Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биотехнология пищевых продуктов. Лабораторный практикум
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
К аф едра «Технология пищевых производств и биотехнология»
Д.В. ЗИПАЕВ
БИОТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ
ПРОДУКТОВ
Лабораторный практикум
Самара
Самарский государственный технический университет
2020
1
Печатается по решению методического совета факультета пищевых произ-
водств (протокол № 6 от 07.02.2020 г.).
УДК 579:664(076.5)
ББК 36-1я73
З-63
Зипаев Д.В.
Биотехнология пищевых продуктов: лабораторный практикум /
Д.В. Зипаев. – Самара: Самар. гос. тех. ун-т, 2020. – 50 с.
Предназначен для магистрантов, обучающихся по направлению 19.04.02
«Продукты питания из растительного сырья», профиль «Инновационные технологии продуктов питания на основе растительного сырья», и изучающих дисциплину «Биотехнология пищевых производств». Материал соответствует профилю направления подготовки магистров и рекомендуется в учебном процессе для магистрантов, слушателей курсов повышения квалификации, а также специалистов
пищевой промышленности.
Р ец ензенты:
д-р техн. наук, профессор факультета пищевых биотехнологий и инженерии ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики» Л.А. Забодалова,
канд. техн. наук, доцент кафедры «ТПП и БТ» ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет» О.Е. Темникова
УДК 579:664(076.5)
ББК 36-1я73
З-63
© Д.В. Зипаев, 2020
© Самарский государственный
технический университет, 2020
2
ВВЕДЕНИЕ
Современная биотехнология позволила во многих отраслях промышленности заменить традиционные методы получения продуктов,
необходимых человеку: синтез искусственных приправ, полимеров,
получение биогаза, этанола, метанола, выделение некоторых металлов. Выращивание дрожжей, бактерий с целью получения белка одноклеточных, аминокислот, витаминов, ферментов, увеличение продуктивности сельскохозяйственных животных благодаря клонированию и селекции, использование перспективных тканевых и клеточных структур, производство гормонов, вакцин, антибиотиков также
представляют биотехнологические процессы.
Человечество в силах создать систему взаимосвязанных отраслей биотехнологии, основанных на функционировании природных
систем, метаболические механизмы которых будут подчинены его
интересам.
По мнению большинства ученых, вклад биотехнологии в обеспечение достаточного количества пищевых и кормовых продуктов,
охрану окружающей среды, здравоохранение, сельское хозяйство,
химическую промышленность в определенном смысле имеет гораздо большее значение, чем известные до сих пор направления
технического развития. Именно поэтому XXI в. назван веком биотехнологии.
Начало XXI в. ознаменовалось значительным развитием биотехнологии в производстве пищевых продуктов. Глубокие знания
биологических процессов, протекающих в сырье и продуктах при
хранении и переработке, позволили разработать подходы к достижению высокой биологической ценности на основе рационального
комбинирования пищевых систем, экологически безвредных малоотходных технологий, получить значительные экономические результаты с применением живых клеток и биологически активных
веществ, внедрить интенсивные и нетрадиционные технологии получения пищи и т. д.
3
Лабораторная работа № 1
ПОЛУЧЕНИЕ ВИНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ВИННОГО ГРИБА
Цель работы: получение винного напитка с использованием
культуры винного гриба и последующая оценка его качества.
Теоретические сведения
Винный гриб – это штамм микроорганизмов (миксомицетов) и
бактерий, которые в результате микробиологического синтеза образуют сложные вещества из более простых соединений. Его используют многие винные заводы для производства вин типа «Монастырская
изба», а также игристых вин. Сам гриб похож на аморфную, густую,
предельно клейкую массу тёмно-красного цвета, имеющую винный
запах. Родиной винного гриба является Япония, откуда он постепенно
распространился по всей планете.
