Контрольная работа по "Биотехнология в пищевой промышленности"

Вопрос 1(7). Каковы пути обезвреживания и рационального использования малоценных продуктов и отходов переработки животноводческого сырья.

Переработка кератиносодержащего сырья

Различают собственную кожу и производные кожи, к которым относят волос, перья, мякиши, роговые наконечники пальцев (когти, копытца, копыта), рога.

Из кожи свиней, убойных животных вырабатывают кожевенное, меховое и шубное сырье. Для этого шкуру после снятия с животных обрабатывают сначала на мясокомбинатах, затем на кожевенных предприятиях.

Значительным ресурсом непищевых отходов животного происхождения являются отходы, получаемые при обработке шкур на мясокомбинатах. Это прирези жира и мышечной ткани, образующиеся при мездрении шкур, отходы контурирования и крупонирования шкур свиней.

Большое количество отходов образуется при обработке шкур на кожевенных заводах: лапы, лобаши, мездра-стружка, высечка хромовых, подкожных и жестких кож, хромовая обрезь, мелкий и средний лоскут и пр. Общее количество этих отходов достигает 50 % массы обрабатываемых шкур.

Шкуры животных отличаются сложностью морфологического строения. Они состоят из наружного слоя — эпидермиса, среднего слоя — дермы и нижнего слоя — подкожного (подкожная клетчатка).

Задачей технологического процесса переработки этого непищевого сырья является получение из него белкового продукта и жира.

Основными веществами, входящими в состав шкур, являются вода и белки. В зависимости от вида, упитанности животного и топографического участка содержание влаги в парной шкуре составляет 55— 75 %, белков — примерно 95% сухого остатка шкуры (более 90% приходится на долю коллагена), минеральных веществ в дерме — 0,3-0,5%.

Основным белком производных покровных тканей животных и птиц является кератин, в связи с чем, их называют кератинсодержащим сырьем. Причем его количество доходит до 55—87%.

Эти виды сырья отличаются большой устойчивостью к воздействию внешних факторов, механической прочностью, а также эластичностью. Под действием нагревания кератинсодержащее сырье приобретает эластичность.

В зависимости от вида скота и птицы выход кератинсодержащего сырья колеблется. Временные нормы сбора сырья при переработке пуха и пера (в % от перопухового сырья): перо куриное — 15, перо и пух водоплавающей птицы — 16, подкрылок — 40.

Особенностью химического состава кератинсодержащего сырья является высокое содержание в нем серы (2—5%). Прочность и устойчивость этого сырья к воздействию внешних факторов обусловлены наличием дисульфидных связей между пептин. Аминокислотный состав различных видов кератинсодержащего сырья существенно не отличается друга от друга и содержит высокое количество серосодержащих аминокислот.

В связи с тем, что аминокислотный состав кератина характеризуется полным набором и большим содержанием незаменимых аминокислот, он является полноценным белком. Поэтому кератинсодержащее сырье представляет собой существенный источник для получения ценных белковых продуктов.

Высокое содержание в попутных продуктах шкур и в кератинсодержащем сырье трудноусвояемых белков в виде коллагена, кератина и других им подобных соединений обусловливает создание специальных методов их переработки. Причем, ввиду того, что в кератинсодержащем сырье превалирует белок кератин, возникает необходимость разрушения дисульфидных связей, а при обработке коллагенсодержащего сырья — необходимость создания такого метода переработки, который исключил бы образование клеевых растворов на основе продуктов распада коллагена и образование конгломератов, затрудняющих сушку и измельчение материала.

 

Непищевые отходы переработки скота и птицы

Непищевые отходы убоя скота и птицы направляют на выработку мясокостной, кровяной, костной муки, а также муки от гидролизованного пера. Непищевые отходы в большинстве своем содержат большое количество жира, поэтому они служат также сырьем для получения кормового и технического жиров.

Непищевые отходы в зависимости от морфологического состава и назначения подразделяют на четыре группы.

К четвертой группе относят кератинсодержащее сырье: малоценное перо — подкрылок, отходы рого-копытного и перопухового сырья. В зависимости от вида переработанного скота получают различное количество не пищевых отходов. Для получения высококачественной продукции и недопущения потерь, получаемых при убое скота и птицы и разделке туш, необходимо подобрать наиболее эффективные методы переработки отходов.

