«Αξιοποίηση Τυρογάλακτος με Παραγωγή Μονοκυτταρικής Πρωτεΐνης με Ζύμωση»

«Αξιοποίηση Τυρογάλακτος με Παραγωγή Μονοκυτταρικής Πρωτεΐνης με Ζύμωση» Αρ. Κουπονιού: 72313222 01 000095 Υπεύθυνος έργου Δρ. Γούλας Παναγιώτης Εργαστήριο Προϊόντων Ζωικής Παραγωγής Τμήμα Ζωικής Παραγωγής Λάρισα, 2011

Τίτλος έργου: Αξιοποίηση Τυρογάλακτος με Παραγωγή Μονοκυτταρικής Πρωτεΐνης με Ζύμωση. 1. Εισαγωγή Η εταιρεία Γ. Α. ΝΟΥΣΙΑΣ Ο.Ε. δραστηριοποιείται στην παραγωγή φέτας και άλλων τυριών ποιότητας στην περιοχή της Ν. Λεύκης της Λάρισας. Όπως και άλλες επιχειρήσεις του κλάδου αντιμετωπίζει πρόβλημα με την διαχείριση του τυρογάλακτος που παράγεται σαν υποπροϊόν της τυροκόμισης. Στα πλαίσια της παρούσας ερευνητικής πρότασης η εταιρεία με την βοήθεια του εργαστηρίου προϊόντων ζωικής παραγωγής του Τμήματος Ζωικής Παραγωγής του ΤΕΙ Λάρισας δοκίμασε μία καινοτόμο ιδέα παραγωγής μονοκυταρρικής πρωτεΐνης με απευθείας ζύμωση της λακτόζης του τυρογάλακτος σε βιοαντιδραστήρα πλήρους ανάδευσης τύπου STR. Mε τον παραπάνω τρόπο θεωρείται ότι η επιχείρηση θα μπορέσει να αντιμετωπίσει το πρόβλημα του αποβλήτου της. Μεταφέροντας σε βιομηχανική κλίμακα τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης θεωρείται επίσης ότι η επιχείρηση θα λύσει με ορθολογιστικό τρόπο το πρόβλημα του τυρογάλακτος κερδίζοντας προστιθέμενη αξία από την πώληση της παραγόμενης μονοκυτταρικής πρωτεΐνης και από την διακοπή λειτουργίας του βιολογικού καθαρισμού της που επί του παρόντος επιβαρύνει την επιχείρηση με μεγάλα λειτουργικά κόστη. 1.1 Παρουσίαση της επιχείρησης. Για την εταιρία Γ. & Α. ΝΟΥΣΙΑΣ Ο.Ε. η άσκηση της τυροκομικής τέχνης είναι οικογενειακή κληρονομιά και ιστορία, από τις ρίζες του γενεαλογικού της δέντρου. Από τον τόπο καταγωγής, τη Βασιλίτσα της Πίνδου σημείο αναφοράς και αφετηρία μέχρι τις σημερινές, ιδιόκτητες και υπερσύγχρονες εγκαταστάσεις της εταιρίας, στη Νέα Λεύκη Λάρισας, μεσολάβησαν πολλά χρόνια φροντίδας και ποιοτικής τυροκόμησης. Το 1967 εμφανίζεται για πρώτη φορά, στην αγορά της Γερμανίας, η φέτα της εταιρίας «Γ. & Α. ΝΟΥΣΙΑΣ Ο.Ε.» και από τότε, με την επωνυμία «ΒΑΣΙΛΙΤΣΑ», κυριαρχεί στην ευρωπαϊκή αγορά. «Συνταγή» επιτυχία η συλλογή, μεταφορά, αποθήκευση και επεξεργασία του γάλακτος, στο σωστό χρόνο και μόνο με την καλύτερη δυνατή τεχνολογία, για ακέραιη διατήρηση και εξασφάλιση όλων των οργανοληπτικών του στοιχείων. 1

Γεγονός, που σε συνδυασμό με τις συνεχείς επενδύσεις της εταιρίας, σε ανθρώπινο δυναμικό και μηχανήματα, έφερε την φέτα «ΒΑΣΙΛΙΤΣΑ» σε κορυφαία θέση προτίμησης. 1.2 Εισαγωγή. Ένας από τους κοινοτικούς στόχους είναι η ανάπτυξη της Γεωργίας και Βιομηχανίας χωρίς επιβάρυνση του περιβάλλοντος για το γενικό σύνολο. Δυστυχώς σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες όπως και στην Ελλάδα γεωργικά παραπροϊόντα και υπολείμματα γεωργικών βιομηχανιών και δραστηριοτήτων συνήθως απορρίπτονται σαν άχρηστα και πολλές φορές αποτελούν σοβαρά προβλήματα ρυπάνσεως και μόλυνσης του περιβάλλοντος. Θα μπορούσαν όμως πολλά από αυτά μετά από κατάλληλη επεξεργασία να αποτελέσουν νέο οικονομικό πόρο υπακούοντας ταυτόχρονα στους κανόνες περιβαλλοντικής προστασίας. Η αξιοποίηση αυτών των πρώτων υλών, αποβλήτων ή παραπροϊόντων που συνήθως είναι χαμηλού ή και αρνητικού κόστους μπορεί να μειώσει το κόστος παραγωγής ανά μονάδα και ταυτόχρονα να δημιουργήσει νέες θέσεις εργασίας που θα προκύψουν από την αξιοποίηση αυτή. Μεταξύ των οργανικών στερεών ή ημι-στερεών οργανικών αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων που παρουσιάζουν ενδιαφέρον από πλευράς ποσοτήτων για τον Ελλαδικό χώρο μπορούμε να αναφέρουμε τα εξής: Άχυρα δημητριακών, καλαμποκιού και βάμβακος, υποπροϊόντα ελαιουργείων και τυροκομείων, υπολείμματα βιομηχανιών χυμών εσπεριδοειδών και στέμφυλα οινοποιίας. Η αξιοποίηση και η διαχείριση τέτοιων αγροτοβιομηχανικών υπολειμμάτων και παραπροϊόντων αποβλέπει και στην έκδοση οικολογικού σήματος (Eco-label) των προϊόντων το οποίο σήμα θα δίνεται σε εκείνα τα οποία προέρχονται από διαδικασίες με μικρή ή καθόλου περιβαλλοντική επίπτωση. 1.3 Οργάνωση και στόχοι της έρευνας και βιομηχανικής εφαρμογής Η ένταση της βιομηχανικής παραγωγής τροφίμων ως ανάγκη της αύξηση του πληθυσμού της γης και η ταυτόχρονη αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας από τη γενικότερη παγκόσμια οικονομική ανάπτυξη έχουν δημιουργήσει προβλήματα απόρριψης και διάθεσης των οργανικών-γεωργικών αποβλήτων στο περιβάλλον, καθώς έντονη ανάγκη για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Από τις αρχές του 1980 η 2