С биологической точки зрения винный грибок (или четвёртая
одомашненная зооглея) – это штамм, состоящий из миксомицетов
(или промышленных микроорганизмов) и различных, в том числе и
уксуснокислых, бактерий. Справедливо будет отметить, что винная
зооглея из всех ныне одомашненных – самая малоизученная и самая
нераспространённая. Ее бактерии размножаются только на бродящих
алкогольных настоях.
Понятие «зооглея» (от лат. zoo – «животное» и gloea – липкое
вещество; или от греч. zoo – «живое существо» и gloiós – «клей») означает дословно «живая колония, образовавшаяся совместным сосуществованием (симбиозом) нескольких видов организмов». Зооглеи
похожи на слизистые плёнки, образующиеся на пиве и винных напитках в период их брожения, и все их объединяет только то, что в
них присутствуют уксуснокислые бактерии, свойства которых хорошо известны уже много столетий и на основе которых готовят особые
напитки (настои), не только утоляющие жажду, но и улучшающие
самочувствие.
4
Наиболее распространёнными среди всех зооглей считаются:
– чайная (маньчжурский квас),
– молочная (китайский (тибетский) гриб),
– рисовая (индийский морской рис),
– винная (японский гриб).
Все они отличаются по внешнему виду и способу приготовления напитков на их основе. Чайный и молочный грибы больше похожи на живой организм, а рисовый и винный грибы разительно
отличаются от них.
Большинство миксомицетов (или псевдогрибов), входящих в состав винного гриба, – сапрофиты. Некоторые из них относятся к паразитам. Тем не менее, образуя с бактериями естественный симбиоз,
они оказываются весьма полезными в пищевой биотехнологии.
Алкоголь из винного гриба практически ничем не отличается от
магазинного. Такой напиток получается качественным и безопасным
для здоровья, без вредных примесей, красителей и консервантов.
Вино, в отличие от многих спиртных напитков, не является продуктом перегонки. Истинные ценители вина считают, что настоящий
винный продукт живёт, как любой живой организм, своей жизнью.
Рождению вина способствует брожение, а этот процесс вызывается
дрожжами, способными разлагать сахар на спирт и углекислый газ с
выделением теплоты. Именно спиртовое брожение является основой
изготовления вина и содержит целый ряд биологически активных
веществ, необходимых для организма человека.
В некоторые периоды истории употребление вина стремились
ограничить или полностью запретить, аргументируя это тем, что
оно причиняет непоправимый ущерб здоровью. Однако справедливости ради стоит отметить, что вино может обладать целебным действием, если, конечно, использовать его в умеренном количестве
или по врачебным рекомендациям. Всем известно, что вино хорошо
тонизирует, снимает переутомление. Иногда достаточно буквально
напёрстка вина или коньяка, чтобы снять напряжение после тяжёлого трудового дня.
5
При расстройствах кишечника полезно включать в свой рацион
50 мл вина, обладающего мягкими вяжущими свойствами, например
фруктового, яблочного, изготовленного из смородины или крыжовника.
Домашнее вино обладает также бактерицидными и антисептическими свойствами. Эта особенность вина обусловливается содержащимися в нём фенолкарбоновыми кислотами (салициловой, оксибензойной либо кумаровой), поэтому бактерицидные свойства
вина и его высокая калорийность находят широкое применение в
практической медицине.
Все полезные свойства вина обусловливаются содержанием в нём
не только спирта, но и других составных частей:
– глюкозы и фруктозы, содержащихся в винограде;
– органических кислот (винной, яблочной и других);
– минералов (калия, натрия, кальция, магния, фосфора);
– дубильных, красящих и ароматических веществ.
При помощи винного гриба из вина можно получить и винный
уксус. Исключительная польза натурального винного уксуса из натурального природного сырья заключается именно в его химическом
составе, где присутствуют минеральные вещества (железо, кальций,
магний, фтор, фосфор и кремний), а также необходимые для организма витамины (А, В1, В2, В6, С, Е, Р) и провитамин β-каротин. В винном уксусе содержится более 20 важнейших микроэлементов и минеральных веществ, таких как уксусная, пропиновая, лимонная, молочная органические кислоты, а также пектин, ферменты и аминокислоты. Количество этих ценных веществ может варьироваться в зависимости от исходного сырья [1].
