56. Отримання харчових продуктів з відходів лігноцелюлози, м'ясного і молочного виробництва.

Для виробництва харчових продуктів може бути використана целюлоза або відходи лігноцелюлози, такі, як солома, пшеничні або рисові висівки. Одним з напрямків є вирощування грибів на рисовій та пшеничній соломі і відходах бавовни. Вміст білку в грибах складає 30-47% сухої речовини. На одному кілограмі соломи вирощується до 1,25 кг грибів. Тобто бродіння використовується для перетворення відходів лігноцелюлози в продукти харчування людини.

Значні проблеми пов’язані з рідкими відходами молочних заводів, що містять 1-4% відпрацьованого молока. Багато уваги приділяється сироватці. Найпростіша техніка утилізації сироватки полягає в отриманні порошку шляхом випарування у випарниках з наступним сушенням. Однім з шляхів утилізації сироватки є розділення її на два основні компоненти: білок і лактозу за допомогою ультрафільтрації і зворотного осмосу, з наступним використанням кожного з компонентів. З білків отримують дієтичні суміші для харчування, а лактозу за рахунок ферментації перетворюють на низькокалорійний підсолоджувач.

Регенерація поживних компонентів рідких відходів м’ясного і молочного виробництва за допомогою іонообмінників надає можливість не лише очистити стоки, а й отримати додатково 2-5% білку з сироватки, залишків з бойні, включаючи желатин. Використання сучасних методів біотехнології створює умови для перетворення відходів, які отримують при забої тварин, у харчові продукти з новими смаковими якостями. При їх виробництві застосовують протеази, в першу чергу папаїн, який розм’якшує волокна і створює певну консистенцію продукту. Постійно збільшується використання крові в харчових продуктах, як звичайних, наприклад, кров’яна ковбаса, так і в якості компоненту не коштовних високобілкових поживних добавок. За допомогою біотехнологічних процесів відбувається утилізація колагенвмісних матеріалів (наприклад, залишки епідермісу і шкіри). Кісткове борошно використовується при виготовленні желатину, який слугує наповнювачем, зв’язуючою речовиною, що зберігає вологу і підтримує текстуру харчового продукту. Колаген, що отримують із шкір, з успіхом замінює кишки тварин у виробництві їстівної оболонки для ковбас.

57.Ферменти харчової промисловості, іммобілізація, нові властивості ферментів при їх іммобілізації.

Використання біологічних процесів і агентів для отримання харчових продуктів і поліпшення їх якості – найдавніша галузь біотехнології. Як відомо, всі живі організми містять значну кількість (сотні і тисячі) ферментів, основна функція яких полягає у проведенні, прискоренні і регуляції практично всіх хімічних реакцій, необхідних для життєдіяльності організму.

Завдяки високій каталітичній активності і специфічності деякі ферменти вже давно використовуються в різних галузях виробництва, в першу чергу, це комплексні ферментні препарати для гідролізу природних полімерів – білків, крохмалю, пектинів

Більш широке використання ферментів до останнього часу стримувалося рядом причин, з яких найважливішими є:

• трудомісткість відділення ферментів від початкових компонентів і продуктів реакції після завершення процесу, внаслідок чого ферменти використовуються, як правило, одноразово;

• нестійкість ферментів при зберіганні, а також при різних впливах (головним чином теплових);

• трудомісткість очищення ферментів і отримання їх в достатньо активному вигляді.

Іммобілізація – обмеження рухливості молекул ферментів, основана на фізико-хімічних принципах, що дозволяють зміцнити структуру ферменту таким чином, щоб активний центр його молекули зберігав власну працездатність (каталітичну активність) тривалий час, не підлягаючи структурним змінам, що викликають порушення його конфігурації.

При іммобілізації ферменти з розряду гомогенних каталізаторів (тобто каталізаторів, що знаходяться в тій самій фазі, що й субстрати реакції) переходять у розряд гетерогенних (тобто тих, що утворюють особливу фазу, яка відокремлена від реагентів). Ферменти і реагенти можуть бути розділені, що дозволяє: а) в певний час зупинити реакцію; б) регенерувати (поновити) фермент після закінчення реакції і використовувати його для нового циклу біотехнологічного процесу; в) отримати продукт реакції без домішок ферменту, що має особливе значення для харчової і фармацевтичної промисловості.

Процес може бути чисельно реалізований в періодичному режимі з використанням одного той самого ферментного препарату. Ще важливіше можливість безперервного режиму з використанням відомого у хімічної технології принципу взаємодії рухливої і нерухливої фаз. Рухлива фаза – розчин, суспензія, емульсія реагентів – протікає через реактор, заповнений насадкою з іммобілізованим на носії біокаталізатором.

Фактором, що сприяє тривалому, в тому числі безперервному, функціонуванню іммобілізованих біокаталізаторів, є їх збільшена стабільність, зберігання активності тривалий час як при зберіганні, так і при біотехнологічному процесі.

Ферменти при іммобілізації набувають властивості, які не здатні для них у вільному стані.

Стабілізація ферменту при іммобілізації. Включення ферменту в осередку полімерної структури, внутрі- і міжмолекулярні зшивання його, закріплення його на носії - все це зміцнює фермент в робочій конформації і запобігає руйнуванню і денатураційним перебудовам. Це пояснює збільшення стабільності іммобілізованого ферменту при тривалому зберіганні і функціонуванні, а також його більшу стійкість до впливу підвищеної температури, екстремальних значень рН, органічних розчинників. Якщо ферменти включені у мікропористий носій, полімерні структури або мікрокапсули, то вони також захищені від впливу мікроорганізмів.

Зміна функціональних властивостей ферментів при іммобілізації. На характеристики ферменту при іммобілізації суттєво впливає мікрооточення, що визначається природою носія. Так іммобілізація ферменту на аніонному або катіонному поліелектроліті зрушує його оптимум рН, відповідно, в лужний або кислий бік.

Іммобілізація викликає зниження ефективності інгібіторів ферментів. Однією з причин цього може бути ускладнення доступу інгібіторів до іммобілізованого ферменту.

Важливе практичне значення іммобілізації полягає в тому, що ферментам можна надати властивість функціонувати у неводному середовищі, зокрема в органічних розчинниках. Складається ніби двофазна система, оскільки носій ферменту утримує в собі воду, і завдяки цього водного мікрооточення зберігається каталітична активність.