Лекція 13. БІОТЕХНОЛОГІЇ В ХАРЧОВІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ
План:
13.1.
Виробництво хлібобулочних виробів
13.2. Біотехнологія в молочній промисловості
13.3. Біотехнологічні процеси на виробництві пива
13.4. Біотехнологія виробництва білку
13.5. Використання iммобiлiзованих
ферментiв та клiтин у харчовiй промисловостi
В даний час у економiчно
розвинутих країнах значна увага придiляється розробцi рацiонiв i продуктiв
харчування цiлеспрямованої дiї, якi значною мiрою запобiгають розвитку ряду
хвороб i сприяють продовженню вiку людини. У деяких країнах широко налагоджено
виробництво рiзноманiтних харчових добавок,
що значно пiдвищують харчову цiннiсть продуктiв, дають змогу
збалансувати їх по бiлку, амiнокислотному складу, вiтамiнами, клiтковиною та
iншими iнгредiєнтами, забезпечують достатню калорiйнiсть, полiпшують смаковi
якостi (табл. 13.1).
Таблиця 13.1. Використання бiотехнологiчних продуктiв у харчовiй промисловостi.
|
Продукт |
Приклади |
Застосування
в харч. промисловостi |
|
Амiнокислоти |
Цистеїн,
метiонiн, лiзин |
Пiдвищення
харчової цiнностi їжi |
|
Глутамат |
Пiдсилення
аромату харчових виробiв |
|
|
Глiцин,
аспарагiнова кислота |
Надання
продукцiї формування кисло-солодкого смаку |
|
|
Олiгопептиди |
Аспартам,
тауматим, монелiн |
Малокалорiйнi,
дуже солодкi речовини |
|
Вiтамiни |
А1,
В1, В2, В6, В12, С, D нiкотинова
кислота |
Пiдвищення
харчової цiнностi продуктiв |
|
С, Е |
Антиоксиданти |
|
|
Терпени
i спорiдненi сполуки |
Геранiол,
нерол |
Ароматизатори |
|
Органiчнi
кислоти |
Оцтова,
бензойна, молоч-
на, глюконова, лимонна |
Консерватори,
ароматизатори |
|
Ферменти |
α-амiлаза |
Гiдролiз
крохмалю при виробництвi спирту, вин, пива, хлiбобулочних та кондитерських
виробiв, дитячого харчування |
|
Глюкоамiлаза |
Одержання
глюкози |
|
|
Інвертаза |
Виробництво
кондит. виробiв |
|
|
Продовження
таблиці 13.1. |
||
|
Пулуланаза |
Виробництво
мальтозних, глюкозних сиропiв з крохмалю |
|
|
β-галактазидаза |
Виробництво
безлактозного молока, морозива |
|
|
Целюлаза |
Приготування
розчинних кав, обробка цитринових, полiпшення консистенцiї грибiв, овочiв
тощо |
|
|
Пектинази |
Освiтлення
вин та фруктових сокiв, обробка цитринових |
|
|
Мiкробнi
протеази |
Сироварiння,
прискорення дозрiвання тiста, виробництво крекерiв |
|
|
Пепсин,
папаїн |
Освiтлення
пива |
|
|
Фацин,
трипсин, бромелаїн |
Прискорення
маринування грибiв, усунення м’яса з кiсток |
|
|
Лiпази |
Ароматизацiя
сиру, шоколаду, мол. продуктiв |
|
|
Глюкооксидаза
з каталазою |
Усунення
О2 iз: сухого молока, кави, пива, майонезiв, лимонних,
апельсинових i виноградних сокiв |
|
13.1. Виробництво хлібобулочних виробів
Хліб є одним з найвидатніших відкриттів в історії людства.
Француз Антуан Огюст Пармантьє (1737-1813) дав чудове визначення сутності хліба
для людини: «Хліб є великодушним подарунком природи, такою їжею, яку не можна
замінити нічим іншим. Захворівши, ми смак до хліба втрачаємо в останню чергу, і
як тільки він з'являється знову, це є ознакою одужання. Хліб можна споживати у
любий час дня, у різному віці, за любого настрою, він робить більш смачною
решту їжі, є основною причиною і гарного, і поганого травлення. З чим би його
не їли, з м'ясом чи іншою стравою, він не втрачає своєї привабливості».
Вважається, що вперше хліб із збродженого тіста розпочали
виготовляти у Єгипті 5-6 тисячоліть тому, про що свідчить «давній хліб»
знайдений в гробниці фараона Рамзеса III,
якому більше 4600 років.
В Україні хліб знайшли в будовах Трипільської культури, що
існувала 3 тисячоліття тому. В знайдених останках глинобитних будинків частина
кімнат використовувалась для житла, а решта служила коморами для запасів зерна
та інших продуктів. У кожній кімнаті знаходились великі глиняні посудини для
зберігання зерна і зернотерки та жарова піч для випікання хліба.
Законом України «Про прожитковий мінімум» норма споживання
хліба, затверджена для розрахунку споживчої корзини, становить
Зі всього об'єму хліба більше 68% виробляють потужні
підприємства Укрхлібпрому, 6,9% - Укркооперації, 0,8% - Укрпродспілки і 17,2% -
пекарні.
