Тема 7. Пищевые органические кислоты.
Вопрос 1. Молочная кислота: биологическая роль и методы получения.
Общая характеристика. Молочная кислота – органическая одноосновная кислота (оксикислота). Имеет два изомера:
-
Образуется некоторыми микробами, например Lactobaccillus leishmanii и E.coli
«Мясомолочная» кислота, образуется в животных тканях, особенно мышцах, и при брожении, вызываемом Lactobaccillus delbrueckii и др.
В продажу обычно поступает молочная кислота в виде смеси изомеров с преобладанием L(+)-изомера, которая представляет собой бесцветную или слегка желтоватую жидкость, смешивающуюся с водой в любом соотношении.
Биологическая роль. Участие в анаэробном гликолизе – сложном ферментативном процессе распада глюкозы, протекающем в тканях человека и животных без потребления кислорода. Конечным продуктом гликолиза является молочная кислота. В процесс гликолиза образуется АТФ. Т.е. в анаэробных условиях гликолиз единственный процесс в животном организме, поставляющий энергию.
Накопление молочной кислоты в результате анаэробного распада гликогена в мясном сырье запускает процесс автолиза и созревания мясного сырья (активизирует действие внутриклеточных протеолитических ферментов – катепсинов).
Антагонист в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов микрофлоры кишечника.
Методы получения. Молочную кислоту можно производить двумя способами:
- органический синтез (для технических целей);
- микробиологический синтез (для пищевой и фармацевтической промышленности).
Для промышленного получения молочной кислоты микробным синтезом используют гомоферментные молочнокислые бактерии, образующие молочную кислоту по следующему пути:
С6Н12О6→2СН2ОН2СНОНСНО(глицеральдегид)→ 2СН3СОСНО (метилглиоксаль) + 2Н2О,
СН3СОСНО (метилглиоксаль) + Н2О → СН3СНОНСООН (молочная кислота).
У гомоферментных молочнокислых бактерий (в отличие от гетероферментативных) только 3 % субстрата превращается в клеточный материал: а остальной – трансформируется в молочную кислоту, выход которой достигает до 1.5 %. Теоретически из 1 моля глюкозы должно образоваться 2 моля лактата. На практике эта величина несколько ниже, 1.8 моля, то есть выход продукта от субстрата достигает 90 %.
В качестве продуцентов используют молочнокислые бактерии Lactobacillus delbrueckii, L.leichmannii, L.bulgaricus. В качестве сырья используют сахарную и тростниковую мелассу и гидролизаты крахмала, при этом концентрация сахаров в исходной среде в зависимости от характера брожения составляет примерно от 5 до 20 %.
Ферментацию проводят в глубинной культуре при рН 6.3–6.5 и строго постоянной температуре 50°С. Длительность процесса составляет до 7–11 суток. В ходе процесса брожения для коррекции изменяющегося рН в культуру вносят мел, 3–4 раза в течение суток. Конечная концентрация образующегося лактата кальция составляет 10–15 %, оста-
точная концентрация сахаров – 0.5–0.7 %.
На стадии получения готового продукта культуральную среду нагревают до 80–90°, затем нейтрализуют гашеной известью до слабощелочной реакции. После отстаивания в течение 3–5 ч взвешенные частицы декантируют. После этого раствор лактата кальция подают на фильтр-пресс. Фильтрат упаривают до концентрации 27–30 %, охлаждают до 25–30° и подвергают кристаллизации. Промытый лактат кальция отделяют центрифугированием и подвергают расщеплению серной кислотой при 60–70°.
Сырую молочную кислоту 18–20 % концентрации упаривают в несколько этапов в вакуум-выпарных аппаратах до 70 % концентрации. Отфильтрованную кислоту после фильтр-пресса подают на розлив с внесением небольших количеств мела, при этом около 10 % кислоты превращается в кристаллический лактат, который связывает молочную кислоту.