Производство пищевого белка

 

1.4 Производство сыра

 

Молоко было, одним из первых продуктов, претерпевших микробиологическую переработку естественным образом. Это происходит за счет того, что в молоке легко размножаются бактерии и оно скисает. В этом процессе один из основных этапов - превращение молочного сахара - лактозы в молочную кислоту. На протяжении тысячелетий усовершенствовался процесс спонтанного скисания молока, результатом чего явилась разработка технологии получения сыра и других продуктов молочнокислого брожения.

Для производства сыра в молоко вносят культуру бактерий, род и вид которых зависит от типа производимого сыра.Размножение молочнокислых бактерий при скисании молока - это важный технологический процесс, так как они подавляют размножение других бактерий и тем самым обусловливают требуемые вкусовые качества и аромат сыра. Молочнокислые бактерии положительно влияют на желудочно-кишечную микрофлору. После внесения бактерий молоко инкубируют при определенной температуре и в результате оно скисает. Для углубления этого процесса -- гидролиза белка, искусственно вносят протеолитический фермент, называемый сычужным ферментом или ренином. Ренин образуется в сычуге - в четвертом отделении желудка ягненка или теленка, вскормленных молоком. С возрастом организм животных вместо сычужного фермента вырабатывает другие протеолитические ферменты, с другой субстратной специфичностью, не вызывающие образования сыра.

Производство сычужного фермента в мировом масштабе составляет 25 млн. л. Несмотря на это, сычужный фермент является дефицитным и лимитирующим компонентом в технологии производства сыра. В результате многочисленных поисков получен протеолитический фермент микробного происхождения с аналогичной сычужному ферменту субстратной специфичностью. Этот фермент частично восполнил дефицит сычужного фермента. Другая значительная биотехнологическая новизна заключается в клонировании гена ренина в одну из культур мицелиальных грибов. Это позволило получить абсолютный аналог сычужного фермента. Для промышленных целей сычужный фермент получают из животных организмов (ягнят, телят, поросят) и из культур грибов.

 По данным на 1998 г., аналог  ренина, выделенный из грибов, удовлетворяет  потребность в этом ферменте  на одну треть. Микробный фермент  широко используется в США  и Франции - странах с большими  традициями производства сыра.

Сразу же после внесения в молоко фермента, выделенного из животных или микроорганизмов, происходит ограниченный протеолиз казеина. Коагулированный казеин образует гелеподобную массу и соединяется с жиром, после чего сыворотку фильтруют, отжимают остаточную воду и высушивают завертыванием в ткань. Следующим этапом технологии является созревание сыра. Производство сыра из молока -- дегидратационный процесс, при котором происходит концентрирование казеина и жира в 6-12 раз. В процессе созревания некоторых сыров практикуется искусственное размножение микроорганизмов (бактерии и грибы) для придания сыру специфического вкуса и аромата.

     Приблизительно 100 лет  тому назад производство сыра  достигло такого уровня и коммерческих  масштабов, что производители перестали  доверять процессу спонтанного  размножения молочнокислых бактерий  и начали применять чистые  бактериальные культуры. Многообразие  бактерий вызвало значительное  расширение ассортимента сыров.

Вкус, аромат и качество разных сортов сыра определяют следующие факторы: разновидность молока (козье, коровье, овечье), температура приготовления сыра, наличие вторичной микрофлоры.

Если первичная микрофлора - молочнокислые бактерии осуществляют формирование сыра как продукта, то вторичная микрофлора (бактерии, грибы) придают аромат и свойства, определяющие специфический вкус сыра.

Из молока можно получить и другие продукты брожения. Из них можно выделить кислые продукты: йогурт - аналог грузинского мацони. Традиционно йогурт получают ферментацией в молоке болгарской палочки и термофильного стрептокока.