σχέση μεταξύ της ενεργειακής χρήσης και περιβαλλοντικών επιπτώσεων έχει τραβήξει το παγκόσμιο ενδιαφέρον και ένας μεγάλος αριθμός διεθνών δράσεων έχει επικεντρωθεί προς αυτήν την κατεύθυνση. Τα τυροκομεία παράγουν απόβλητα των οποίων το τυρόγαλο (cheese whey) είναι το κύριο απόβλητο με υψηλό οργανικό φορτίο (μέχρι και 70 g COD/L) το οποίο ωστόσο είναι βιοαποκοδομήσιμο, πλούσιο σε πρωτεΐνη, λακτόζη, άλατα, κλπ. Γι αυτό το λόγο η χρήση ή η διάθεση του είναι σημαντική. Αν διατεθεί ακατέργαστο σε υδροφόρους ορίζοντες μπορεί να προκαλέσει σοβαρές περιβαλλοντικές επιπτώσεις (φαινόμενα υπερτροφισμού, εξάντληση οξυγόνου σε λίμνες, ποτάμια, εξόντωση της υδρόβιας ζωής). Επίσης διαθέτει σημαντική φυτοξικότητα (μείωση της σοδειάς αν χρησιμοποιηθεί ως υγρό λίπασμα), ενώ αλλοιώνει και τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του εδάφους. Ωστόσο, το τυρόγαλο μπορεί να επεξεργασθεί και να αξιοποιηθεί κατάλληλα, ώστε να μειωθούν αφενός τα προβλήματα αποικοδόμησης του αποβλήτου (σε βιολογικούς καθαρισμούς) και διάθεσης στο περιβάλλον, και αφετέρου να παραχθούν αρκετά προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας που μπορούν να αποβούν εις όφελος των γαλακτοπαραγωγικών μονάδων. Τα κύρια αυτά προϊόντα είναι τα εξής: - Πρωτείνη ορού γάλακτος (τυρογάλακτος), έπειτα από θέρμανση (μετουσίωση-καθίζηση πρωτείνης, μαζί με ελάχιστο λίπος και άλατα) - Καθαρή πρωτείνη τυρογάλακτος έπειτα από υπερδιήθιση - Γαλακτικό οξύ ως προϊόν ζύμωσης τους τυρογάλακτος - Μονοκυτταρική πρωτείνη (μικροβιακή βιομάζα) ως προϊόν ζύμωσης τους τυρογάλακτος - Αιθανόλη ως προϊόν ζύμωσης τους τυρογάλακτος - Αρκετά ακόμη προιόντα μικροβιακής ζύμωσης του τυρογάλακτος Σήμερα σε βιομηχανική κλίμακα το πλήρες τυρόγαλα χρησιμοποιείται για την παραγωγή τυριών τυρογάλακτος όπως μυζύθρα, ανθότυρο, μανούρι, τυρί τύπου cottage/philadelphia, κλπ, ή για παραγωγή οροπρωτείνης έπειτα από υπερδιήθιση, η 3

οποία χρησιμοποιείται ως πρόσθετο σε διάφορα τρόφιμα (ικανότητα γαλακτωματοποίσης-σταθεροποίησης γαλακτωμάτων, αύξησης συγκράτησης νερού σε γαλακτώματα-διαλύματα, αύξηση συγκέντρωσης σε πρωτείνη, κλπ). Επίσης, το πλήρες υγρό τυρόγαλα ή έπειτα από ξήρανση μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ζωοτροφή (κυρίως σε χοίρους). Στη χειρίστη περίπτωση, απορρίπτεται ως έχει παράνομα σε υδροφόρους ορίζοντες. Το αποπρωτεϊνομένο τυρόγαλα (μετά και την απομάκρυνση-αξιοποίηση των οροπρωτεϊνών του) είναι το κύριο απόβλητο που παραμένει συνήθως αδιάθετο, και εξακολουθεί να περιέχει υψηλό ρυπαντικό φορτίο, λόγο της υψηλής συγκέντρωσης σακχάρων, και κυρίως λακτόζης που περιέχει (~ 4,7-5,0 %). Αυτό το σάκχαρο, μαζί με άλατα και χαμηλού μοριακού βάρους αζωτούχες ενώσεις που μπορεί να περιέχει το αποπρωτείνωμένο τυρόγαλο (πρωτεόζες-πεπτόνες-αμινοξέα) είναι ένα αρκετά καλό υπόστρωμα ζύμωσης για μικροοργανισμούς που μπορούν να μεταβολίσουν τη λακτόζη και να παράγουν με βιοτεχνολογικό τρόπο ουσίες υψηλής προστιθέμενης αξίας, μειώνοντας παράλληλα σημαντικά το COD-BOD του απομένοντος υγρού αποβλήτου μετά το τέλος της ζύμωσης. Η βιομάζα άλλωστε που καλλιεργείται για την κάθε ζύμωση μπορεί έπειτα από αποστείρωση-ξήρανση να χρησιμοποιηθεί ως μονοκυτταρική πρωτείνη και διατροφικό συμπλήρωμα για ζωοτροφές ή ανθρώπινη διατροφή. Αυτός είναι και ο βασικός στόχος της παρούσας εφαρμοσμένης έρευνας και μελέτης. 1.4 Βιβλιογραφική Ανασκόπηση. 1.4.1 Το τυρόγαλα. Τυρόγαλα είναι το προϊόν το οποίο λαμβάνεται με τη χρήση οξέων, πυτιάς ή/ και φυσικοχημικών μεθόδων, κατά την παραγωγή τυριών και καζεΐνης (Κανονισμός 625/30-3-1978 ΕΕ). Κατά την τυροκόμηση αγελαδινού γάλακτος, το 10-20% (β/β) των συνολικών συστατικών του γάλακτος μεταφέρεται στο τυρί και το υπόλοιπο στο τυρόγαλα. Τα ποσοστά αυτά ποικίλουν ανάλογα με το είδος του τυριού που παρασκευάζεται και την τεχνολογία που εφαρμόζεται. Ως γενική προσέγγιση μπορούμε να πούμε ότι το τυρόγαλα είναι ιδιαίτερα πλούσιο σε λακτόζη, η οποία συνιστά το κύριο ρυπαντικό συστατικό του αποβλήτου, ενώ περιέχει μεγάλη ποικιλία ανόργανων και οργανικών ουσιών. Στις αζωτούχες ενώσεις του 4