Відбулися зміни і в асортименті хлібних виробів. В
загальному об'ємі виробництва хліб із суміші житнього обдирного і пшеничного
сортового борошна становив 38, із пшеничного борошна І сорту - 29, булочні та
здобні вироби - 11, бубличні вироби - 0,5; сухарні - 0,1; інші - 0,6%. Дещо
розширю-ється випуск заварних видів хліба. Значно зменшилось виробництво
здобних, бубличних, сухарних виробів, хоча асортимент їх розширився за рахунок
розроблення нових видів з поліпшеним складом рецептури (рис. 13.1.1).
Рисунок 13.1.1. Види хлібних виробів в
Україні
Асортимент
виробів, що виготовляються хлібопекарськими підприєм-ствами України, нараховує
понад 1000 найменувань. Він постійно розширю-ється, оновлюється, розробляються
нові види виробів з використанням місцевих, а також нетрадиційних видів
сировини, додаються поліпшувачі, цукрозамінники тощо. На сьогодні найважливішою
проблемою є розширення асортименту дієтичних і хлібних виробів оздоровчого
характеру, тобто виробів, що мають імуномоделюючу, антиоксидантну і
радіопротектору дію на організм людини.
Усі види
хлібобулочних виробів виготовляються за рецептурою, яка передбачає склад і
кількість сировини, що використовується для приготу-вання певного виробу. Основними
компонентами при виготовлення хлібо-булочних виробів є: сіль, яку перед використанням розчиняють у воді, фільтрують,
відстоюють і подають на виробництво; пресовані
дріжджі (перед використанням подрібнюють, готуючи їх суспензію у теплій
воді, яку використовують для приготування тіста); вода (необхідної температури); цукор (розчиняють у воді та фільтрують); тверді та рідкі жири і олії (перед використанням
розтоплюють, проціджуючи через сита певного розміру); яйця (дезінфікують, розбивають і проціджують через сито);
У рецептурі кожного виду
хлібобулочних виробів вказується кількість сировини в кілограмах на
Хімічний склад хлібобулочних виробів залежить в основному
від сорту борошна, з якого вони виготовлені, й рецептури. Основною складовою
хліба є вуглеводи (від 40% у хлібі житньому з обойного борошна, до 70% у
суха-рях). Це крохмаль і продукти його гідролізу - декстрини: оліго -, ахро -і
ерет-родекстрини; моноцукри (глюкоза, фруктоза, пентоза, арабіноза, ксилоза,
галактоза); дицукри (сахароза, мальтоза, лактоза у разі вмісту у хлібі молочних
продуктів). Серед вуглеводів (їх
Білкових речовин у хлібі від 6,5 до 11%. Вони представлені
власне біл-ками, а також продуктами гідролізу білків - поліпептидами,
пептидами, амідами, амінокислотами. Серед амінокислот є всі незамінні
амінокислоти, що не синтезуються в організмі людини: валін, ізолейцин, лейцин,
лізин, метіонін, треонін, триптофан, фенілаланін.
До хімічного складу хліба входять органічні кислоти. Це в
основному молочна, оцтова, винна, яблучна, щавлева, мурашина. Загальний вміст
органічних кислот у різних виробах становить 0,3-1,3%.
Хліб містить такі біологічно активні речовини, як вітаміни
і мінеральні речовини, які виконують різнобічні функції в організмі,
забезпечуючи його життєздатність. Вміст мінеральних сполук становить від 1,2 до
2,5%. З макроелементів - Na, К,
Са, Mg, R
S, СІ та мікроелементів - Fe, J2, Co, Mn, Mo, F, Cr, Zn та інші.
До складу хліба входить комплекс життєво необхідних вітамінів
групи В - тіамін (В1), рибофлавін (В2), а також
нікотинова кислота (РР), токоферол (Е) та інші.
Хлібні вироби містять 0,6-1,2% жирів, привнесених з
борошном (три-гліцериди, насичені і ненасичені жирні кислоти). Окрім вказаних
хімічних складових хліб містить комплекс хімічних сполук, що утворюються в
процесі бродіння тіста і під час його випікання. Це спирти, ефіри, альдегіди,
кетони, меланоїдини тощо.
Харчова цінність хліба залежить від виду і сорту борошна,
рецептур-них добавок і вологості виробу. Енергетична цінність здобних виробів
значно вища, ніж хліба з того ж сорту борошна, що обумовлене вмістом у їх
рецеп-турі цукру, жирів, яєць і значно меншою вологістю, ніж вологість хліба.
При добовій потребі людини в енергії 2850 ккал при
споживанні
У країнах із високорозвиненою економікою і високою
культурою харчування, хліба вживають значно менше за рахунок збагачення раціону
м'ясними, молочними продуктами, овочами та фруктами. У Великій Британії
вживають хлібних виробів
Виробництво хлібобулочних виробів
прийнято поділяти на етапи: зберігання і підготовка сировини
до виробництва, приготування тіста,
оброблення тіста, випікання тістових заготовок, охолодження і зберігання хліба, кожен зяких включає низку
технологічних операцій, що забезпечують виготовлення хлібобулочних виробів (рис.13.1.2…13.1.3).