Реактивы, оборудование, материалы (занятие 1): Стеклянная
банка вместимостью 3 л; резиновая перчатка – 1 шт.; бутилированная негазированная вода; культура винного гриба (200–250 мл из
расчета на трехлитровую банку); сахар песок (500–600 г); томатная
паста 100 г (в ее составе не должно быть соли и она должна быть
без добавок).
6
Реактивы, оборудование, материалы (занятие 2): 0,1 М и 1 М
раствор NaOH; раствор уксуснокислого свинца (масс. конц. 300 г/л);
раствор сернокислого натрия (масс. конц. 200 г/л); фенолфталеин, танин; лабораторная установка для перегонки спирта (штатив, плитка,
коническая колба вместимостью 250 мл, перегонная колба вместимостью 500 мл); водяная баня; сушильный шкаф; пикнометр; фильтровальная бумага; дистиллированная вода; хромовая смесь; эксикатор;
аналитические весы; термометр с диапазоном измерений
от 0 до 100 °С; мерные конические колбы вместимостью 100 мл
(6 шт.); пипетки вместимостью 1, 5 и 10 мл; воронки (3 шт.); маркер,
бюретка для титрования.
Порядок выполнения работы
Занятие 1
В отдельной емкости необходимо приготовить раствор сахара и
томатной пасты. Для этого в стеклянную банку с 2 л теплой воды нужно добавить 500 г сахара и размешать его. В полученный раствор добавить томатную пасту и также тщательно размешать, чтобы в растворе
не плавали комки. В приготовленный раствор залить суспензию винного гриба, не перемешивая его. Заливать банку до краев не следует,
должно остаться место для брожения. Надеть на горлышко банки резиновую перчатку. Поставить банку в защищенное от прямых солнечных
лучей место, желательно теплое. Через день или два (это зависит от
температуры) перчатка на банке поднимется, что будет означать, что
процесс брожения начался. Примерно через 8–14 суток (длительность
приготовления зависит от температуры) получится вино желторозового цвета (цвет определяет добавленная томатная паста). Сигналом готовности вина будет служить опустившаяся перчатка: это значит,
что процесс брожения и газообразования закончен и вино готово. Винный гриб находится на дне, а сверху – само вино, которое нужно откачать с помощью шланга или аккуратно перелить в другую емкость. Оставшийся винный гриб можно использовать для получения новой порции вина. За это время его объем увеличится в 2–3 раза. Вы можете ис-
7
пользовать его для приготовления вина в большей емкости или разделить на 2–3 банки. Если использовать гриб в ближайшее время не планируете, можете поместить его в холодильник, где он может храниться
продолжительное время в банке под марлей. Вино в плотно закупоренной посуде можно хранить годами.
Занятие 2
Определение титруемой кислотности винного напитка
В процессе культивирования винного гриба в культуральной
жидкости, представляющей собой винный напиток, может содержаться уксусная кислота, поэтому необходимо определить ее массовую концентрацию (титруемую кислотность) по объему гидроксида
натрия, израсходованного на титрование уксусной кислоты, содержащейся в винном напитке.
Для начала необходимо удалить красящие и дубильные вещества из культуральной жидкости. Точный объем раствора уксуснокислого свинца, необходимый для осаждения дубильных и красящих веществ, необходимо установить с помощью приготовления
нулевой пробы. Для этого в три мерные колбы вместимостью по
100 мл необходимо отмерить 10 мл полученного винного напитка
для определения содержания титруемых кислот и с помощью маркера пронумеровать их. Затем в первую колбу внести 0,5 мл, во
вторую 0,8 мл и в третью 1,0 мл раствора уксуснокислого свинца с
массовой концентрацией 300 г/л.
Содержимое колб довести до метки дистиллированной водой и отфильтровать в конические колбы с помощью воронок и фильтровальной бумаги. Для осаждения дубильных и красящих веществ выбрать
тот минимальный объем раствора уксуснокислого свинца, при котором
достигнуто полное обесцвечивание напитка (полученного фильтрата).