τυρογάλακτος κυριαρχούν οι αλβουμίνες και γλοβουλίνες του γάλακτος που δεν πήζουν με την πυτιά ή με την οξίνιση του. Πέρα αυτών υπάρχουν πρωτεόζεςπεπτόνες και πλήθος άλλων υδατοδιαλυτών αζωτούχων ουσιών. Θα πρέπει να τονιστεί επίσης, ότι το τυρόγαλα έχει πλήθος αλάτων και βιταμινών. Κατά την τυροκόμιση του γάλακτος μεταφέρεται στο τυρόγαλα περίπου το 40%-50% (β/β) των στερεών συστατικών του γάλακτος και προκαλεί σημαντική ρύπανση όταν απορρίπτεται στο περιβάλλον. Σε πολλές χώρες απαγορεύεται η απόρριψη του στο αποχετευτικό δίκτυο των πόλεων εάν πριν δεν έχει προηγηθεί κάποια επεξεργασία μείωσης της οργανικής του ουσίας. Σήμερα παράγονται περίπου 120 εκατομμύρια τόνοι τυρογάλακτος σε όλο τον κόσμο (Peters 2006). Από την παραγωγή αυτή αξιοποιείται μόνο το 55% περίπου. Το υπόλοιπο απορρίπτεται ως απόβλητο. 1.4.2 Σύσταση Τυρογάλακτος. Το τυρόγαλα περιέχει μεγάλη ποικιλία στερεών συστατικών, η αναλογία των οποίων προσδιορίζεται, κατά κύριο λόγο, από τη σύσταση του γάλακτος, από το οποίο προέρχεται αλλά και από τις τεχνολογικές επεμβάσεις που γίνονται κατά την διάρκεια της επεξεργασίας του. Όλοι οι παράγοντες, που επηρεάζουν τη σύσταση του γάλακτος, επηρεάζουν και αυτή του τυρογάλακτος που λαμβάνεται από αυτό. Επίσης, η θερμική μεταχείριση του γάλακτος πριν από την πήξη του, ο τρόπος πήξης του - ένζυμα, βιολογική οξίνιση, προσθήκη οξέων, ο βαθμός διαίρεσης του πήγματος, καθώς και ο τρόπος και η θερμοκρασία αναθέρμανσης επηρεάζουν τη σύσταση του τυρογάλακτος. Από τα συστατικά του τυρογάλακτος το λίπος είναι δυνατόν να απομακρυνθεί εύκολα με φυγοκέντρηση και να χρησιμοποιηθεί με διαφόρους τρόπους ενώ τα άλλα, για να παραληφθούν και να αξιοποιηθούν, θα πρέπει αυτό να υποβληθεί σε ειδική, κατά περίπτωση, επεξεργασία. Κατά τη φυγοκέντρηση του τυρογάλακτος, πέραν του λίπους, απομακρύνονται και μικρά τεμαχίδια πήγματος που περιέχει. Παραπλήσια σύσταση με αυτήν του αγελαδινού τυρογάλακτος έχει και το αποκορυφωμένο τυρόγαλα από την παρασκευή διάφορων τύπων τυριών του εξωτερικού, με εξαίρεση το λίπος που αφαιρείται. 5

Χαρακτηριστικό των αζωτούχων ουσιών του τυρογάλακτος είναι ότι σε αυτές η καζεΐνη υπάρχει σε ίχνη. Δεσπόζουν στην περίπτωση αυτή οι αλβουμίνες και γλοβουλίνες του γάλακτος που δεν πήζουν με την πυτιά ή με την οξίνισή του. Πέραν αυτών υπάρχουν πρωτεόζες-πεπτόνες και πλήθος άλλων υδατοδιαλυτών αζωτούχων ουσιών. Δε μεταφέρονται, όμως, στο τυρόγαλα μόνον κύρια συστατικά του γάλακτος αλλά και άλατα και βιταμίνες και μάλιστα σε σημαντικές ποσότητες. Ιδιαίτερα σημαντικό για το τυρόγαλα είναι ότι στη δομή των πρωτεϊνών του συμμετέχουν όλα τα απαραίτητα αμινοξέα, στην ενδεδειγμένη αναλογία και μεταξύ τους σχέσεις για τη διατροφή του ανθρώπου, γεγονός που τους προσδίδει εξαιρετική βιολογική αξία. Ενδεικτικές τιμές για τη θρεπτική αξία και σύσταση τυρογάλακτος δίδονται στον Πίνακα 1. Πίνακας 1: Θρεπτική αξία και Σύσταση Τυρογάλακτος.( Venetsaneas et al., 2009; e s, 1996) Συστατικό Τιμή Βιβλιογραφία Διαλύτες 0,6-0,8% w/v Venetsaneas et al., 2009; e s, 1996 Πρωτεΐνες 8-10% w/v Λιπίδια 0,4-0,5% w/v Venetsaneas et al., 2009; e s, 1996 Μεταλλικά άλατα 8-10% του ξηρού Venetsaneas et al., 2009; εκχυλίσματος e s, 1996 BOD5 30000-50000 ppm e so, 1996 COD 60000-80000 ppm e s, 1996 1.4.3 Η λακτόζη. Η λακτόζη ή γαλακτοσάκχαρο είναι χαρακτηριστικός υδατάνθρακας του γάλακτος, ο μόνος που υπάρχει ελεύθερος και σε σημαντικές ποσότητες. To κανονικό γάλα περιέχει συνήθως 4,4 έως 5,2% και κατά μέσο όρο 4,8% λακτόζη, που αντιπροσωπεύει το 50-52% των στερεών συστατικών του άπαχου γάλακτος. Στο γάλα της γυναίκας η λακτόζη απαντά σε μεγαλύτερη αναλογία, περίπου 7%. Τα διάφορα είδη γάλακτος παρουσιάζουν πολλές φορές σημαντικές διαφορές μεταξύ τους στην περιεκτικότητά τους σε λακτόζη. Αν εξετάσουμε όμως τη 6