Рисунок 13.1.2. Узагальнена функціональна схема
хлібопекарського виробництва
Рисунок
13.1.3. Апаратурно технологічна схема виробництва батонів на
сучасному хлібозаводі
Як
показано на схемі, борошно доставляється на виробництво і через приймальний
щиток 1 у вигляді аерозолю по трубопроводу 2 подається до силосів 3 для
зберігання. Із силосів роторними дозаторами 4 борошно напра-вляється в циклон
5, а з нього - на просіювач 6, після просіювання - у промі-жний бункер 7,
автоваги 8. Зважене борошно із бункера 9, шнековим дозато-ром 10 подається у виробничі
бункери 11. Фільтри 12 очищають транспор-туюче повітря від борошняного пилу.
Повітря для транспортування борошна компресором 23 подається в очисні апарати
24 і 26, апарат для стабілізації тиску (ресивер) 25, а з них через розподільник
26 - на виробництво.
Вода з
міського водопроводу надходить до баків холодної 13 і гарячої 14 води, з яких
подається до водомірних бачків 22. Вода для живлення парового котла 29
попередньо пропускається через апарати установки для хімводоочистки 30-32. Пара
з парового котла підводиться до вистійної шафи і печі, та подається до баку 14
для її підігріву. Для замішування опари у тістомісильну машину безперервної дії
34 подається борошно, дозуючою пристроєм 33 відміряється решта сировини зі
збірних ємкостей. Із тістомісильної машини опара лопатевим насосом 35 подається
в ємкість для бродіння 36. Виброджена опара надходить у машину для замішування
тіста 38, туди ж дозувального пристрою 37 подається вода, сіль та інші
компоненти, передбачені рецептурою. Тісто виброджує в ємкості для бродіння 39
над тістоподільником 40. Із тістоподільника у вигляді шматків певної маси тісто
стрічковим транспортером 41 направляється в округлювач 42, а потім - у
тістозакатну машину 43. Далі укладачем 44 тістові заготовки завантажуються в
колиски вистійної шафи 45. Після вистоювання вони за допомогою пересадочного
механізму 46 подаються на під конвеєрної печі 48, надрізаються циліндричним
ножем 47 і надходять у пекарну камеру.
Виробництво хлібобулочних виробів
проводять двома способами: безопарним (в місильний апарат відповідно до рецептури дозується борошно, вода, дріжджова суспензія, сіль, інша
сировина і проводиться замішування до одержання однорідної маси. Приготовлене
тісто певний час виброджує); опарним (спочатку із частини
борошна, води, усіх дріжджів готують опару. Після дозрівання до неї додають
решту борошна і води, сіль, а також іншу сировину і замішують тісто. Під час
бродіння дріжджові клітини зброджують цукри борошна з утворенням спирту і
диоксиду вуглецю, який розпушує тісто, воно збільшується в об'ємі, набуває
необхідних фізичних властивостей, у ньому накопичуються ароматичні речовини.
Житні сорти
хліба готують в основному
двофазним способом, спочатку
готують закваску, потім на ній замішують тісто.
Оброблення тіста включає поділ тіста на шматки зазначеної маси, надання їм певної форми:
кулястої - на тістоокруглювальних чи батонопо-дібної - на тістозакатних
машинах; вистоювання
сформованих тістових заготовок у спеціальних шафах. Під час
вистоювання тістові заготовки розпушуються, збільшуються в об'ємі. Ця операція
забезпечує хороший об'єм хліба, формування структури пористості.
Після вистоювання
тістові заготовки випікають у хлібопекарських печах різної конструкції. Під
час випікання унаслідок теплофізичних, мікробіо-логічних, біохімічних,
колоїдних, хімічних процесів тістова заготовка перетворюється на хліб із
забарвленою скоринкою і духмяним ароматом.
Випечений
хліб укладають в ящики або лотки, які розміщують на вагонетках або у контейнерах,
при цьому вибраковують вироби, що
не відповідають стандартам. Вагонетки з хлібом транспортують у хлібосховища
для остигання і реалізації.
Загальна
тривалість технологічного процесу виготовлення основних видів хлібобулочних
виробів становить 8-10 год.
Здобні
хлібобулочні вироби відрізняються від звичайних більш високим вмістом цукру і
жиру (більше14%), підвищеною кількістю молочних продук-тів, вершкового масла,
маргарину, ізюму, яєць та інших компонентів. За хар-човою,
біологічною та енергетичною цінністю вони близькі до борошняних кондитерських
виробів.
13.2. Біотехнологія молочних продуктів.
Спектр продуктів харчування, що продукуються мікроорганізмами, досить
широкий: продукти бродіння (хліб, сири,
вино, пиво…). Виробництво молочних продуктів в харчовій промисловості
побудоване на процесах ферментації. Сировиною біотехнології молочних продуктів
є молоко, яке містить 82 - 88% води і 12
- 18% сухого залишку. До складу сухого молочного залишку входять білки (3,0 -
3,2%), жири (3,3 - 6,0%), вуглеводи (молочний цукор лактоза - 4,7%), солі (0,9
– 1,0%), інші компоненти (0,01%): ферменти, імуноглобуліни, лізоцим. Завдяки
присутності в білку молока - альбуміну, казеїну, воно є прекрасним субстратом
для розвитку мікроорга-нізмів. У бродінні молока беруть участь стрептококи і
молочнокислі бактерії, які супроводжують
головний процес зброджування лактози отримуючи сметану, йогурт, сири. В таких реакціях приймають участь
пептиди, амінокислоти і жирні
кислоти молока.