Сметану, кумыс, кефир, видя (распространенный напиток в Финляндии) и другие продукты получают из пастеризованного молока, обработанного молочнокислыми бактериями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Производство  пищевого белка

 

Микроорганизмы начали использовать в производстве белковых  продуктовза долго до возникновения микробиологии.  Достаточно  упомянуть  все возможные разновидности сыра, а также продукты, получаемые  путем  ферментации  соевыхбобов. И в первом, и во втором случае питательной  основой  является  белок.

При выработке  этих  продуктов  при  участии  микробов  происходит  глубокоеизменение свойств белоксодержащего сырья. В  результате  получают  пищевыепродукты, которые можно дольше хранить (сыр) или удобнее потреблять  (соевыйтворог). Микробы играют роль  в  производстве  некоторых  мясных  продуктов,предназначенных  для  хранения.  Так,  при  изготовлении некоторых сортовколбасы  используется  кислотное  брожение,  обычно  при  участии  комплексамолочнокислых  бактерий.  Образовавшаяся  кислота  способствует  сохранностипродукта и вносит вклад в формирование его особого вкуса.

Этим,  пожалуй,  и  ограничивается  использование  микроорганизмов  впереработке   белков.   Возможности   современной   биотехнологии   в   этих производствах невелики, за исключением сыроделия. Другое дело –  выращиваниеи  сбор  микробной  массы,  перерабатываемой  в  пищевые   продукты:   здесь биотехнология может проявить себя во всей полноте.

 

2.1.Белок одноклеточных организмов

 

По многим важным показателям биомасса микроорганизмов может  обладать весьма  высокой  питательной  ценностью.  В  немалой  степени  эта  ценность определяется белками: у большинства видов они составляют  значительную  долю сухой  массы  клеток.  На  протяжении  десятилетий  активно  обсуждаются   и исследуются  перспективы  увеличения  доли  белка  микроорганизмов  в  общем балансе производимого во всем мире белка.

Производство такого белка  связано  с  крупномасштабным  выращиванием определенных микроорганизмов, которые собирают и  перерабатывают  в  пищевые продукты. Чтобы осуществить возможно более полное  превращение  субстрата  вбиомассу микробов, требуется многосторонний подход. Выращивание  микробов  впищевых целях представляет интерес по двум причинам. Во-первых,  они  растутгораздо быстрее, чем растения и  животные:  время  удвоения  их  численности измеряется  часами.   Это   сокращает   сроки,   нужные   для   производства определенного количества пищи.  Во-вторых,  в  зависимости  от  выращиваемых микроорганизмов в качестве  субстратов  могут  использоваться  разнообразные виды сырья. Что касается субстратов, то здесь можно  идти  по  двум  главным

 направлениям:  перерабатывать  низкокачественные   бросовые   продукты   или ориентироваться на легкодоступные углеводы и получать за их  счет  микробную биомассу, содержащую высококачественный белок.

 

2.2. Получение белковых веществ на углеводном сырье

 

Исторически одним из первых субстратов,  используемых  для  получения кормовой биомассы, были гидролизаты растительных отходов, предгидрализаты  и сульфитный щелок –  отходы  целлюлозно-бумажной  промышленности.  Интерес  к углеводному  сырью  как   основному   возобновляемому   источнику   углерода значительно возрос еще и с экологической точки зрения,  так  как  оно  может служить   основой   для   создания   безотходной   технологии    переработки растительных продуктов.

В связи с тем, что гидролизаты представляют собой  сложный  субстрат, состоящий из смеси гексоз и пентоз, среди промышленных штаммов-  продуцентов получили распространение виды дрожжей C.utilis,  C.scottii  и  C.tropicalis, способные наряду с гексозами усваивать пентозы, а также  переносить  наличие фурфурола в среде.

Состав питательной среды в случае культивирования  на  углеводородном сырье   значительно   отличается    от    применяемого    при    выращивании микроорганизмов на углеводородном субстрате.  В  гидролизатах  и  сульфитных щелоках имеются в  небольшом  количестве  практически  все  необходимые  для роста дрожжей микроэлементы. Недостающие количества азота, фосфора  и  калия вводятся в виде общего раствора солей аммофоса,  хлорида  калия  и  сульфата аммония.