σύσταση του γάλακτος των περισσοτέρων θηλαστικών διαπιστώνουμε ότι η λακτόζη παρουσιάζει πάντοτε πολύ μικρότερη διακύμανση από ότι το λίπος και τα λευκώματα, πράγμα που οδηγεί στην άποψη ότι η ενζυματική διεργασία που αφορά τη σύνθεση της λακτόζης είναι παρόμοια σε τελείως διαφορετικά είδη. Από βιολογική άποψη η λακτόζη χρησιμεύει στον οργανισμό ως πηγή ενέργειας πλην όμως για να απορροφηθεί πρέπει πρώτα να διασπαστεί σε γλυκόζη και γαλακτόζη, Σ' αυτό βοηθά το ένζυμο λακτάση που αφθονεί στο πεπτικό σύστημα των βρεφών, Σήμερα έχει διαπιστωθεί ότι η δράση της λακτάσης παρουσιάζεται αυξημένη κατά τις πρώτες ημέρες μετά τη γέννηση πλην όμως ελαττώνεται με την πάροδο του χρόνου. Ο βαθμός ανοχής της λακτόζης του σιτηρεσίου από τα διάφορα είδη θηλαστικών μπορεί να λεχθεί ότι είναι ανάλογος της περιεκτικότητας του γάλακτός τους στο σάκχαρο αυτό. Η παρουσία της λακτόζης στο γάλα και στα προϊόντα του παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον γιατί: α) Είναι πρωταρχικός παράγοντας στον έλεγχο των ζυμώσεων σε διάφορα γαλακτοκομικά προϊόντα. β) Προσδίδει θρεπτική αξία στο γάλα και στα γαλακτοκομικά προϊόντα. γ) Η γεύση και η διαλυτότητα αποθηκευμένων γαλακτοκομικών προϊόντων επηρεάζονται out' αυτή. δ) Παίζει βασικό ρόλο στην εμφάνιση του χρώματος και της γεύσεως στα υπερθερμασμένα γαλακτοκομικά προϊόντα. ε) Για τον άνθρωπο και αρκετά ζώα δεν αποτελεί μόνο πηγή ενέργειας αλλά και πηγή γαλακτόζης, που αποτελεί συστατικό των νευρικών ιστών. 1.4.3.1 Δομή της Λακτόζης. Η λακτόζη είναι δισακχαρίτης που σχηματίζεται από την ένωση ενός μορίου d-γλυκόζης και ενός μορίου d-γαλακτόζης κατά τρόπο ώστε να μένει ελεύθερη μια αλδεϋδική ομάδα. Σχηματίζεται από τη γλυκόζη του αίματος και γι' αυτό η περιεκτικότητα του τελευταίου στο σάκχαρο αυτό κατά τη διάρκεια της γαλακτικής περιόδου είναι μικρότερη εκείνης της ξηράς περιόδου. Κατά το άρμεγμα παρατηρείται επίσης πτώση της γλυκόζης του αίματος που επανέρχεται όμως σε κανονικό επίπεδο λίγο μετά το άρμεγμα. Η λακτόζη υπάρχει σε δύο ισομερείς μορφές την α και β, που διακρίνονται μεταξύ τους από τη θέση του υδροξυλίου της γλυκόζης (σχήμα 1). 7

Σχήμα 1. Ισομερείς μορφές λακτόζης Η λακτόζη απαντά στη φύση και στα γαλακτοκομικά προϊόντα είτε στις δύο κρυσταλλικές μορφές, α-ένυδρη και β-άνυδρη, ή σαν άμορφη ιλυώδης μάζα, που είναι μίγμα α και β λακτόζης. Κάτω από ειδικές συνθήκες λαμβάνονται και άλλες μορφές που διαφέρουν μεταξύ τους κυρίως σε ότι αφορά τις φυσικές τους ιδιότητες. Η μορφή α-λακτόζης που απαντά σε συνήθεις θερμοκρασίες είναι η ενυδατωμένη με ένα μόριο νερού C 12 H 22 O M 'H 2 O. H λακτόζη του εμπορίου είναι η μορφή αυτή και λαμβάνεται από υπερκορεσμένα υδατικά διαλύματα λακτόζης με βραδεία κρυστάλλωση σε θερμοκρασίες μικρότερες των 93,5 C. Έχει σημείο τήξεως 201,6 C. Η α-άνυδρη λακτόζη σχηματίζει κρυστάλλους διαφόρων μορφών που καθορίζονται από τις συνθήκες κρυσταλλώσεως. Ο παράγοντας που κατά κύριο λόγο ρυθμίζει τη μορφή των κρυστάλλων είναι ο λόγος μεταξύ της πραγματικής συγκεντρώσεως προς τη διαλυτότητα. Όταν είναι μεγάλος, η κρυστάλλωση προχωρεί γρήγορα και σχηματίζονται μόνο πρίσματα. Όσο ο λόγος αυτός μειώνεται τόσο η κρυστάλλωση γίνεται με βραδύτερο ρυθμό, ενώ η μορφή των κρυστάλλων αλλάζει. Στη συνέχεια δίδονται οι διάφορες μορφές κρυστάλλων της α-ένυδρης λακτόζης. Οι Α, Β και C λαμβάνονται όταν ο ρυθμός κρυσταλλώσεως είναι γρήγορος ενώ οι Ε, F και G όταν είναι βραδύς. Ο κρύσταλλος Η δίδει την άλλη όψη του G ενώ η μορφή D έχει σχήμα πυραμίδας που προκύπτει από την εξέλιξη του κρυστάλλου C. Η κρυστάλλωση στα γαλακτοκομικά προϊόντα είναι συχνά πιο πολύπλοκοo φαινόμενο. Τα άλλα συστατικά του επηρεάζουν την κρυστάλλωση της λακτόζης με αποτέλεσμα να δημιουργούνται ακανόνιστοι κρύσταλλοι που διαφέρουν εκείνων που λαμβάνονται από καθαρά διαλύματά της, σε ορισμένες περιπτώσεις μάλιστα είναι δυνατό να παρεμποδίσουν το σχηματισμό πυρήνων κρυσταλλώσεως και να καθυστερήσουν την κρυστάλλωση. 8

