cu martorii de control, furajate cu făină de soia, proteinele obţinute din petrol erau foarte bine asimilate şi suportate. Mai mult chiar circa 90% dintre animalele de experienţă au prezentat sporuri de greutate superioare celor realizate de martori.În urma acestor constatări s-a trecut la realizarea unor procese semiindustriale de obţinere a pre ţioaselor furaje din petrol. În 1971 şi 1972 au fost realizate, la Lorena, în sudul Franţei, şi în locali-
tatea scoţiană Granegermouth, primele instalaţii cu o capacitate de producţie mai importantă.
În prezent, asemenea procedee sunt aplicate în mai multe tări ale lumii. Care este însă calea de obţinere a proteinelor din petrol? S-au impus până în prezent două procedee: Primul foloseşte ca materie primă o fracţiune de la distilarea la 300-380 C a ţiţeiului, aşa-numitul “petrol greu”, care conţine parafine normale, neramificate, cu un număr de 15-30 atomi de carbon în moleculă. Petrolul, în amestec cu apă, săruri minerale, amoniac şi specia cea mai indicată sunt introduse în tancul de fermentaţie. Acesta este alimentat prin partea sa inferioară, cu aer, care aduce oxigenul necesar culturii şi, în acelaşi timp, asigură un amestec intern al mediului de cultură. Prin intermediul supravegherii atente a temperaturii, a valorii ptt-ului (cu ajutorul amonia-
cului) şi a concentraţiei soluţiei se obţin condiţiile optime care asigură dezvoltarea exclusivă a speciei de celulă mononucleară aleasă. În acest fel se poate renunţa la sterilizarea prealabilă a instalaţiei şi a soluţiilor. Produsele de fermentaţie sunt supuse centrifugării, în urma separării soluţiei nutritive rămânând un amestec apos ce conţine cca 15% substanţe celulare solide. Spălat şi uscat, el este transformat într-o pulbere proteică ce ia apoi drumul combinatelor de creştere industrială a animalelor.
Cea de-a doua metodă de obţinere a proteinelor utilizează parafine normale puritate înaltă (97.5%) cu 10-23 de atomi de carbon în moleculă. Fermentaţia are loc în tancuri închise ermetic, în care se introduc, în afara parafinelor, apă, amoniac, aer, potasiu, magnziu, sulfaţi şi fosfaţi,- componente care sunt în prealabil unei termosterilizări. Apoi sunt însămânţate seminţele de cultură, care se înmulţesc într-un proces continuu. Dintr-o tonă de parafină se obţine cca o tonă de substanţă celulară. Avantajele esenţiale ale acestor procedee,considerate pe bună dreptate revoluţionare, ţin pe de-o parte de viteza extraordinară de creştere în greutate a masei de cultură. Astfel, în timp cevgetalele aunevoie de una până la două săptămâni pentru a-şi dubla greutatea, culturile de microorganisme ating dublul greutăţii iniţiale în 24-120 minute. Pe de altă parte, calitatea nutritivă a proteinelor obţinute prin culturi celulare este deosebită : conţinutul de proteine este de 50-80% în produsul finit (uscat), cifre care nu sunt atinse decât de soia, carnea de peşte sau cea animală. Mai mult, proteinele obţinute sunt formate în proporţie de 90% din aminoacizi, dintre aceştia mai bine de jumătate sunt aşa-numiţii aminoacizi esenţiali ( în gr. la 16 g azot ) al făinurilor obţinute prin cultura de microorganisme, făină de peşte şi de soia.
Concentrându-şi eforturile în direcţia sintezei industriale a proteinelor, cunoscutafirmă japoneză “Dainipon Ink. Corporation” a realizat un procedeu de cultură a microorganismelor pe fracţii petroliere, mai precis pe normal parafine cu un număr de 13-20 atomi de C în moleculă.
Datorită nivelului tehnologic ridicat din ultimii ani, industria chimică românească a fost capabilă să asimileze procedeul elaborat de specialiştii niponi. Rezultatul acestei cooperări îl constituie Societatea mixtă româno-japoneză ROMPROT, care a construit la Curtea de Argeş o instalaţie de producere a proteinelor pe bază de normal parafine cu o capacitate de 60000 t/an. Ea a intrat în funcţiune în luna iunie 1980. Având la bază un procedeu de mare tehnicitate, fabrica de furaje din petrol asigură continuă de proteine în fermentatoare de mare capacitate.