Ферментация  осуществляется   в   эрлифтных   аппаратах   конструкции Лефрансуа-Марийе объемом 320  и  600  м3.  Процесс  культивирования  дрожжей осуществляется в непрерывном режиме при рН 4,2-4,6. Оптимальная  температура от 30 до 40(С.

Одним из перспективных субстратов в  производстве  кормовой  биомассы являются гидролизаты торфа,  имеющие  в  своем  составе  большое  количество легкоусвояемых моносахаров и органических  кислот.  Дополнительно  в  состав питательной среды вводятся лишь небольшие количества суперфосфата и  хлорида калия.  Источником  азота  служит  аммиачная  вода.  По  качеству   кормовая биомасса, полученная на гидролизатах торфа, превосходит  дрожжи,  выращенные на отходах растительного сырья.

 

2.3 Грибной белок (микопротеин)

 

Микопротеин – это пищевой продукт, состоящий в  основном  из  мицелия гриба.  При  его  производстве  используется  штамм  Fusarium   graminearum, выделенный из почвы. Микопротеин производят  сегодня  на  опытной  установке методом непрерывного выращивания. В качестве субстрата используется  глюкоза и  другие  питательные  вещества,  а  источниками  азота  служат  аммиак   и аммонийные соли. После завершения  стадии  ферментации  культуру  подвергают термообработке для уменьшения содержания рибонуклеиновой  кислоты,  а  затем отделяют мицелий методом вакуумного фильтрования.

Если сопоставить производство микопротеина с процессом синтеза белков животных, то выявится ряд его  преимуществ.  Помимо  того,  что  здесь  выше скорость  роста,  превращение  субстрата  в  белок  происходит   несравненно эффективнее, чем при усвоении  пищи  домашними  животными

Нелишне напомнить, что корма для животных должны содержать  некоторое количество белка, до 15-20% в зависимости от  вида  животных  и  способа  их содержания.  Положительным  фактором   является   и   волокнистое   строение выращенной культуры; текстура массы мицелия близка к таковой у  естественных продуктов, поэтому у продукта может быть имитирована  текстура  мяса,  а  за счет добавок – его вкус и цвет. Плотность  продукта  зависит  от  длины  гиф выращенного гриба, которая определяется скоростью роста.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Биотехнология -- это производство необходимых человеку продуктов и биологически активных соединений с помощью живых организмов,  культивируемых клеток и биологических процессов.

С незапамятных времен биотехнология применялась преимущественно в пищевой и легкой промышленности, а именно -- в виноделии, хлебопечении, сбраживании молочных продуктов, при обработке льна, кож и т.д., т.е. в процессах, основанных на применении микроорганизмов. В последние десятилетия возможности биотехнологии необычайно расширились.

Объектами биотехнологии служат вирусы, бактерии, протисты, дрожжи, а также растения, животные или изолированные клетки и субклеточные структуры (органеллы).

Основная цель биотехнологии - промышленное использование биологических процессов и агентов на основе получения высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами. Биотехнология возникла на стыке биологических, химических и технических наук.

Биотехнологический процесс - включает ряд этапов: подготовку объекта, его культивирование, выделение, очистку, модификацию и использование продуктов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1.Применение иммобилизованных  ферментов в пищевой промышленности  А.А. Клесов  [Текст]/ Биотехнология. М.: Наука, 1984. 360 с.

2..Ферменты микроорганизмов и их применение  Биотехнология. Безбородов А.М [Текст]/ М.: Наука, 1984. 175 с.

3. Технология микробных белковых  препаратов, аминокислот и жиров.  И.М Грачева., Н.М Гаврилова., Л.А Иванова. [Текст]/ М.: Пищевая промышленность, 1980. 448 с. 

4.web – сайт  http://www.biotechnolog.ru/prombt/prombt6_1.htm

5. web – сайт  http://bankpatentov.ru/node