Οι κρύσταλλοι της α-ένυδρης λακτόζης είναι σκληροί και δυσκολοδιάλυτοι (σχήμα 2). Σχήμα 2. Κρυσταλλικές μορφές λακτόζης 1.4.3.2 Βιοσύνθεση της Λακτόζης. Κατά την υδρόλυσή της η λακτόζη δίδει ένα μόριο γλυκόζης και ένα μόριο γαλακτόζης. Ο τρόπος συνθέσεως της λακτόζης στο μαστό των ζώων έχει κατά καιρούς απασχολήσει ερευνητές διαφόρων χωρών, Σήμερα είναι γνωστό ότι η κατ' εξοχήν πρόδρομη ουσία για τη σύνθεση της είναι η D-γλυκόζη του αίματος. Σε πρώτη φάση μετατρέπεται στο μαστό ένα μέρος της D-γλυκόζης σε D-γαλακτόζη, Στη συνέχεια ένα μόριο D-γλυκόζης ενώνεται με ένα μόριο D-γαλοκτόζης και δημιουργείται η λακτόζη. Αναλυτικότερα ο σχηματισμός της λακτόζης στο μαστό περιλαμβάνει τα εξής στάδια: 9

Από τα ένζυμα που συμμετέχουν στο σχηματισμό της λακτόζης, η συνθετάση της λακτόζης (UDP γαλακτόζη d γλυκόζη I γαλακτοζυλοτρανφεράση) απαντά μόνο στο μαστό, ενώ τα άλλα ανευρίσκονται και σε άλλα σημεία του σώματος των ζώων, όπου λαμβάνουν μέρος σε διάφορους μεταβολικούς κύκλους, Διαπιστώθηκε ότι η συνθετάση της λακτόζης αποτελείται από δύο πρωτεΐνες που ονομάστηκαν Α και Β. To τμήμα Β του ενζύμου βρέθηκε ότι είναι ταυτόσημο με την α-γαλακταλβουμίνη που είναι προϊόν της συνθετικής δραστηριότητας των γαλακτικών κυττάρων και απαντά μόνο στο μαστό, ενώ το Α υπάρχει σε διάφορους ιστούς και μόνο του καταλύει διαφορετική αντίδραση. 1.4.3.3 Ισορροπία λακτόζης σε διάλυμα. Ο ρυθμός μετατροπής της α-λακτόζης προς β και αντίστροφα μέχρι να επιτευχθεί η ισορροπία μεταξύ τους επηρεάζεται σημαντικά από τη θερμοκρασία του διαλύματος. Είναι μικρή σε χαμηλές θερμοκρασίες και αυξάνει με την αύξησή της, Στους 70 C η ισορροπία επιτυγχάνεται αμέσως. To ph επηρεάζει επίσης το φαινόμενο αυτό. Σε τιμές ρη γύρω από 5,0 ο ρυθμός μετατροπής της μιας μορφής προς την άλλη είναι πολύ μικρός πλην όμως αυξάνει με τη μεταβολή του. Σε ρη 9,0 η ισορροπία επιτυγχάνεται σε λίγα λεπτά. Η παρουσία αλάτων μπορεί να επηρεάσει την ταχύτητα μετατροπής της α-λακτόζης προς β και αντίστροφα. Η επίδραση είναι περιορισμένη σε αραιά διαλύματα αλάτων πλην όμως σε συγκεντρώσεις παραπλήσιες με αυτές του γάλακτος η ταχύτητα σχεδόν διπλασιάζεται. 10

Παρόμοια επίδραση με τα άλατα έχει και η παρουσία σακχάρων σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Αντίθετα οι υψηλές συγκεντρώσεις μειώνουν την ταχύτητα μετατροπής της μιας μορφής λακτόζης προς την άλλη (σχήμα 3). Σχήμα 3. Σχέση μεταξύ των διαφόρων μορφών λακτόζης (Τ=C) 11

1.4.4 Πλεονεκτήματα του Τυρογάλακτος Μερικά από τα πιο σημαντικά πλεονεκτήματα του τυρογάλακτος ως υπόστρωμα ζύμωσης είναι τα εξής: Υψηλό ποσοστό πρωτεϊνών και σακχάρων Χαμηλό κόστος υποστρώματος 1.4.5 Μειονεκτήματα του Τυρογάλακτος. Για την αξιοποίηση του τυρογάλακτος αντιμετωπίζονται διάφορες δυσκολίες από τις οποίες οι πιο σημαντικές είναι: Το μεγάλο μικροβιακό φορτίο που το καθιστά ευπαθές. Αν δεν παστεριωθεί ή ψυχθεί αμέσως μετά την παραγωγή του, αλλοιώνεται σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η σύστασή του δεν είναι σταθερή. Κυμαίνεται ανάλογα με τον τύπο του τυριού και το είδος του γάλακτος από τα οποία προέρχεται. Περιέχει χαμηλό σχετικά ποσοστό στερεών συστατικών, πράγμα που επιβραδύνει το κόστος επεξεργασίας του. Θεωρείται σαν προϊόν ευτελούς αξίας, για αυτό και συχνά δεν αξιοποιείται. Η άποψη αυτή αναθεωρήθηκε τελευταία. 1.4.6 Αξιοποίηση τυρογάλακτος. Το τυρόγαλα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν ζωοτροφή για χοίρους ή πτηνά, σαν προσθήκη στο ψωμί για αύξηση της θρεπτικής του αξίας, σαν προσθήκη (πρωτεϊνών) σε διαιτητικές παιδικές τροφές. Επίσης, χρησιμοποιείται για την παρασκευή αεριούχων ποτών ή άλλων ζυμωθέντων ποτών, αλβουμίνης και σφαιρίνης για προσθετικά τροφίμων, αλκοόλης, λακτόζης, σιροπιών γαλακτόζης και γλυκόζης και για την παρασκευή ριβοφλαμίνης. Ακόμη, χρησιμοποιείται για την παραγωγή γαλακτικού οξέος, για την παρασκευή υποστρωμάτων ζυμώσεως για παραγωγή αντιβιοτικών, μεθανίου, ακετόνης και βιομάζας (πρωτεΐνες SCP) και τέλος για την παρασκευή τυριών (Ricotta, μανούρι, μυζήθρα). 12

