Біотехнологічні аспекти виробництва соків

При виробництві соків застосовують препарати з пектолітичною активністю , зокрема продуцентом мутантного мікроміцета Aspergillus niger, який вирощують на сустраті пшеничні висівки: буряковий жом (1:1) при вологості 65%, висоті шару h= 40 -50 мм

Пектолітичні ферменти, що відносяться до класу ліаз, такі як пектинліаза і пектатліаза, широко поширені в природі. Вони активно синтезуються фітопатогенними бактеріями і мікроскопічними грибами. Дія цих мікроорганізмів на рослинні тканини приводить до розщеплення міжклітинних речовин, при наступному розм'якшенні тканини і розпаду її на окремі клітки. Процес ензиматичної деградації міжклітинних речовин прийнято називати мацерацією. Мацерація рослинних тканин є також дуже важливою технологічною стадією при переробці багатьох видів рослинної сировини, у тому числі плодів, овочів, лубоволокнистих культур і деревини.

Останнім часом інтерес до мікробних препаратів, що володіють мацерируючою дією, значно зріс, тому що їхнє практичне використання у виробництві гомогенезированних соків, овочевих і фруктових пюре і консервів дає можливість одержувати нові високоякісні продукти харчування, інтенсифікувати технологічні процеси і поліпшити економічні характеристики виробництва.

У той же час, кількість високоефективних комерційних препаратів мацерируючої дії невелика. У нашій країні розроблений і впроваджений у виробництво ферментний препарат мацеробацилін, що отриманий висушуванням культуральної рідини на розпилювальній сушарці і призначений для використання тільки в кормовиробництві.

В Інституті біотехнології виділений і секлекціонований інший штам-продуцент пектинліази — Bacillus macerans B-2692 Цей штам був використаний для одержання очищеної пектинліази, що відповідає вимогам до препаратів, застосовуваним у харчовій промисловості.

і

Нестеренко (Науков-технічний центр „лікбіотех")

Розроблено спосіб виділення очищення і концентрування ферментного препарату пектинліази з застосуванням мембранної технології.

• штам-продуцент пектинліазьі — Bacillus macerans B-2692

• розроблені умови його біосинтезу, що забезпечують високу активність ферменту за короткий термін вирощування (16—18 год).

• вибір ультрафільграційних мембран, що забезпечують оптимальну селективність і продуктивність процесу,

Як джерело пектинліази використовували культуральну рідину штаму Bacillus maceran B-2692* з колекції ВКПМ, що вирощена на спеціально розробленому живильному середовищі

Відділення біомаси продуцента проводили центрифугуванням при 10000—12000 об/хв протягом 30 хв і температурі 5—7°на центрифузі Bekman (США).

• У процесі ультрафільтраційного очищення вивчений вплив розміру пор мембран і ряду технологічних параметрів на якість отриманих препаратів. Для концентрування пектинліази вибрана мембрана УПМ-50.

• вивчення впливу деяких факторів на процес концентрування розчинів ферменту методом ультрафільтрації

• 10-кратний ступінь концентрування ферментативної активності був досягнутий при очищенні з використанням оптимального значення рН — 7,5—8,5.

Отриманий центрифугат концентрували на установці фірми Amicon (Голандія) в осередку з поверхнею фільтрації 0,004 м² при тиску 0,25—0,3 Мпа. У роботі були використані вітчизняні мембрани на основі полісульфонаміду: УПМ-10, УПМ-20, УПМ-50, УПМ-67 (ЗАО "Владипор").

Ультрафільтрація є одним з методів, що широко застосовуються для виділення й очищення ферментів. У технологічному процесі одержання ферментних препаратів її використовують як для очищення ферментів від низькомолекулярних домішок, так і для концентрування ферментних розчинів, що скорочує обсяг рідини, яка переробляється, тим самим забезпечується більш висока ефективність сушильного та іншого устаткування, що застосовується на наступних стадіях процесу.

З огляду на, що ферменти володіють різними фізико-хімічними властивостями (рН-стабільність, молекулярна маса, конфігурація молекул та інші параметри), а їхні розчини, отримані після відділення біомаси, також розрізняються по змісту сухих речовин, кількості розчинних і зважених часток, в'язкості, по наявності в розчинах вуглеводів, неєнзиматичних білків, ліпідів, низькомолекулярних домішок і ін., процес ультрафільтрації необхідно розробляти індивідуально для кожного ферменту.

Одним з основних питань при вивченні процесу ультрафільтрації біологічно активних рідин є вибір мембран. Визначальними факторами при цьому є їхня міцність, селективність та проникність (продуктивність) відносно речовини, що концентрується.

Проведені дослідження показали, що варто проводити концентрування фермента 5-10 разів, оскільки при більш високій степені концентрування відбувається інактивація фермента і втрати активності досягають 14-20%, що економічно невигідно.

Таким чином було рекомендовано для концентрування пектинліази мембранаУПМ-50, що забезпечує продуктивність процсу 28-29 л/м² год, селективність 90,3%. Оптиальні умови концентрування при рН 7,5—8,5, оптимальна кратність концентрування — 10.

Ророблені по даній методиці умови очищення і концентрування ферменту пектинліази дозволяють одержати очищений препарат, питома активність якого в 3—3,5 раз вища, ніж в неочищеному.