Затем для определения титруемой кислотности исследуемую
пробу винного напитка объемом 10 мл поместить в мерную колбу
вместимостью 100 мл и добавить по каплям раствор уксуснокисло-
8
го свинца. После тщательного перемешивания и отстаивания в течение 2–3 мин добавить по каплям раствор сернокислого натрия
(масс. конц. 200 г/л) до прекращения образования осадка. Содержимое колбы довести дистиллированной водой до метки и после
отстаивания в течение 2–3 мин отфильтровать в сухую коническую
колбу 5 мл обесцвеченного винного напитка, добавить 10 мл дистиллированной воды и 2–3 капли раствора фенолфталеина и титровать раствором 0,1 М NaOH до появления не исчезающего в течение 30 с розового окрашивания.
Массовую концентрацию уксусной кислоты вычислить по формуле
, г/100 мл, (1.1)
где 0,06 – масса уксусной кислоты в г, соответствующая 1 мл раствора 0,1 М
NaOH;
V1 – объем раствора 0,1 М NaOH, пошедшего на титрование, мл;
V2 – объем винного напитка (культуральной жидкости), взятого для
титрования, мл.
За окончательный результат принять среднеарифметическое
значение двух параллельных определений.
Определение плотности вина пикнометрическим методом
До начала определения необходимо установить постоянную
массу пустого и наполненного дистиллированной водой пикнометра. Для этого пикнометр необходимо тщательно промыть хромовой
смесью, затем водопроводной водой, ополоснуть несколько раз
дистиллированной водой, после чего дать стечь воде и поместить в
сушильный шкаф на 1 ч (пробка также должна находиться в сушильном шкафу) при температуре 130 °С. После охлаждения в эксикаторе пикнометр с пробкой взвесить на аналитических весах.
Записав массу, снова поставить пикнометр в сушильный шкаф, на
2–3 ч и после охлаждения опять взвесить. Высушивание продолжают до тех пор, пока результат последнего взвешивания не совпадет
9
с предыдущим (расхождения допускаются не более чем на 0,2–
0,3 мг). Затем пикнометр наполнить несколько выше метки дистиллированной водой и, закрыв пробкой, поставить в водяную баню
при температуре воды 20 °С. Необходимо с помощью термометра
строго следить за тем, чтобы температура воды в бане не изменялась и уровень ее был выше уровня воды в пикнометре. Через
20 мин объем воды в пикнометре довести при помощи полоски
фильтровальной бумаги до метки (держа при этом пикнометр только за верхний конец шейки) и выдержать в бане еще 10 мин. Если за
это время уровень воды не изменился, пикнометр вынуть из бани,
насухо вытереть, а оставшиеся на внутренней стенке шейки капли
воды удалить с помощью свернутой в трубочку фильтровальной
бумаги. Затем пикнометр выдержать около аналитических весов
25–30 мин и взвесить согласно инструкции к ним (см. приложение 1). Если же уровень воды в пикнометре при нахождении его в
водяной бане спустя 10 мин изменился, то объем воды вновь доводят до метки и оставляют пикнометр в бане еще на 10 мин.
Определение массы воды в пикнометре повторяют до тех пор,
пока разница между 3–4 параллельными определениями не будет
превышать 1–1,5 мг.
Установленная постоянная масса пикнометра с водой служит для
последующих определений плотности вина (сусла). С этой целью
пикнометр, предварительно ополоснутый исследуемым вином (суслом), необходимо наполнить немного выше метки, а затем довести
объем вина в пикнометре точно так же, как это описано при доведении объема воды.
Взвесив пикнометр с вином, рассчитывают относительную плотность с точностью до четвертого десятичного знака по формуле
где m – масса пустого пикнометра, г;
, г, (1.2)
m1 – масса пикнометра с водой, г;
m2 – масса пикнометра с вином, г.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]