1.4.7 Χρήση των αποβλήτων τυροκομείου ως υπόστρωμα ζύμωσης. Μια από τις κύριες οδούς αξιοποίησης του τυρογάλακτος σχετίζεται με τη ζύμωση αυτού προς παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας (γαλακτικό οξύ, αιθυλική αλκοόλη, βιταμίνες, β- γαλακτοσιδάση, ξύδι, βιομάζα, μικροβιακό λίπος) (Αγγελής 2007). Ειδικότερα το τυρόγαλα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως θρεπτικό μέσο για την ανάπτυξη μικροοργανισμών, (π.χ. γένη Kluyveromyces, Candida, Trichosporum, Torula), που δίδουν βιομάζα που περιέχει πρωτείνη υψηλής βιολογικής αξίας (πλούσια σε απαραίτητα αμινοξέα), την αποκαλούμενη «μονοκυτταρική πρωτείνη». Σε σύγκριση με τα φυτά οι μικροοργανισμοί εμφανίζουν σημαντικά υψηλότερους ειδικούς ρυθμούς ανάπτυξης και υψηλότερη συγκέντρωση πρωτεΐνης στην παραγόμενη βιομάζα που σε πολλές περιπτώσεις φτάνει το 80% (β/β) επί ξηρής μάζας (Αγγελής 2007). Ενδεικτικά αναφέρεται ότι ήδη στη Γαλλία (Εταιρεία «Fr mager es Le Be») παράγεται υψηλής αξίας μονοκυτταρική πρωτεΐνη κατά την ανάπτυξη μυκήτων του είδους Kluyveromyces fragilis σε τυρόγαλα σε βιομηχανική κλίμακα, το δε παραγόμενο προϊόν χρησιμοποιείται με μεγάλη επιτυχία στη διατροφή του ανθρώπου (Αγγελής 2007). Η χρησιμοποίηση των δυνάμενων να παράξουν ενδοκυτταρικό λίπος μικροοργανισμών ( eag us ή -bearing microorganisms) έχει ήδη αναφερθεί από το δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο, επισταμένη όμως μελέτη των μικροοργανισμών αυτών πραγματοποιείται τα τελευταία 35 χρόνια (Agge s κ.λπ. 1987, 1988, 1990, Ratledge 1994, 2002, Certik and Shimizu 1999, Ratledge κ.λπ. 2005, Αγγελής 2007). Το ενδιαφέρον για την παραγωγή των λιπιδίων αυτών, καλουμένων και μικροβιακών ή μονοκυτταρικών λιπιδίων (m cr b a s ή s g e ce s) είναι μεγάλη καθώς αποτελούν πηγή σημαντικών λιπαρών οξέων που δεν συναντάμε συχνά στη φύση. Αυτά τα λιπαρά οξέα χρησιμοποιούνται στην κλινική διατροφή και ως πρώτες ύλες για την παρασκευή ειδικών τροφών και καλλυντικών (Rat edge 1994, Rat edge κ.λπ. 2005, Αγγελής 2007). Ιδιαίτερο ενδιαφέρον εστιάζεται στο γ-λινολενικό οξύ ( LA, Δ6,9,12C18:3), ένα λιπαρό οξύ το οποίο παράγεται κατά κύριο λόγο ως μεταβολικό προϊόν από τους ελαιογόνους ζυγομύκητες (Agge s κ.λπ. 1987, 1988, 1990, Rat edge 1994, 2002, Fakas κ.λπ. 2006, 2007, 2008α, 2008β, Αγγελής 2007) και παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον λόγω των αντικαρκινικών και αντιφλεγμονωδών ιδιοτήτων που έχει 13

βρεθεί ότι περιέχει (Cert k a d h m u 1999, Ke y κ.λπ. 2000). Παρά το γεγονός ότι έχει αναφερθεί χρησιμοποίηση πληθώρας ανανεώσιμων υποστρωμάτων ή υποστρωμάτων τύπου «αποβλήτων» ως πηγών άνθρακα από ελαιογόνους ζυγομύκητες προκειμένου να παραχθεί λίπος και γ-λινολενικό οξύ (Certik and Shimizu 1999, Fakas κ.λπ. 2006, 2007, 2008α, 2008β, Αγγελής 2007), το τυρόγαλα μέχρι στιγμής δεν έχει χρησιμοποιηθεί από μικροοργανισμούς αυτής της κατηγορίας, πιθανώς λόγω της μη-ικανοποιητικής ανάπτυξης αυτών στη λακτόζη (Cert k a d h m u 1999). Αντίθετα, ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του 1990 είχε παραχθεί μικροβιακό λίπος που προσομοίαζε με αυτό του λίπους του κακάο (c c a- butter subst tute) σε βιομηχανική κλίμακα χρησιμοποιώντας ελαιοπαραγωγούς ζύμες του είδους Apiotrichum curvatum κατά την καλλιέργεια τους στο τυρόγαλα. (Ykema κλπ. 1988, 1990, Davies κλπ. 1990, Davies and Holdsworth 1992, Ratledge, 1994, Αγγελής 2007). 1.4.8 Χρήσεις της Μονοκυτταρικής Πρωτεΐνης στην ανθρώπινη διατροφή και στις ζωοτροφές. Στη διατροφή των ζώων η μονοκυτταρική πρωτεΐνη χρησιμοποιείται για την πάχυνση των μόσχων, για την πάχυνση πουλερικών και χοίρων. Επίσης χρησιμοποιείται στις ζωοτροφές για όρνιθες ωοπαραγωγής καθώς και για την καλλιέργεια ψαριών. Τέλος, η μονοκυτταρική πρωτεΐνη χρησιμοποιείται ως τροφή κατοικίδιων ζώων. Στον τομέα των τροφίμων η μονοκυτταρική πρωτεΐνη χρησιμοποιείται ως φορέας αρωμάτων, βιταμινών και ως ενισχυτικό γαλακτωματοποιητών. Επίσης χρησιμοποιείται για την βελτίωση της θρεπτικής αξίας των ψημένων προϊόντων, σε σούπες, σε έτοιμα γεύματα για σερβίρισμα και σε συνταγές δίαιτας. 1.4.9 Παραγωγή Μονοκυτταρικής Πρωτείνης (SCP). Ο όρος «πρωτεΐνες μονοκυττάρων» (SCP) επινοήθηκε από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης το 1966 και συνηθίζεται σήμερα να αναφέρεται ως μικροβιακή βιομάζα χρησιμοποιούμενη ως τρόφιμο και ως πρόσθετο τροφίμων. Ακόμα η απομονωμένη κυτταρική πρωτεΐνη ή τα ολικά κυτταρικά συστατικά μπορούν να καλούνται SCP. Επίσης ο όρος μονοκυτταρική πρωτεΐνη αναφέρεται σε αποξηραμένα κύτταρα μικροοργανισμών όπως πλαγκτόν, ακτινομυκήτων, βακτηρίων, ζυμομυκήτων και μυκήτων που αναπτύσσονται σε μεγάλη κλίμακα για να χρησιμοποιηθούν ως πηγές 14