Procesul este condus cu ajutorul calculatorului electronic, iar producţia este verificată pe tot par-cursul ei, de la analiza purităţii materiilor prime şi până la calitatea produsului finit, cu ajutorul celor mai noi metode de analiză şi control. Proteinele din normal parafine au nu numai avantajul unei foarte mari viteze în compraţie cu cele vegetale sau animale, ci şi al unei compoziţii extrem de avantajoase. Aceste furaje au un conţinut ridicat de proteine apropiat de cel al făinii de peşte şi depăşindu-l pe cel al şroturilor de soia. Mai mult, proteinele din normal parafine au un conţinut mai ridicat de aminoacizi şi vitamine. Datorită acestei compoziţii, aplicarea lor în hrana animalelor a dus în mai multe ţări din lume, ca şi
ţara noastră, la obţinerea unor rezultate spectaculoase. Faţă de loturile martor, cărora li s-a adminis-trat furaje agricole clasice, animalele hrănite cu petroproteine au avut sporuri de greutate net superioare; în medie 53.3g la pui şi 46.5g la porci.
Marii producători de furaje naturale se opun însă introducerii proteinelor sintetice, aşa cum, la vremea lor, producătorii de gaz de iluminat au combătut becul cu incandescenţă, iar mai târziu fabricanţii acestuia din urmă au atacat lămpile fluorescente. Argumentul adus de ei cnstă în faptul că ar produce cancerul.
Preocopate de elucidarea acestei probleme, organismele specializate ale O.N.U. au organizat un mare experiment. Dintre produsele cancerigene ce s-ar putea găsi în petroproteine cel mai periculos a fost apreciat a fi ,de departe, benzpirenul. Orianalizele cele mai atente efectuate pe baza unor metode extrem deperfec-tionate au aratat ca salata verde contine 0,38 parti per miliard benzpiren, ca-feaua 1,3; varza 15,6; spanacul 7,41; uleiul de floarea soarelui 20,2; carnea a-fumata 23, iar aerul unor mari orase infinit de mult (Londra 280, Detroit 280, Sapporo 580), in vreme ce normal parafinele ce servesc drept mediu de cul-tura si petroproteinnele insesi nu contin decat 0,50 parti per miliard benzpiren Studii internationale au demonstrat ca proteinele pe baza de normal parafine nu produc nici un fel de inbolnavire de-a lungul a 19 generatii succesive de sobolani si a 28 de generatii de prepelite Se pare ca situatia proteinelor sinteti-ce este perfect asemanatoare cu cea energeticii nucleare .Chiar daca ele sunt incriminate ca fiind periculoase pentru mediu ambiant ,chiar daca obtinerea lor este -sub aspect tehnologic -complexa ,iar sub aspect economic destul de costisitoare inca, ele se vor dovedi singura alternativa posibila.Pentru tara noastra este un avantaj deosebit acela de a-si asigura inca de pe acum un bun start in asemenea tehnologii.
Cercetatorii isi concentreaza atentia asupra unor noi cai de obtinere a concentratelor proteice prin culturi de microorganisme .
Mult mai avantajoase pare a fi cresterea in combinate industriale a bac-teriilor .Intradevar fata de drojdii, ele au avantajul de a produce o cantitate net superioara de proteine.
Se cauta de asemenea ,folosirea unor medii de cultura ,cum ar fi de e-xemplu alcoolul metilic prin intermediul carora sa se obtina o calitate din ce in ce mai ridicata a concentratelor proteice .In perspectiva o data cu "rafinarea" procedeelor de obtinere si a produselor finale , proteinele obtinute prin cultu-rile de microorganisme vor depasi, dupa parerea specialistilor, stadiul limitat al folosirii ca furaje patrunzand in alimentatia directa a omului. In cercetarile lor menite sa duca laidentificarea dde noi medii de cultura pentru microorga-nismele capabile de a produce proteine sintetice , specialistii s-au orientat chiar si spre ...deseuri.
Astfel, oamenii de stiinta au dovedit prin experimente de laborator deplina valabilitate a posibilitatior de utilizare a deseurilor de hartie pentru obtinerea a numeroase substante utile , cum ar fi alcoolii industriali , acizii organici cu diferite utilizari in chimia organica de sinteza ,antibiotice si chiar furaje .Hartia care nu este altceva decat o pasta celulozica ,poate fi degradata pe cale chimica, cu obtinerea unor solutii bogate in zaharuri.Aceste solutii pot servi ca medii de cultura pentru microorganisme , proces prin care se obtin concentrate proteice cu o valoare nutritiva ridicata .Deosebit de indicate pen-tru a fi cultivate in aceste medii nutritive par a fi algele , in special cele fila-mentoase , al caror continut in substante cu rol biologic important este ridicat procedeele pentru asigurara asimilarii acestora in proportii cat mai mari de catre organism sunt simple ,iar conditiile climatice necesare unei bune vege-tatii sunt indeplinite atat de tarile calde , cat si de cele temperate.