Всі технологічні процеси виробництва продуктів з молока діляться на дві
частини: первинна переробка - знищення побічної мікрофлори; вторинна переробка.
Первинна переробка молока включає декілька етапів. Спочатку молоко очищається від
механічних домішок і охолоджується, щоб уповіль-нити розвиток природної
мікрофлори. Потім сепарується (при виробництві сметани) або гомогенізується.
Після цього проводять пастеризацію молока, при цьому температура піднімається
до 800С, і воно подається в танки або ферментатори. Вторинна переробка молока
відбувається двома шляхами: з використанням мікроорганізмів і ферментів. За
участю мікроорганізмів виготовляють кефір, сметану, сир, кисле молоко, казеїн,
біофруктолакт, біолакт; з використанням ферментів - харчовий гідролізат
казеїну, суху молочну суміш для коктейлів і так далі.
Молочнокисле бродіння буває гомоферментативним і гетерофермен-тативним. При гомоферментативному бродінні основним продуктом
є молоч-на кислота. При гетероферментативному -
утворюються діацетил (додаючий смак вершковому маслу), спирти, ефіри, летючі
жирні кислоти. Одночасно відбуваються і протеолітичні та ліполітичні процеси,
які сприяють кращому засвоєнню білків молока, надаючи йому додаткові смакові
властивості. Для ферментації молока використовуються чисті культури
мікроорганізммів (закваски). Виняток становлять закваски для кефірів, які
представляють природний симбіоз декількох видів молочнокислих грибів і молочнокислих
бактерій. При підборі культур для заквасок дотримуються вимог:
- склад заквасок залежить від кінцевого продукту (для отримання
аци-дофіліну використовується ацидофільна паличка, для виробництва кислого
молока - молочнокислі стрептококи);
- штами повинні відповідати смаковим
вимогам;
- продукти
повинні мати відповідну
консистенцію від ломкої до в'язкої, сметаноподібної;
- певна активність кислотоутворення;
- фагорезистентність штамів (стійкість до бактеріофагів);
-
здатність до синерезису (властивості згустка віддавати вологу);
- утворення ароматичних речовин;
- сполучуваність штамів (без антагонізму
між культурами);
- наявність антибіотичних властивостей,
тобто бактеріостатична дія по відношенню до патогенних мікроорганізмів;
- стійкість до висушування.
Культури для заквасок виділяються з природних джерел, після чого
проводиться мутагенез і відбір штамів, що цілеспрямовано відповідають необхідним вимогам. Біотехнологія на основі
молока включає, як правило, всі основні стадії біотехнологічного виробництва,
які можна відслідкувати на прикладі сироваріння.
Виробництво
безлактозного молока. Лактоза, або молочний цукор, мiститься в
достатнiй кiлькостi в молоцi i молочнiй сироватцi. Цей цукор мало солодкий i
характеризується низькою розчиннiстю. В його присутностi вiдбувається
кристалiзацiя морозива та iнших молочних виробiв та продук-тiв, що є причиною
неприємного смакового вiдчуття.
Молекули
лактози розпадаються на глюкозу i галактозу при гiдролiзi пiд дiєю лактази, або
b-галактозидази.
Молоко пiсля такої обробки набуває нових дiєтичних властивостей, тобто
одержують безлактозне молоко. Перший промисловий процес одержання безлактозного
молока за допомогою iммобiлiзованої лактази проведений у м. Мiланi (Iталiя)
фiрмою “Сентрале дель Латте”. Дiєтичне молоко, що одержують таким способом,
дещо солодше, нiж лактоза, але це не заважає його споживати. Стабiльнiсть
iммобiлiзованого ферменту досить висока. Пiсля 50 дiб роботи вiн зберiгає 80% початкової
активностi.
Одержання цукру з молочної сироватки.
Молочна сироватка мiстить значну кiлькiсть лактози (біля 5% в рiдкому станi i
75% – у висушеному). Ферментативний гiдролiз лактози у сироватцi вiдкриває новi
можливостi отримання цукристих речовин з нетрадицiйної сировини, вносить певний
вклад у вирiшення кормової проблеми та проблеми охорони навколишнього
середовища, оскільки сироватка в основному не утилiзується.
Перший
бiотехнологiчний промисловий процес гiдролiзу лактози в молочнiй сироватцi за
допомогою iммобiлiзованої лактози реалiзований в 1980 році одночасно з
англiйською, французькою i американською фiрмами.
Технологічний
процес її виробництва передбачає введення у колонний реактор з iммобiлiзованим
ферментом пастеризованої сироватки, яку пiдда-ють ультрафiльтрацiї i
пропускають через iонообмiнник, пiсля чого прохо-дить її демiнералiзацiя.
Одержанi при цьому цукри (глюкоза i галактоза) у пiвтора рази солодшi за
харчовий цукор з розрахунку на однаковi економiчнi втрати.