πρωτεϊνών στην τροφή των ανθρώπων ή ζώων. Αν και οι μικροοργανισμοί αυτοί αναπτύσσονται για τις πρωτεΐνες τους, τα κύτταρά τους περιέχουν επίσης υδατάνθρακες, λιπίδια, βιταμίνες, ιχνοστοιχεία και νουκλεïκά οξέα. Δεν είναι παράξενο ότι οι μικροοργανισμοί έχουν χρησιμοποιηθεί ως συστατικά τροφών από τους αρχαίους χρόνους. Για παράδειγμα οι ζυμομύκητες χρησιμοποιούνται εδώ και πολλούς αιώνες για την παρασκευή του ψωμιού. Επίσης, τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος χρησιμοποιούνται γα την παρασκευή τυριού και αλλαντικών. Γύρω από το 1900 στην Αμερική η φυγοκέντρηση χρησιμοποιήθηκε για τον διαχωρισμό των κυττάρων της ζύμης από το μέσον καλλιέργειας. Η πρώτη παραγωγή πρωτεϊνών από μονοκύτταρους οργανισμούς έγινε στη Γερμανία κατά την διάρκεια του Α παγκοσμίου πολέμου, όταν ο ζυμομύκητας Saccharomyces cerevisiae αναπτύχθηκε με μελάσα για πηγή άνθρακα και άλατα αμμωνίου για πηγή αζώτου. Κατά τη διάρκεια του Β παγκοσμίου πολέμου, η τεχνολογία των βιοαντιδραστήρων είχε αρχίσει να αναπτύσσεται, με άμεση εφαρμογή στη μαζική παραγωγή μικροβιακών κυττάρων. Σήμερα με τις τεχνικές διήθησης του υγρού καλλιέργειας από ειδικά φίλτρα έχει ελαττωθεί κατά πολύ το κόστος μια και η φυγοκέντρηση δεν είναι πλέον αναγκαία. Πολλά ακατέργαστα υλικά θεωρήθηκαν ως πηγή τροφής των κυττάρων για την παραγωγή των πρωτεϊνών μονοκυττάρων. Στις περισσότερες περιπτώσεις τα ακατέργαστα υλικά πρέπει να τροποποιηθούν με φυσικούς, χημικούς ή ενζυμικούς τρόπους. Πηγή κυτταρίνης, όπως τα ξύλα και άχυρα, που αποτελούνται από το σύμπλοκο λιγνίνης-κυτταρίνης, δεν υδρολύονται εύκολα με ένζυμα ή οξέα για να απελευθερώσουν σάκχαρα. Στο παρακάτω σχήμα 5 περιγράφεται σχηματικά η διαδικασία παραγωγής μονοκυτταρικής πρωτείνης από κόκκους κεφίρ (μίγμα γαλακτικών βακτηρίων και ζυμών Kluyveromyces). 15

Σχήμα 5. Διάγραμμα παραγωγής SCP από κόκκους κεφίρ 1.4.10 Σύσταση και διατροφική αξία της Μονοκυτταρικής πρωτείνης. Η θρεπτική αξία των τροφίμων από μονοκυτταρική πρωτεΐνη ποικίλει ανάλογα με την χρήση των μικροοργανισμών. Η μέθοδος της συγκομιδής, της αποξήρανσης και της επεξεργασίας έχει επίδραση στην θρεπτική αξία του τελικού προϊόντος. Η θρεπτική αξία της μονοκυτταρικής πρωτεΐνης είναι η εξής: 1. Μπορεί να καλλιεργηθεί σε μη τρόφιμα (υπόστρωμα). 2. Το ξηρό βάρος των μικροοργανισμών περιέχει 60-70% πρωτεΐνη. 3. Έχει εξαιρετικά σύντομο χρονικό διάστημα αναπαραγωγής, δηλαδή έχει γρήγορο ρυθμό πολλαπλασιασμού. 4. Έχει υψηλή περιεκτικότητα στο σύμπλεγμα βιταμινών Β. 5. Περιέχει θειαμίνη, ριβοφλαβίνη, γλουταθειόνη, φολικό οξύ, κλπ. Η ενδεικτική σύσταση και διατροφική αξία της μονοκυτταρικής πρωτείνης περιγράφεται στους πίνακες 2-4. 16

Πίνακας 2: Σύσταση και διατροφική αξία της μονοκυτταρικής πρωτεΐνης σε διαφορετικά είδη μικροοργανισμών.(israelidis J. Cleanthis, Food Technology Institute Professor of Biology at Southeastern College, Athens, Greece 1986). Συστατικά Μύκητες Άλγη Ζύμες Βακτήρια Πρωτεΐνες 30-45 40-60 45-55 50-65 Λιπίδια 2-8 7-20 2-6 1,5-3 Τέφρα 9-14 8-10 5-9,5 3-7 Νουκλεΐκό οξύ 7-10 3-8 6-12 8-12 Πίνακας 3: Αμινοξέα της μονοκυτταρικής πρωτεΐνης από την Candida utilis (g αμινοξέων/100g πρωτεΐνης)..(israelidis J. Cleanthis, Food Technology Institute Professor of Biology at Southeastern College, Athens, Greece 1986). Αμινοξέα Candida utilis Ασπαρτικό οξύ 1.32 ± 0.12 Θρεονίνη 0.60 ± 0.05 Σερίνη 0.64 ± 0.04 Γλουταμινικό οξύ 3.20 ± 0.2 Προλίνη 0.74 ± 0.045 Γλυκίνη 0.75 ± 0.06 Αλανίνη 1.18 ± 0.12 Βαλίνη 0.54 ± 0.04 Μεθειονίνη 0.44 ± 0.032 Ισολευκίνη 0.81 ± 0.045 Λευκίνη 1.44 ± 0.12 Τυροσίνη 0.86 ± 0.054 Φαινυλαλανίνη 0.98 ± 0.057 Λυσίνη 1.24 ± 0.11 Ιστιδίνη 0.19 ± 0.012 Αργινίνη 0.82 ± 0.045 Πίνακας 4: Περιεκτικότητα βιταμινών μονοκυτταρικής πρωτεΐνης από την Candida utilis (mg/100g ξηρού βάρους). (Israelidis J. Cleanthis, Food Technology Institute Professor of Biology at Southeastern College, Athens, Greece 1986). Βιταμίνες Candida utilis Θειαμίνη 0,53 Ριβοφλαβίνη 4,50 Νιασίνη 41,73 Πυριδοξίνη 3,34 Παντοθενικό οξύ 3,72 Χολίνη - Φολικό οξύ 2,15 Ινοσιτόλη - Βιοτίνη 0,23 Βιταμίνη Β 12 0 Ρ-αμινοβενζοïκό οξύ 1,7 17

Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα της Μονοκυτταρικής πρωτεΐνης. Τα πλεονεκτήματα της παραγωγής μονοκυτταρικής πρωτεΐνης είναι τα εξής: Οι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται με μεγάλο ρυθμό και έχουν υψηλή απόδοση. Έχει υπολογιστεί ότι 100 λίβρες (περίπου 50 κιλά) της ζύμης παράγουν περίπου 250 τόνους της πρωτεΐνης μέσα σε 24 ώρες. Τα άλγη που αυξάνονται στις λίμνες παράγουν 20 τόνους (ξηρό βάρος) της πρωτεΐνης ανά στρέμμα/έτος. Η απόδοση της πρωτεΐνης είναι 10-15 φορές υψηλότερη από τη σόγια και 20-50 φορές υψηλότερη από το καλαμπόκι. Τα βιομηχανικά απόβλητα ή τα υποπροϊόντα χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες για τους μικροοργανισμούς. Η περιεκτικότητα σε ξηρή πρωτεΐνη είναι αρκετά υψηλή, 43-85%. Έχει υπολογιστεί ότι η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη στα κύτταρα των μικροοργανισμών είναι περίπου 60% στα ξηρά κύτταρα των Pseudomonas ssp., 40-50% σε κύτταρα ζύμης και 20-40% σε φυκώδη κύτταρα. Οι ζύμες που αυξάνονται σε αυτήν την διαδικασία κατέχουν υψηλή περιεκτικότητα σε βιταμίνες. Όλα τα βασικά αμινοξέα περιλαμβάνονται στις μονοκύτταρες πρωτεΐνες. Μπορούν εύκολα γενετικά να τροποποιηθούν για την ποικιλία της σύνθεσης αμινοξέος. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα ευρύ φάσμα των πρώτων υλών ως πηγή άνθρακα, οι οποίες περιλαμβάνουν ακόμη και τα προϊόντα αποβλήτων. Κατά συνέπεια βοηθούν στην αφαίρεση των ρύπων και είναι οικολογικά ευεργετικές. Μπορούν να παραχθούν σχετικά εύκολα, με υψηλή παραγωγικότητα. Τα μειονεκτήματα της παραγωγής μονοκυτταρικής πρωτεΐνης είναι τα εξής: Οι ζύμες παρουσιάζουν το χαμηλότερο ρυθμό ανάπτυξης-αύξησης, χαμηλότερη πρωτεϊνική περιεκτικότητα και χαμηλότερη περιεκτικότητα σε μεθειονίνη σε σχέση με τα βακτήρια. Οι μύκητες έχουν επίσης τους περιορισμούς τους λόγω των χαμηλότερων ρυθμών αύξησης και της χαμηλότερης περιεκτικότητας σε πρωτεΐνη. 18

Τα άλγη έχουν την κυτταρίνη στους κυψελοειδείς τοίχους τους που δεν είναι εύπεπτοι. Συσσωρεύουν επίσης τα βαρέα μέταλλα που μπορούν να αποδειχθούν επιβλαβή στα ζωντανά όντα. Δεδομένου ότι τα βακτηριακά κύτταρα είναι μικρά στο μέγεθος και έχουν χαμηλή πυκνότητα, η συγκομιδή τους από το ζυμούμενο μέσο γίνεται δύσκολη και δαπανηρή. Τα βακτηριακά κύτταρα κατέχουν υψηλή περιεκτικότητα σε νουκλεϊνικό οξύ που μπορεί να αποδειχθεί επιζήμια για τον άνθρωπο με την αύξηση του επιπέδου του ουρικού οξέος στο αίμα. Τα πρόσθετα βήματα για να υπερνικήσουν αυτό το πρόβλημα καθιστούν την παραγωγή δαπανηρή. 1.5 Μικροοργανισμοί που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή SCP. Οι βιομηχανίες τροφίμων αποσκοπώντας την καλύτερη αξιοποίηση των αποβλήτων και τη μείωση του ρυπαντικού φορτίου τα οποία καταλήγουν στο φυσικό περιβάλλον, χρησιμοποιούν διάφορους μικροοργανισμούς για την παραγωγή πρωτεΐνης. Οι λόγοι της χρήσης των μικροοργανισμών αυτών είναι γιατί πολλαπλασιάζονται ταχύτατα, έχουν μικρές απαιτήσεις σε θρεπτική ύλη για να αναπτυχθούν, επίσης η θρεπτική ύλη μπορεί να είναι οτιδήποτε ακόμη και απόβλητα, μπορούν να καλλιεργηθούν οπουδήποτε και τέλος το μεγαλύτερο ποσοστό του ξηρού βάρους είναι πρωτεΐνη. Οι πιο γνωστοί μικροοργανισμοί που έχουν μελετηθεί για την παραγωγή μονοκυτταρικής πρωτεΐνης από υγρά απόβλητα τυροκομείου είναι οι εξής: Ζύμες Candida utilis, boidinii, tropicalis, versatilis, holstii, halophila Saccharomyces cerevisiae, uvarum Rhodotorula glutinis Kluveromyces marxianus, fragilis, lactis Saccharomycopsis lipolitica Torulopsis utilis Galactomyces geotrichum Trichosporon cutaneum Yarrowia lipolytica 19