Gaprin je obchodní název pro jeden z typů proteinovo-vitamínového koncentrátu vyráběného v SSSR a v postsovětském prostoru. Biomasa proteinu fermentace zemního plynu pocházející z inaktivovaných buněk nepatogenních kvasinek oxidujících metan [1] [2] nebo bakterií [3] . Zemní plyn se používá jako hlavní složka živného média mikroorganismů, kromě směsi živných solí, aminokyselin atd.
O možnosti využití biomasy mikroorganismů oxidujících metan jako bílkovinné složky v krmivech hospodářských zvířat a v lidské potravě se začalo uvažovat jako perspektivní oblast výzkumu na počátku 60. let minulého století, téměř současně s výzkumem o technologii získávání bílkovinných látek z netradičních surovin - ropných uhlovodíků a alkoholů .
V letech 1966-1968. Byla publikována řada zpráv o práci s mikroorganismy oxidujícími metan za účelem průmyslové syntézy proteinů, prováděné v řadě výzkumných ústavů a společností:
V Sovětském svazu začaly práce na vytvoření průmyslové technologie pro výrobu proteinových látek ze zemního plynu v roce 1964 v ústavu VNIISintezbelok téměř současně s vytvořením ústavu , jehož hlavním úkolem bylo rozvíjet vědecké základy technologie pro výroba krmných bílkovin z různých druhů surovin, zejména z n-parafinů ropy, zemního plynu, motorové nafty, syntetických alkoholů apod., a vytvoření průmyslové technologie pro výrobu bílkovinných látek z těchto druhů suroviny.
V roce 1969 byla podepsána Mezivládní dohoda mezi SSSR a NDR o vývoji technologií pro výrobu mikrobiologického proteinu z uhlovodíkových surovin. V rámci této dohody byl vypracován program na dobu 20 let, jehož konečným cílem bylo vytvoření na území NDR průmyslového závodu na mikrobiologické odparafinování motorové nafty s výrobou krmné bílkoviny v r. město Schwedt (NDR) a vytvoření na území SSSR výroby krmných bílkovin ze zemního plynu počáteční s kapacitou 10 000 tun ročně. Na základě výsledků vývoje poloprovozu uvedené kapacity byl vypracován finální sovětsko-německý (NDR) dokument, který reflektuje hlavní materiály o vyvíjené technologii na úrovni tehdy dostupných technologických a hardwarových řešení.
Testy biomasy ze zemního plynu jako zdroje bílkovin v krmivech pro zvířata, drůbež, ryby byly provedeny ve dvou hlavních etapách. První etapa testování byla zahájena v roce 1972 na experimentálních dávkách biomasy ze zemního plynu. V této fázi byly provedeny studie bezpečnosti a nutriční hodnoty biomasy pro zvířata a také živočišných produktů získaných využitím biomasy ze zemního plynu jako součásti stravy hospodářských zvířat, drůbeže a ryb. Paralelně podobné testy prováděly výzkumné organizace bývalé NDR. Výsledky těchto testů umožnily postoupit do druhé etapy výzkumu. Byly schváleny dočasné předpisy pro výrobu a využití biomasy ze zemního plynu. Druhá fáze testování začala v roce 1984 a zahrnovala komplexní zootechnické a veterinární testování a také rozsáhlé výrobní testování biomasy ze zemního plynu jako mikrobiologické krmné přísady na velkém počtu hospodářských zvířat, drůbeže a ryb v různých regionech republiky. Testů biomasy ze zemního plynu se zúčastnilo více než 30 lékařských a zemědělských výzkumných institucí, ale také velké chovatelské farmy, drůbežárny a rybí farmy. Výsledky testů provedených ve druhé etapě potvrdily údaje o bezpečnosti a nutriční hodnotě biomasy ze zemního plynu při použití jako zdroj bílkovin při krmení zvířat, drůbeže, ryb, jakož i nezávadnosti potravinářských výrobků získaných použitím biomasy ze zemního plynu a potvrzená účelnost výroby průmyslových dávek biomasy ze zemního plynu. Nejprve byla schválena dočasná regulační a technická dokumentace k produktu (technická specifikace, manuál k využití biomasy ze zemního plynu). Na základě výsledků dlouhodobé průmyslové výroby biomasy ze zemního plynu (1985-1994) a ověření výsledků využití biomasy ze zemního plynu s jejím širokým využitím ve krmení hospodářských zvířat, drůbeže a ryb byly stanoveny trvalé technické specifikace pro biomasu ze zemního plynu (gaprinu) byly schváleny a normy pro použití biomasy ze zemního plynu ve složení krmiv a krmných směsí.