Сироваріння -
один з якнайдавніших процесів, заснованих на ферментації. Сири бувають: м'які -
містять 50-60% води і тверді – 13 - 34%. На першому етапі проходить підготовка
молока (первинна обробка). На другому - готується культура молочнокислих
бактерій. Мікроорганізми підбираються в певній пропорції, що забезпечує
найкращу якість. Набір бактерій залежить і від температури термообробки. Третя
стадія - стадія ферментації, - в сироварінні в деяких випадках відбувається в 2
етапи, до і після стадії виділення. Спочатку молоко інокулюють певними штамами
мікроорганізмів, які призводять до утворення молочної кислоти, а також додають
сичужний фермент ренін, який прискорює перетворення рідкого молока на згусток
(створожування) у декілька разів. Ця реакція активується молочною кислотою, що
виробляється бактеріями. Функції реніну можуть виконувати і інші протеїнази,
але ренін бере участь і в процесах протеолізу, що відбуваються в сирі при
дозріванні. Після утворення сиру, сироватку відокремлюють, а отриману масу
піддають термообробці і пресують у форми. Далі сир солять і ставлять на
дозрівання. Іноді отримана маса проходить додаткову обробку, яка полягає в
зараженні спорами блакитних цвілевих грибів при виробництві рокфору; нанесення
на поверхню спор білих цвілевих грибів при виробництві камамбери; нанесення
бактерій, необхідних для дозрівання деяких сирів. Окремі види сирів після
виділення повинні піддаватися подальшій ферментації (стадія дозрівання).
Мікроорганізми і ферменти в ході цього процесу гідролізують жири, білки і деякі
інші речовини молодого сиру. В результаті їх розпаду утворюються речовини, що
надають сирам характерного смаку.
Процеси ферментації при виробництві багатьох молочних продуктів, таких
як сметана, сир відбуваються у ферментерах
відкритого типу. Як пра-вило, вони тривають деякий період часу. До найпростіших
з них відносять виробництво кефіру, простокваш,
сметани і масла. Наприклад, при виробни-цтві сметани до сливок додають 0,5-1%
заквасок при виробництві масла. Далі продукт витримують, поки концентрація
кислоти не досягне 0,6 відсотків.
В цілому процеси виробництва молочнокислих
продуктів прості і доступні для відтворення в домашніх умовах, не вимагають
умов дотримання стерильності, протікають, як правило, при кімнатній або трохи
підвищеній температурі.
Кисломолочні продукти - це група молочних продуктів, які крім високої харчової цінності, мають і лікувальні властивості. Головну роль у процесі їх виробництва відіграють молочнокислі мікроорганізми, які утворюють молочну кислоту. До цих продуктів відносять: кефір, йогурт, катик (національний татарський продукт), сметану, ряжанку… .
Йогурт виробляють шляхом сквашування молочнокислими культурами суміші, що складається з натурального і сухого молока, завдяки чому цей продукт має щільну густину і підвищений вміст: сухих речовин - до 15% та жиру 1,5 відсотків. Біойогуртом вважають йогурти, які, окрім основних характеристик цих продуктів, містять ще "живу" біфідофлору.
Сметана являє собою вершки, "підкислені" чистими культурами молочнокислих мікроорганізмів і піддані дозріванню. Вона має ніжний смак, густу консистенцію. Сметана широко використовується в кулінарії і для безпосереднього вживання. Завдяки високому вмісту жиру, вона є висококалорійним продуктом, що рекомендується людям, які мають поганий
апетит і малокрів'я, незамінною складовою для салатів, сирних, борошняних виробів, приправою до супів.
Кефір - найпростіший кисломолочний продукт або ж кисляк, утворю-ється самостійно, без будь-якої штучної допомоги простим скисанням сирого молока в теплій кімнаті. Тому в народі його називають не тільки кисляк, ке-фір, кисле молоко, але ще й сирокваша і самокваша.
По впливу на шлунково-кишковий тракт, кефір значно перевершує інші кисломолочні продукти. Кефірні грибки являють собою симбіоз безлічі мік-роорганізмів: молочнокислих стрептококів і паличок, оцтовокислих і арома-тоутворюючих бактерій, дріжджів… . Таке унікальне сполучення додає кефіру здатності відновлювати мікробіоценоз у кишечнику і перешкоджати заселенню його патогенною флорою. Чим більша міцність кефіру, тим краще він стимулює виділення травних соків. "Міцний" кефір рекомендується при гастриті зі зниженою кислотністю і хронічним запаленням товстого кишеч-ника (коліті), що часто супроводжується проносом.
Крім оздоровлюючого впливу на шлунково-кишковий тракт кефір воло-діє сечогінною здатністю, імуностимулюючими властивостями, позитивно впливає на стан людей, які страждають від синдрому хронічної втоми, при порушеннях сну, невротичних розладах, заспокійливою дією на нервово-психічну систему, нежирний кефір корисним для людей із надлишковою вагою і набряками, що виникли внаслідок захворювань нирок.Однак при деяких захворюваннях використання кефіру в харчуванні вимагає певного обереження. Так, тридобовий міцний кефір справляє нега-тивний вплив виразку шлунка або дванадцятипалої кишки, гіперацидного (з підвищеною кислотністю) гастриту, панкреатиту.