Біологічне консервування або квашення

Біохімізм – молочно-кисле бродіння

З глюкози молочна кислота

З спрту – молочна кислота

Мікробіологізм – антагонізм між МКБ (рН менше 4) та гнилісними (рН рівне 7,2-7,8), а також спиртове бродіння дріжджів.

Фізико-хімічний процес біологічного квашення: виділення соку під дією (дифузія, екстракція) солі чи цукру.

В основному це: капуста, огірки, помідори, червоний перець, гарбузи, баклажани, оливки та соя.

Кількість солі: 2-3% для капусти, червоного перцю, огірків. Для оливок – 10 % солі.Використовують сіль з цукром – яблука, помідори, огірки.

Стадії переробки сировини

1. Подрібнення або укладання

2. Обробка сиропом чи сухою речовиною (сіллю чи цукром)МКБ розвиваються при відсутності кисню, тому треба ущільнювати тару.

1. Аеробна стадія – розвиваються аеробні ентеробактерії Aehobacter aerogenes

Escherichia intermedium

Bacillus mesintenicus

Pseudomonas

2. Гетеро ферментативне молочно-кисле бродіння (анаеробне) – утворення спирту, молочної кислоти, масляної кислоти

Lenconostoc mesentenoides

Lactobacillus plantanum

Глюкоза скавшується.

Lactobacillus plantanum витісняє, якщо його багато і з”являється запах. Ферментація проходить до 8 діб, потім дозріває при пониженій температурі.

Маринування

Одержання плодоовочевих консервів з додаванням молочної кислоти, спирту, оцтової кислоти, а також приготування маринадів з додаванням солі та цукру.

Утворюються антибіотичні, анти пухлинні, анти туберкульозні речовини.

Квашена капуста

Качани капусти – „провансаль”

Шаткована і рубана капуста.

Вміст солі залежить від зрілості капусти:

• ранньої – 3-4 %

• зрілої – 1,5-2 %

Є також капуста заливна соляним розчином. Рекомендують герметичну тару для капусти. В промисловості рекомендують герметичні поліетиленові мішки або пластикові баки. Продукцію відтискають, герметизують, пастеризують.

Французький спосіб сквашування

В герметичних пластикових баках.

Сік збирається внизу, t = 15 ⁰C, спускають, знову нагрівають і заливають в банку. Температуру рівну 23 ⁰C підвищують в 4-8 раз, повертають концентрацію кислоти.

Концентрація кислоти 2-2,2 %

рН=3,6-3,8 %

Перша стадія протягом 1 доби аеробна, ферментизація ентеробактеріальна. Розвивається Lenconosbac nusenteroides, молочна кислота виділяється.

На 4-6 добах розвивається Lactobacillus plantanum

На 6- 8 добах з”являється Lactobacillus brevi

Молочно-кисла бацила чутлива до солі.

Lactobacillus brevi спосіб для очищення стоків плодовоконсервного заводу.

Canolicla cebilis для очищення стоків.

Український спосіб

Соління шаткованої капусти в герметичному поcуді під гнотом – це припиняє бродіння. Контролюють кожну стадію.

Розроблення молочно-кислої закваски в молочно-кислому виробництві. Так була використана Lactobacillus brassica fermentati i Sacharomius brassica fermentati. Готують на капустяному соці і розбризкують на соленій капусті.

Пропонується почергово розбризкувати.

Загальний процес подібний природньому процесу сквашування капусти. На 6 добу розвиваються гетеро ферментативні бактерії.

При витримуванні в температурі 3-5 ⁰С з закваскою ефективне використання. При температурі 10-12 ⁰С бродіння понижується, спостерігається псуття. При температурі 30⁰С, 3-4 % солі спостерігається пригнічення росту. А ростуть інші коки.

З”являється небажаний запах і присмак капусти. Капуста кисла. Ферментація 2 тижні. Порушується послідовність.

Квашення огірків

Заливають соленим росолом 6 -8 % солі, з додаванням або без додаванн цукру. „Ніжинський” – 6-8 % солі в росолі та додаються спеції. Ферментація 24-28 год при температурі 20-25 ⁰С до концентрації кислоти молочної 1%. .Після ферментації 25 ⁰С витримують при температурі 50 ⁰С 40-45 діб. Ще додають 1 % цукру.

Друга стадія – бродіння

• до концентрації 4 % при підвищеній температурі бродіння

• до концентрації 1 % до охолодження

Додають кисле молоко (мед – російський спосіб)

Арабський спосіб – додають старі закваски, перерване бродіння.

Єврейський спосіб – без спецій. Роблять 2 заливки (6-8 % соляний розчин), друга заливка – 12-16 %.

Потім використовують знесолювання, гаряче введення.

Закваска і маринування зі спеціями. Якщо використовувати закваски, то йде 2 стадія (до 14 діб).

Може бути 3 стадія, якщо велика концентрація солі.

Якщо рН менше 4 в росолі, 0,5-1 % концентрації, тоді надають консервантів в кількості 0,1 % Собінової кислоти.

Якщо рН більше 4 сіль інгібує молочно-кисле бродіння в якості заквасок.

Lenconostoc mesenteriodes, а потім lactobacillus plantarun

Використовують стерилізацію соляною кислотою росолу, додають 5-6 % солі і вводять закваски або окремо в суміші.

Німецький спосіб заквасок.Водиться Lactobacillus.