Непищевые отходы животного происхождения являются ценным источником незаменимых аминокислот, минеральных и биологически активных веществ, необходимых для нормального развития и интенсивного роста организма. В их число входят витамины, микроэлементы, ферменты.

Наиболее богатым источником незаменимых аминокислот являются все виды забракованного мяса, в составе которого содержится значительное количество триптофана, серосодержащих аминокислот и изолейцина. По содержанию незаменимых аминокислот наиболее близкой мясу является селезенка говяжья (1,4% триптофана, 9,4% лизина, до 7,4% изолейцина и 3,1% метионина и цистина). Богатым источником незаменимых аминокислот являются рубец, легкие и почки говяжьи. Губы, уши и трахея характеризуются незначительным содержанием незаменимых аминокислот, но в сочетании с другими видами сырья могут быть ценным источником животного белка для получения высококачественной кормовой продукции.

Непищевые отходы являются богатым источником водо- и жирорастворимых витаминов, а также минеральных солей.

Существенным источником непищевых отходов являются промышленные сточные воды, с которыми теряется значительное количество ценных белковых веществ, жира и других компонентов животного сырья. Несовершенство отдельных технологических процессов приводит к попаданию в производственные стоки бульона от варки кости, мясопродуктов, фузы при обработке жира-сырца, воды, отходящей из сепараторов и при обмывании мясных туш, обработке кишечного и других видов сырья. Помимо потерь ценных веществ производственные стоки являются источником загрязнения окружающей среды. Установлено, что в 10 тыс. м3 производственных сточных вод мясокомбинатов содержится свыше 2 т растворимых азотистых соединений, витаминов и других ценных веществ. При убое 1000 голов крупного рогатого скота в очистных сооружениях мясокомбинатов накапливается до 2,4 т белково-жировой массы, а при убое такого же количества свиней — до 5 т. Состав белково-жировой массы зависит от способа очистки сточных вод, типа предприятия мясной промышленности, вида перерабатываемого сырья.

Состав белково-жировой массы, извлекаемой из центральных жироловок мясокомбинатов, характеризуется следующими средними данными: влага — 45—50%, жир — 40—47, протеин и примеси — 8,5, минеральные вещества—1,5%.

 

 

 

 

Вопрос 2(107). Какие виды сахаристых продуктов получают из крахмалосодержащего сырья.

Крахмал принадлежит к числу наиболее распространенных в растительном мире веществ. В зернах риса, кукурузы, пшеницы, ржи, гороха и других культур содержится 65-80% крахмала.

Крахмал является важнейшим запасным углеводом растений. А углеводы по количеству занимают 1-е место среди других веществ зерна и служат его основным энергетическим запасом. В человеческом организме крахмал отсутствует. Однако его значение в питании весьма велико, поскольку именно крахмал является основным углеводом рациона, в значительной степени обеспечивающим потребности человека в данном виде нутриентов. Источниками крахмала в питании человека служат растительные продукты, прежде всего злаковые, картофель и продукты их переработки. Ниже приведены важнейшие пищевые источники крахмала.

Продукты:

-Мука (пшеничная и ржаная);

-Крупа (овсяная, гречневая, пшеничная, манная, рисовая, перловая (ячменная) и др.) Макаронные изделия;

-Хлеб и хлебобулочные  изделия;

-Мучные кондитерские  изделия;

-Картофель;

Крахмал - полисахарид, молекулы которого состоят из повторяющихся глюкозных остатков, соединенных по а- 1,4 (в линейной части) а- 1,6 связям (в точках ветвления). Молекулы крахмала бывают двух видов: линейные (амилоза) и разветвленные (амилопектин). Молекулы амилозы и амилопектина соединяются друг с другом посредством водородных связей, выстраиваясь в радиальные слои и образуя гранулы крахмала. Крахмалы из разных источников различаются по размерам и форме гранул, соотношению амилоза/амилопектин, структуре молекул амилозы и амилопектина.