Od poloviny 60. let 20. století začal výzkum využití zemního plynu jako suroviny pro výrobu mikrobiálního proteinu. Byla vybrána kultura oxidující metan a byl proveden výzkum na experimentálních závodech v poloprovozních průmyslových podmínkách. Koncem 70. let minulého století byla v obci Svetly Yar zahájena organizace průmyslové výroby . V roce 1983 byl v závodě proteinových a vitamínových koncentrátů Svetlojarsk (v roce 1983 závod Sojuzprombelok) spuštěn pilotní závod na výrobu biomasy ze zemního plynu s kapacitou 10 000 tun produktu ročně. Během 2 let byl závod uveden do komerčního provozu. Tento komplex produkoval v letech 1988-1994 asi 1000 tun biomasy ze zemního plynu měsíčně. Později byl v závodě navržen druhý podobný modul a celková projektovaná kapacita výroby měla být 30 tisíc tun krmných bílkovin ročně. Celkem bylo za období do roku 1994 vyrobeno a prodáno asi 40 tisíc tun biomasy ze zemního plynu, a to jak pro ruské domácnosti, tak pro exportní dodávky do Bulharska, Izraele, Turecka a Malajsie.
V letech 1991-1992. v důsledku krize v ekonomice Ruské federace a v biotechnologickém průmyslu byla další výstavba zmrazena a výroba byla v květnu 1994 zastavena. Obdobné práce na vytvoření technologie pro výrobu krmných bílkovin ze zemního plynu provedl Statoil (Norsko). V roce 1990 Statoil zvažoval možnost pořízení technologie této výroby ze sovětské strany. Později Statoil získal Dansk Bioprotein (Odense, Dánsko), čímž se tento vývoj dostal na úroveň pilotní výroby. Hlavní rozdíl mezi technologií Dansk Bioprotein a technologií výroby biomasy ze zemního plynu vyvinutou v SSSR spočívá v systému dodávek plynu - technologie sovětsko-ruské strany zajišťovala neúplné využití metanu v procesu výroby biomasy z zemního plynu pro získání optimálních technologických režimů a následné využití nevyužitých plynů jako energetických surovin. V dánské technologii bylo úkolem maximalizovat využití metanu v technologickém procesu s emisemi výfukových plynů do atmosféry. Svého času byl Statoil (Norsko) spolu s DuPont Bio-Based Materials (USA) jedinou společností, která vyráběla bioproteiny ze zemního plynu ve velkém průmyslovém měřítku. Výrobek podobný gaprinu, vyráběný v tomto evropském podniku, získal povolení k použití a byl široce používán v zemědělství v zemích EU. Nicméně v letech 2004-2005 výroba byla uzavřena.
Vývoj technologií a průmyslu pro produkci mikrobiologického proteinu nebo jednobuněčného proteinu (SCP) začal současně v předních průmyslových zemích na počátku 60. let 20. století. Hlavním faktorem, který předurčil rychlý rozvoj mikrobiologického průmyslu, byl nárůst světové populace, která v té době činila asi 4 miliardy lidí, a v důsledku toho hrozivý nedostatek bílkovin ve stravě. Dnes existuje několik hlavních procesů, které se používají v různých výrobách potravinářských a krmných bílkovin mikrobiologickými prostředky:
V posledních letech začala globální průmyslová komunita opět věnovat zvláštní pozornost problematice získávání mikrobiálního proteinu na bázi zemního plynu.
Podle Frost & Sullivan tedy celosvětový biotechnologický trh vzroste z 270 miliard USD v roce 2018 na 600 miliard USD do roku 2020. závod s kapacitou 200 tisíc tun mikrobiálního proteinu na bázi plynu ročně.
V Rusku byly zničeny stávající kapacity mikrobiologického průmyslu na výrobu mikrobiálního proteinu na bázi uhlovodíkových surovin, vědecké a technologické rezervy však zůstaly zachovány.
Nejúspěšnější a nejproduktivnější práci v zemi na obnovení průmyslové technologie získávání mikrobiálních proteinů na bázi zemního plynu na moderní úrovni provedla společnost GIPROBIOSINTEZ LLC.
Kmen bakterií oxidujících metan Methylococcus capsulatus GBS-15 byl získán z obohacené kultury obligátních mikroorganismů oxidujících metan s následnou postupnou autoselekcí v kontinuálním kultivačním procesu.
V důsledku selekce byl získán kmen, který při kultivaci v průmyslových podmínkách na zemním plynu může být použit jako součást sdružení i samostatně. Kmen je uložen v All-Russian Collection of Industrial Microorganisms.
Kmen Methylococcus capsulatus GBS-15 má vysoký technologický potenciál, zejména:
Kmen není patogenní , není geneticky modifikovaný a neobsahuje geny z jiných organismů.
V souladu s GOST 12.1.005-88 je MPC haprinu ve vzduchu pracovního prostoru 0,3 mg/m³ ( je vyžadována kontrola bílkovin ).
Podle stupně dopadu na tělo patří gaprin do 2. třídy nebezpečnosti (GOST 12.1.007-76).