Особлива роль належить кефіру у харчуванні дітей раннього віку. Його можна згодовувати дитині не раніше семи-восьмимісячного віку. А в перші місяці життя цей продукт зовсім не підходить для малят, оскільки він відрізняється від материнського молока та адаптованих молочних сумішей.
Гуслянку виготовляють додаючи в один літр густого молока чи просто в кип'ячене, але охолоджене до 30-400С столову ложку сметани і поставити в
тепле місце. Він відрізняється за смаком і густиною від звичайного кефіру.
Ряжанку виготовляють вливаючи в пряжене молоко одну склянку сметани на один літр молока і витримуванням протягом 3-4 годин.
Йогурт - це кисломолочний напій, вироблений із пастеризованого нормалізованого за масовою часткою жиру і сухих речовин молока з дода-ванням або без додавання цукру, фруктово-ягідних наповнювачів, аромати-заторів, вітаміну С, рослинного білку і сквашений закваскою, приготовленою на чистих культурах молочнокислих стрептококів термофільних рас і болгарської палички. В залежності від виду заквасок, які використовують, йогурти поділяють на такі види: йогурт, біойогурт, біфідойогурт.
У Європу йогурт завезений у XVI столітті, помітно витісняючи інші кисломолочні продукти. Виготовляють його з коров'ячого молока, яке згущують, досягаючи більш щільної консистенції, в якій підвищується вміст білків, вуглеводів, макро -і мікроелементів, особливо кальцію, калію та фосфору. Потім молоко пастеризують при температурі до 90 градусів за Цельсієм впродовж кількох секунд. В результаті воно стає чистим з мікробіологічної точки зору, а білки і більшість вітамінів не встигають зруйнуватися (крім деяких термонестійких вітамінів групи В). Після майже миттєвого охолодження починають заквашування.
Для виготовлення йогуртів використовують унікальну спеціальну закваску: суміш болгарської палички і термофільного стрептокока. Вони, на відміну від патогенних (хвороботворних) родичів-мікроорганізмів, дуже корисні для людини, саме в "живому" вигляді, особливо при дисбактеріозах, гастритах і колітах, коли своїх ферментів для засвоєння їжі в організмі або не вистачає, або ж вони просто не виробляються.
Болгарська паличка і термофільний стрептокок нормалізують склад і активність мікрофлори травного тракту, виробляючи молочну кислоту, що перешкоджає затримці в кишечнику патогенних і умовно-патогенних мікроорганізмів, а також пригнічує ріст гнильних мікробів, стимулюючи вироблення інтерферону і макрофагів (клітин, що захоплюють і розчиняють потенційно небезпечні для нашого організму мікроби), знижуючи ризик розвитку безлічі недуг, перетворюючи звичайне молоко в чудовий корисний продукт. В окремих випадках йогурти пом'якшують прояви алергії. Вони оздоровлюють весь організм, полегшують життя людям із захворюваннями печінки, підшлункової залози, тим, у кого звичайне молоко викликає неприємні відчуття.
Біойогурт - це біопродукт на основі
йогурту, який додатково містить Lactobacillus acidophilus, як
пробіотик, має високі харчові, дієтичні та ліку-вально-профілактичні
властивості. Рекомендуються хворим на харчову алер-гію, а також при втраті організмом здатні розщеплювати
лактозу.
Біойогурти містять корисні речовини у легкозасвоюваній формі, адже в
процесі життєдіяльності заквасочної мікрофлори білки частково розщеп-люються до
пептонів та інших простих речовин, із лактози утворюється молочна кислота, в
продуктах накопичуються вітаміни, ферменти, антибіо-тичні сполуки. Молочна
кислота надає продукту слабкокислого освіжаючого смаку, покращує засвоєння,
підвищує використання кальцію, інгібує ріст патогенної мікрофлори, має
антиоксидантні властивості, діє як консервант. Лікувальний і профілактичний
ефект йогуртів можна посилити використан-ням пробіотиків. Пробіотики - це
харчові неперетравні добавки, які поліп-шують здоров’я споживача стимулюванням
росту та активності корисної мікрофлори кишечника. Біойогурти характеризуються
високими споживчими властивостями. В їх
складі вміст сухих речовин 10-22%. У питних біойогуртах масова частка
цукрів, білків і жиру становить відповідно 5-10%, 2-4% і 2,5-3,5%. У густих
біойогуртах вміст цукру від 10 до
15%.
В останній час значно розширено виробництво нових видів молочно – кислого бродіння. Серед найбільш поширених на ринку України є: біфідок, біфіфрут, біфілайф, біфілак, ацидолакт, біфілін.
Біфідок - кефір, збагачений біфідобактеріями поєднує в собі лікувальні властивості біфідумбактерину та живильні властивості повноцінного кефіру. Продукт призначений для дієтичного і лікувально-профілактичного харчу-вання дітей, починаючи з 6-місячного віку, за штучного та змішаного году-вання, а також для дітей старшого віку та дорослих.