Сахар может быть приготовлен не только из сахаросодержащих продуктов, но и из сырья, содержащего крахмал: картофеля, муки, риса и так далее. Из крахмалосодержащих продуктов получают другую разновидность сахара, чем из свекловицы, – глюкозу, или виноградный сахар. Но по питательной ценности она не уступает свекловичному сахару (сахарозе) л лучше усваивается организмом, хотя и несколько менее сладкая. Также из крахмалосодержащего сырья можно получить солодовую патоку несколькими способами:

- 100 грамм картофельного крахмала  разбалтывают со 100 мл воды. Полученное  крахмальное молоко вливают в 800 мл кипящей воды. После охлаждения  до температуры 60-65 градусов Цельсия  к раствору приливают, размешивая, 100 мл водной вытяжки ячменного  солода, приготовленной нижеуказанным  способом. Клейстерный раствор начинает  тотчас же разжижаться и в 1-3 минуты получается почти прозрачный  раствор.

Его оставляют при 60-65° С на три часа, в течение которых осахаривание крахмала заканчивается. Раствор немного кипятят (чтобы разложить фермент), фильтруют и уваривают до густоты патоки (аналогично предыдущему способу).

- Для приготовления солодовой  вытяжки 100 г. сухого ячменного солода  размалывают в кофемолке, всыпают  в 1 литр кипяченой едва теплой  воды и оставляют при помешивании  на три часа. Затем процеживают, отжимают и фильтруют через  частое полотно.

- На 100 грамм воздушно-сухого крахмала  выходит 100 грамм сладкой, приятной  на вкус патоки (в основном  содержащей мальтозу и поэтому  иногда называемой мальтозным сахаром). Ее можно использовать для приготовления варенья, киселя и. так далее или просто вместо сахара. Солод можно приготовить самому, проращивая моченое зерно несколько дней, ячмень, овес, пшеницу.

Получение спирта из крахмалосодержащего сырья требует предварительного осахаривания крахмала амилолитическими ферментами солода или ферментным препаратом плесневых грибов. 
Производство спирта из крахмалосодержащего сырья состоит из следующих операций: 1) подготовки сырья к развариванию, 2) разваривание сырья, 3) осахаривание разваренной массы, 4) размножение дрожжей, 5) брожение осахаренной массы, 6) перегонка бражки.

 

Вопрос 3 (217). Какие существуют способы получения L- аминокислот методом ферментативного синтеза.

Ферментативный синтез аминокислот основывается на процессах с использованием выделенных в индивидуальном виде ферментов, как правило, закрепленных (иммобилизованных) на инертном носителе. Процесс получения аминокислот заключается в синтезе предшественника аминокислоты и последующей его трансформации в целевую аминокислоту с использованием либо выделенных ферментов, либо микроорганизмов.

Преимущественно ферментативным путем производится L-аспарагиновая кислота. Аспартаза в присутствии аммиака катализирует прямое преобразование фумаровой кислоты в L-аспартат, который нужен в больших количествах для подсластителя аспартама. L-аспартат является также исходным материалом для ферментативного производства L-аланина с использованием иммобилизованной аспартат-β-декарбоксилазы.

Для L-цистеина, который ранее производился главным образом путем электрохимического восстановления L-цистина полученного гидролизом белков, существует промышленный ферментативный процесс, в котором производная тиазолина DL-2-амино-2-тиазолин-4-карбоновая кислота (АТК) превращается в L-цистеин с помощью трех ферментов (L-ATC гидролазы, S-карбамоил-L-цистеин гидролазы и АТК рацемазы), выделенных из Pseudomonas thiazolinophilum.

Ферментативные методы получения аминокислот имеют ряд преимуществ:

• Высокая концентрация веществ в перерабатываемых смесях приводит к значительному уменьшению габаритов используемого оборудования, а также к упрощению процессов выделения и очистки полупродуктов и целевых продуктов синтеза.

• Отсутствие опасности заражения технологической линии посторонними микроорганизмами и, как следствие, возможность проведения процесса в нестерильных условиях (но требования к чистоте исходного сырья и технологических линий при работе с ферментами высокие).

Широкое применение ферментов в крупномасштабном производстве ограничено их труднодоступностью и высокой стоимостью, низкой стабильностью и чувствительностью даже в иммобилизованном виде ко многим внешним факторам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                               Список использованной литературы:

 

1. Базанова Ю. Г. [и др.].  -  Биохимические основы переработки и хранения сырья животного происхождения. – 2011
2. Неверова О.А. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения. - 2007

   

      Интернет – ресурсы:

     - http://agrogold.ru;

     - http://aquanox.ru;

     - http://shokoladnik.info;

     - http://vansiton.ua.