4. Культивирование микроорганизмов.
Использование микроорганизмов в биотехнологии предусматривает выращивание их в больших количествах.
Поверхностный метод состоит в выращивании микроорганизмов на поверхности влажных стерилизованных отрубей. Инкубацию ведут в термостатируемом цехе при определенной влажности и аэрации.
Глубинный метод – более экономный. Ферментер из нержавеющей стали заполняют питательной средой и засеивают чистой культурой. Поддерживают повышенное давление, температуру и рН среды.
Проточный метод. В ферментер непрерывно подается свежая питательная среда и посевной материал. С другого конца ферментера выводятся ферменты, продукты жизнедеятельности и бактериальная масса. Чтобы не наблюдался безудержный рост культуры, в среду добавляют небольшое количество ядовитых веществ.
Особое значение для выращивания имеет качество питательной среды. Там обязательно должны быть органические вещества, соли аммония, вода, соединения, содержащие Мg, Ca, P, S, Fe, K, витамины и ростовые вещества. В зависимости от состава, питательные среды делят на синтетические (специально подобранный набор индивидуальных веществ) и комплексные. В состав комплексных средств входят природные продукты – отходы пищевых производств: жмых, картофельная мезга, барда спиртовых заводов, отруби и пр. Такие питательные среды дешевы и обеспечивают безотходность биотехнологических производств.
5. Биотехнология в пищевой промышленности.
Пивоварение, виноделие, хлебопечение, сыроделие – самые древние биотехнологические производства. В их основе лежит процесс брожения:
а) Молочнокислое брожение (используются бактерии) обеспечивает скисание, заквашивание. Этот процесс лежит в основе сыроделия.
б) Спиртовое брожение (используются дрожжи) лежит в основе хлебопечения, пивоварения, виноделия.
Сыроварение.
сычуг
М
олоко→кислое
молоко творог→ сыр
Сычуг получают из толченых желудков молочных телят или при помощи генной инженерии. Это вещество обладает способностью свертывать и склеивать молочный белок.
Виды сыров:
Свежие сыры: их слабо отжимают и практически не выдерживают. По сути это творог. К таким сырам относится: моцарелла.
Твердые сычужные сыры: обладают мягким вкусом и нерезким ароматом. Это костромской, российский, швейцарский сыры.
Несваренные прессованные сыры – это желтый нежный сыр с твердой корочкой. Пока он вызревает, его переворачивают, солят, чистят щеточками, выдерживают 1 месяц-1 год. Примеры: эдамер, гауда, чеддер.
Варенные прессованные сыры – сыры бледно-желтого цвета с крупными дырками на срезе. Это пармезан, эмменталь (Настоящий пармезан производят только в Италии, из молока коров, жующих люцерну и выдерживают 10 лет).
Мягкие сыры с плесневой корочкой. Сыры представляют собой тягучую массу под корочкой белой плесени с неповторимым ароматом. Примеры: бри, камамбер
Голубые сыры с плесенью. При их производстве специально прокалывают сырную массу иглами с грибковой плесенью, чтобы добиться пряного вкуса. Это сыры: дор-блю, рокфор (из овечьего молока), горгонзолла, данаблу.
Сыры из козьего и овечьего молока – белого или серого цвета со специфическим вкусом и запахом (брынза, сулугуни).
Плавленые сырки получают из прошедших срок реализации сыров с добавлением специальных солей-плавителей.
Квашение.
Капусту мелко рубят, солят, трамбуют. Происходит брожение без доступа воздуха. Образуется квашеная капуста.
Тот же самый процесс лежит в основе силосования.
Хлебопечение.
Зародилось примерно 6000лет назад. Древние египтяне выпекали хлеб из заквашенной мучной кашицы. Тесто вспучивалось, становилось рыхлым. При выпекании высокая температура убивала дрожжи и на их месте оставались пустоты.
Хлебопекарные дрожжи применяют также в качестве сырья для производства витамина D, в кондитерском производстве и др.
Производства хлеба включает ряд этапов:
А) Муку, дрожжи, воду и кислое тесто замешивают.
Б) Начинается процесс брожения. Под действием амилазы, крахмал превращается в сахар, который под действием дрожжей образует спирт и углекислый газ. При производстве черного хлеба используют молочнокислые бактерии, которые превращают сахар в молочную кислоту. Поэтому ржаной хлеб кисловатый на вкус.
