Використання іммобілізованих ферментів і клітин у харчовій промисловості

Протягом багатьох років використання іммобілізованих клітин мікроорганізмів розглядалося як один із способів вирішення цілого ряду практичних завдань в різних біотехнологічних виробництвах.

Іммобілізованими в даний час вважають такі клітини, для яких створені штучні обмеження рухливості в зовнішньому середовищі, забезпечувані носієм. У цілому ж система клітина-носій називається іммобілізованим біокаталізатором (рис.1).

ІІ ІІІ

І IV

Ядро

І – шар І; ІІ – шар ІІ; ІІІ – шар ІІІ; IV – зовнішній шар

Рис.1. Іммобілізований біокаталізатори

У структурі іммобілізованих дріжджів виділяють ядро, в якому міститься капсульований матеріал, шар I забезпечує проникність мембрани, шари II і III – її механічну стабільність, зовнішній шар – поверхневі властивості.

1. Особливості технології ігристих вин з використання іммобілізованих клітин.

У 1978-1980 роках у Франції Ш. Дівье і П. Бідан вперше запатентували процес одержання ігристих вин з використанням іммобілізованих дріжджів (ІД). Дослідження по створенню технології ігристих вин пляшковим способом з використанням ІД стали проводитися і в ряді інших європейських країн – виробників виноробної продукції. У нашій країні цими питаннями займалися в ІВіВ «Магарач». Загальноприйнятим носієм в даний час є альгінат кальцію.

Історично сформована класична пляшкова технологія виробництва ігристих вин не є досконалою, у зв'язку з чим у процесі її реалізації виникає безліч питань, які потребують вирішення. Одним з таких питань є трудомісткість операції ремюажу (спосіб очищення вин від осаду). Також, в ході вторинного бродіння за класичною технологією може відбуватися утворення липких осадів, що є негативним фактором при проведенні ремюажу.

У разі використання ІД відбувається спрощення та здешевлення класичної технології приготування ігристих вин:

- операція ремюажу скорочується з декількох місяців до декількох секунд;

- виробничі площі скорочуються через відсутність необхідності установки як пюпітрів так і Gyropalette.

Економічний аналіз, проведений фахівцями з Інституту виноробства Шампані (Франція), показав, що застосування в класичній технології ігристих вин ІД дозволяє на 50% скоротити зайнятість виробничих площ, а за оцінками італійських фахівців витрати на проведення ремюажу можуть бути скорочені на 80%.

При освоєнні даного способу шампанізації необхідно дотримуватися суворих вимог, що пред'являються до базового виноматеріалу, основними з яких є абсолютна мікробіологічна чистота і стійкість до кристалічного помутніння. Оскільки, якщо в виноматеріалах присутня своя мікрофлора, то в такому випадку процес вторинного бродіння буде здійснений на диких дріжджах або одночасно на двох расах: іммобілізованих біокаталізаторів та дикій мікрофлорі.

При нестійкості виноматеріалу до кристалічного помутніння відбувається порушення структури капсули внаслідок її пошкодження кристалами бітартрату калію. Відомо, що процес кристалізації протікає в два етапи: утворення зародків кристалів – центрів кристалізації, потім зростання кристалів. У разі застосування ІД альгінатна капсула є центром кристалізації, на якому і відбувається формування кристалів.

ІД за своєю структурою влаштовані таким чином, що через затвердіння альгінату з СаСl₂ частина кальцію залишається на зовнішній поверхні біокаталізатору. За умови нестійкості виноматеріалів до кальцієвого помутніння, за участю поверхневого кальцію ІД, відбувається утворення кристалів на поверхні капсули і, отже, пошкоджується мембрана. Внаслідок цього відбувається помутніння шампанізованого вина.

Перші спроби роботи з ІД були здійснені на ЗАТ «Одеський завод шампанських вин» у 2004 році. Для проведення експерименту було вибрано виноматеріал з винограду сорту Шардоне і одночасно закладений на вторинне бродіння з використанням дріжджів раси DV-10 (найбільш поширеної у виробництві ігристих вин), та ІД «Immoferm» (IF).

Аналіз готового ігристого вина був проведений в динаміці через 9 місяців і 3 роки витримки. Результати представлені в таблиці 1. Як видно із значень об'ємної частки етилового спирту раса DV-10 має більшу бродильну активність порівняно з ІД.

Таблиця 1