Біфідок містить "живі" біфідобактерії, амінокислоти, вітаміни, ферменти і біологічно активні речовини, що сприяють перетравленню їжі. Напій нор-малізує мікрофлору кишечника, пригнічує ріст стафілококів, володіє вираже-ною антагоністичною активністю стосовно ентеропатогенних і ентероток-сигенних штамів кишкової палички. Біфідокефір нормалізує мікрофлору кишечника - зменшує кількість гнильної мікрофлори, а бактерії, що містяться в ньому, мають виражену дію стосовно кишкової палички, шигел, протея… .Біфіфрут - лікувально-оздоровчий кисломолочний продукт. Містить біфідо -і лактобактерії, симбіоз яких регулює роботу кишечника, перешкод-жає утворенню газів, бере участь в обмінних процесах організму, пригнічує діяльність представників патогенної й умовно-патогенної флори, продукує ферменти та інші біологічно активні сполуки.
Біфілайф - кисломолочний продукт нового покоління. Містить одночасно
п'ять основних видів біфідобактерій: B.bifidum, B.longum, B.breve, B.infantis, B.adjlescentis, поєднання яких дозволяє зберегти закладену самою природою гармонію в природному оточенні. Штами підібрані так, щоб вони в комплексі максимально виконували функцію захисту організму від несприятливих факторів.
Біфілайф має широкий спектр дії: підвищує імунітет, нормалізує роботу кишечника, поліпшує обмін речовин.Біфілак - кисломолочний продукт, збагачений змішаною мікрофлорою, біфідобактеріями і лактобактеріями. Незамінний засіб проти розвитку дисбактеріозу, корисний під час прийому антибіотиків. Рекомендується як профілактичний засіб в організованих дитячих колективах (яслах, дитячих садочках, школах) і колективах дорослих, чия робота пов'язана зі шкідливими умовами праці, підвищеними стресовими ситуаціями.
Біфілак з бета-каротином - кисломолочний продукт, рекомендований дорослим групам. Володіє імуномодуляторними властивостями, виводить з організму радіоактивні речовини, сприяє омолодженню організму. Застосовують у лікуванні гастритів, виразкової хвороби шлунка, дванадцятипалої кишки, колітів, катаракти і дистрофічних змін сітківки ока, в період вагітності, в комплексному лікуванні імпотенції та безпліддя.
Ацидолакт - кисломолочний продукт, збагачений змішаною мікрофлор-ацидофільною паличкою і лактобактеріями. Рекомендований для застосування у косметології, при вугрових висипаннях, гнійничкових захворюваннях шкіри (у вигляді мазей), усіх видах захворювань шлунково-кишкового тракту, закрепах.
Біфілін - кисломолочна адаптована суміш з біфідобактеріями призначена
для харчування немовлят до тримісячного віку.
13.3. Виробництво пива
Пиво - це слабоалкогольний
пінистий напій, одержаний із пророслого і непророслого зерна спиртовим
зброджуванням охмеленого сусла пивними дріжджами, яке має певну харчову
цінність. Це досить складна система органічних і неорганічних кристалоїдів та
колоїдів у слабкому водно-спиртовому розчині. До складу пива входять більш як
400 сполук, які визна-чають його високу якість і необхідність вживання для
людини. Найбільш цінними у пиві є гіркі речовини хмелю, які надають йому
своєрідної приєм-ної гіркоти, сприяють піноутворенню та біологічній стійкості. Особливу роль в освітленні сусла при формуванні
повноцінного неповторного смаку пива відіграють поліфеноли хмелю. Вони
впливають на повноту та чистоту смаку напою, його стабільність і колір.
Специфічний приємний хмелевий аромат і смак пива створює ефірна олія хмелю.
Маючи антибіотичні властивості щодо бактерій, гіркі речовини негативно
не впливають на пивні дріжджі, необхідні для процесу
бродіння.
В літрі
пива міститься 1676 - 3352 кДж (400-800
ккал.) при середньодобо-вій потребі
дорослої людини в енергії 10475 - 12570 кДж (2500 - 3000 ккал). Половина його енергетичної
калорійності припадає на вуглеводи та
білки, а інша - на
спирт.
Пиво - добрий емульгатор їжі. Його
колоїди, діючи емульгуючим і диспергуючим чином у травному каналі, збільшують
поверхню ферментатив-них процесів та контакт їжі із стінками кишечнику, що
сприяє поліпшенню обміну речовин і підвищенню коефіцієнта засвоювання їжі.
Період середньовіччя для виробництва
пива був дуже важливим. Перш за все, це пов'язано з використанням нового
компоненту - хмелю, який додавав напою оригінальної гіркоти. Деякі джерела
вказують на те, що першими його почали використовувати східні фіни і татарські
племена. Пізніше хміль дода-вали і пивовари Нідерландів і Північної Франції.
Осередками броварства у Європі стали ордени монахів Франції, Бельгії і Німеччини,
а в Азії традиції пивоваріння підтримували буддиські ченці. Розквіт пивоваріння
припадає на ХV - ХVІ століття, з прийняттям відомого Баварського закону про
чистоту пива, згідно якого основними компонентами напою були ячмінь, хміль,
дрі-жджі і вода.