В) Вымешивание. Тесто подходит, в него добавляют различные компоненты и снова вымешивают. Потом раскладывают в формы.
Г) Выпечка и охлаждение хлеба. Этиловый спирт улетучивается при выпечке.
Пивоварение.
Является одним из древних биотехнологических процессов. Пиво варили шумеры Двуречья, древние египтяне. Основой для производства пива является ячмень, культура пивных дрожжей, которая всегда хранится в тайне пивоварами разных стран.
Процесс также происходит в несколько стадий:
А) Проращивание зерна в солод.
Б) Измельчение солода в теплой воде с образованием солодового сахара.
В) Добавление хмеля (придает горьковатый вкус) и фильтрование.
Г) В образовавшееся сусло добавляют культуру пивных дрожжей, и начинается процесс брожения.
Д) Дозревание и кипячение пива.
Е) Розлив пива в специальную тару.
Виноделие.
Основой для этой отрасли являются винные дрожжи, которые находятся на поверхности кожицы винограда. Поэтому виноград пред началом производства не моют.
Производство вина:
А) Виноград давят и отжимают, образуется виноградный сок.
Б) Брожение виноградного сока в закрытом сосуде с образованием виноматериала.
В) Фильтрование вина.
Г) Выдержка вина.
Производства вина проводят в закрытых сосудах, потому что при доступе кислорода вино превращается в уксус.
В настоящее время в виноградный сок добавляют специальные штаммы дрожжей - продукт виноделов. Виноград для производства вина отбирают в стадии поздней зрелости, с определенным количеством сахара, который необходим для образования спирта. Если винное сусло бродит до полного сбраживания, то образуются сухие вина; если до частичного, то крепленные. При производстве вина необходимо учесть отстаивание осадка, большую часть которого составляют дрожжи.
Классификация вин.
По срокам выдержки:
Ординарные – выдержка 1 год.
Марочные – выдержка 2-3 года.
По способу производства:
Столовые
Получают при полном сбраживании виноградного сахара (виноград собирают тогда, когда в нем 18-22 % сахара) поэтому спирт в этих винах естественного брожения и не превышает 9-12 градусов. От содержания сахара в вине зависит его тип: сухие содержат 0,3 %, полусухие – 0,5-3 %, полусладкие – 3-8 %;
К столовым винам относят шампанское и игристое вино.
Настоящее шампанское производят только бутылочным способом: через 3-4 недели брожения в бутылках образуется углекислый газ и создается давление 5 атм. Выдерживается минимум 3 года. Примеры: «Абрау-Дюрсо», «Крымское», «Князь Голицын», «Адмиралтейское».
Другой способ приготовления – резервуарный: в емкость 5000 л. добавляют дрожжи, ликер. Брожение останавливается охлаждением и через фильтры разливают в бутылки. Так производят «Русское золотое», «Российское».
Игристые вина насыщают углекислым газом, т.е. газ не является продуктом естественного брожения.
Крепленые.
В процессе производства таких вин на определенной стадии добавляется спирт для сохранения в вине желаемого количества сахара. Брожение при этом прекращается. Поэтому содержание спирта в крепленых винах 16-18 %, а процент сахара зависит от типа крепленого вина:
а) Крепкие («Мадера», «Херес», «Портвейн») содержат 1-14 % сахара. Эти вина выдерживают в дубовых бочках (придают особый аромат) под пленкой специальных бактерий или дрожжей.
б) Десертные («Мускат», «Токай», «Кагор») содержат разное количество сахара: полусладкие (5-12%), сладкие (14-20%) и ликерные (20-35). Иногда чтобы повысить концентрацию сахара в вине, при производстве добавляют концентрированное виноградное сусло.
Ароматизированные.
Этот тип вина производят путем добавления в вино различных травяных настоев, спирта и сахара. Поэтому они получаются крепкими (16-18%) и сладкими (6-16 %). Пример: «Вермут», «Мартини», «Букет Молдавии».
Пиво и вино натурального брожения содержат небольшое количество спирта, потому что при более высоких его концентрациях дрожжи отмирают.
Более крепкие напитки (водку) получают путем нагревания вина в закрытом котле («винокурение»). Спирт начинает испаряться при t= 78°С, до закипания воды, поэтому пары спирта направляют в охлаждающую трубку, где они конденсируются в спирт.
Лекция 8.