O utilizare similara isi pot gasi deseurile de materiale plastice.
O echipa de cercetaturi de la departamentul de biochimie medicala al Universitatii din Manchester , Marea Britanie, a pus la punct un procedeu de degradare a polimerilor din care sunt constituite deseurile de plastic , in urma carora rezulta o materie prima adecvata folosirii ca mediu de nutritie pentru cultura microorganismelor.
Acelasi procedeu pentru cultura a organismelor monocelulare pentru obtinerea de proteine furajere poate fi aplicat deseurilor de grasimi si uleiuri din diferite domenii industriale. Tot un grup de cercetatori englezi a investi-gat posibilitatea de a spori aportul alimentar in grasimi prin intermediul folosirii unei specii de drojdie, numita Candida. Aceasta are proprietatea de a se inmultii rapid pe deseuri de uleiuri si grasimi , precum si de a acumula, in interiorul celulei , o insemnata cantitate de grasimi nutritive , al caror consum pe locuitor se cifreaza in unele tari, conform rapoartelor Organizatiei Mondi-ale a Sanatatii , la numai jumatate din cantitatea socotita ca minimul necesar unei alimentatii normale . Specialistii de la Universitatea din Hull au gasit doua metode de a creste consumul si in acelasi timp de a inbunatati calitatea in celulele de Candida.
Primul dintre ele presupune adaugarea in mediu nutritiv a unor substan-te chimice ce faciliteaza acumularea unor grasimi in microorganisme. Cel de-al doilea se bazeaza pe suprimarea aprovizionarii cu azot a culturii de celule. Se stie ca orice proteina contine azot , iar orice organism care este privat de acest element isi transforma proteinele proprii in grasimi. Folosind acest din urma procedeu , echipa de cercetatori amintita a reusit sa creasca , pe deseuri de uleiuri vegetale industriale netratate chimic , celule din Candida care sub microscop apareau ca adevarate micropicaturi de grasime. Nici apele rezidua-le organice nu au fost uitate . Pentru prevenirea poluarii ,apele uzate de la fabrica hartiei, de la abatoare si fabrici de conserve de peste ori legume sunt filtrate, rezidurile organice fiind retinute cu ajutorul unor tehnici de mare ran-dament, cum ar fi schimbul ionic sau ozmoza. Daca pana in prezent acest reziduri organice filtrate provocau, prin acumularea lor probleme extrem de dificil de solutionat , in prezent se contureaza cu tot mai multa fermitate perspectiva folosirii lor ca medii pentru cultura pentru microorganisme in scopul obtineii de mase proteice furajere. Petroproteinele pot fi "crescute" chiar si pe ...gaz metan .Intr-adevar ,metanul pare sa devina o promitatoare sursa de carbon pentru obtinerea unei productii industriale de proteina microbiana. De altfel , unii cercetatori apreciaza ca gazul metan este cea mai economica sursa pentru obtinerea de hrana in comparatie cu metanolul, petrolul sau n-alcanii. La o conferinta a gazului natural ,G.Hamer de la 'Shell' a sustinut aplicarea unui astfel de procedeu. El a aratat ca proteinele produse prin aceasta tehnologie ar putea sa fie ,din ambele puncte de vedere , nutritional si microbiologic, superioare tuturor alimentelor traditionale ce se consuma astazi. Concluzii similare au fost prezentate si de catre A.N.Grigorian de la Institutul de biosinteza proteinelor din Moscova care a cultivat amestecuri bacteriene. Cultura bacteriana a fost crescuta in fermentatoare cu un volum variind intre 6 si 40 de litri, cu rata de scurgere a amestecului natural de gaz , oxigen si azot cu 60 do litri pe ora:procesul a decurs la un pH de 6,7 si o pemperatura de 33 grade C. Operand cu acesti parametrii , Grigorian a obtinut o biomasa cu un continut de 65% proteina bruta. Evaluarea economica a acestei metode de producere a proteinei din gaz natural se dovedeste competitiva cu aceea din alte surse.