Розвиток пивоварної галузі у ХІХ - ХХ
століттях зумовлено як розвитком науки і техніки, так і загальносвітовими
суспільними змінами. Винайдення холодильного обладнання дало можливість варити
пиво і влітку. Тривалий термін його зберігання забезпечував можливість
доставити пиво і до найвід-даленішого споживача. На початку ХХ століття лідером
серед виробників пива за обсягами звареної продукції була Німеччина, проте
пізніше свою позицію вона розділила зі США і Англією. Споживання пива у світі є
різним: у Данії кожна людина випиває щороку близько
Основною сировиною для
виробництва пива є ячмінний солод (проро-щений і висушений у спеціальних умовах). Для
технологічної оцінки ячменю важливий вміст: розчиненого азоту (азот
водорозчинних білків і продуктів їхнього розкладу), вміст амінокислот, амідів, аміачного та амінного
азоту і коагулююча - частина азоту, яка входить до білкових речовин, що
коагулюють при нагріванні.
Пивне сусло - це основний
напівфабрикат для виготовлення пива, який являє собою полідисперсну систему із вмістом цукристих, білкових та хме-левих речовин. Найважливішим технологічним процесом при
приготуванні сусла є перетворення в результаті ферментативних реакцій
нерозчинних компонентів солоду і його замінників (ячмінь, пшениця, рис, кукурудза, сорго…) у розчинний екстракт. Його приготування проходить п'ять
основних технологічних стадій:
- підготовка зернопродуктів
(очищення, сортування, подрібнення);
- переведення екстрактивних
речовин зернопродуктів (крохмаль, білки...) у розчин (сусло),
в результаті приготування затору (затирання);
- фільтрування затору (відокремлення сусла).
- кондиціювання (охмелення) сусла кип'ятінням з хмелевими препарата-ми;
- освітлення та охолодження сусла.
Знання технологічних процесів приготування сусла, їх оптимізація і
відповідне технічне забезпечення дають змогу одержати високоякісне охмелене
сусло і в подальшому - чудове пиво. Солод та інші неосолоджені матеріали, які
використовують для одержання сусла, складаються із зернових оболонок і
ендосперму, що мають різні фізичні й хімічні властивості. Їх технологічне
призначення: оболонки зерна складаються з целюлози з інкрустованим у ній
лігніном, таніном і зольними речовинами (окислами кремнію), а також із
геміцелюлози та пектинових речовин. Целюлоза нерозчинна у воді і в процесі
затирання не змінюється, а присутні в оболонці дубильні, гіркі та зольні
речовини (розчинні у воді), переходячи в розчин, негативно впливають на смак і
колір сусла та якість готового пива. Класична
технологія пива передбачає зберегти цілісність оболонок, щоб зменшити перехід
цих речовин у розчин. При тонкому помолі зерна сповільнюється фільтрування затору внаслідок
ущільнення лузги у
фільтраційному апараті. Оптимальною для розмелювання зерна є 6% вологість.
Ферментативні процеси в
ячмінному зерні при солодопророщенні
відбуваються від зародка до кінчика зерна, в якому речовини
розчиняються пізніше. Відповідно й розподіл ферментів в ендоспермі неоднаковий:
періферія його багатша на ферменти, ніж середина. В ендоспермі завжди є менш
розчинні та більш тверді частинки, що чинять опір при подрібненні, а тому гірше
розмелюються.
При пивоварінні використовують сильно -і слабозброджуючі дріжджі різних
рас (від них залежить сорт пива), які повинні бути мікробіологічно чистими,
пластівцеподібними, швидко зброджувати сусло та осідати на дно, утворювати
чисте освітлене прозоре пиво з певним смаком і ароматом.
У класичній технології пивоваріння дотримуються двоступеневого
бро-діння, за яким відразу після головного бродіння (перший ступінь) молоде
пиво звільняється від основної маси дріжджів, охолоджується і доброджує (другий
ступінь), а також дозріває. Метою доброджування є завершення розпочатого при
головному бродінні біохімічного перетворення дріжджами, що залишилися, решток
екстракту в кінцеві продукти (діоксид вуглецю, етанол, ефіри, альдегіди, вищі
спирти, органічні кислоти, амінокислоти…), результатом яких є остаточне
формування аромату, смаку, піностійкості та стійкості пива.
Процес освітлення пива розглядається як
розподіл дисперсійних середо-вищ на рідку та тверду фази, чого досягають
фільтруванням, сепаруванням і іншими методами. Фільтрування - основний метод освітлення пива, вдало
поєднаний із його розливом. Для однакової якості пива, яке фільтрують,
його змішують із кількох апаратів доброджування в змішувачі.
На всіх стадіях приготування пива після
стадії розмноження дріжджів і початку бродіння виключається контакт пива з
повітрям, оскільки під дією кисню змінюється смак пива внаслідок окислення
гірких речовин хмелю; прискорюється колоїдне помутніння внаслідок окислення
дубильних речовин (поліфенолів); знижується біологічна стійкість пива;
погіршується піностій-кість; виникає пастеризаційний присмак. До цього переліку треба додати встановлене порівняно
недавно погіршення смаку й аромату пива внаслідок окислення поліфенолів.
Освітлення пива, призначеного для
пастеризації проводять фільтруван-ням під час якого уникають його спінення,
адля забезпечення гарантії стійкості -
обробляють адсорбентами (препарати на основі діоксиду кремнію.
Однією з основних причин низької колоїдної
стійкості пива є високий вміст у ньому повітря, що сприяє розмноженню дріжджів
і оцтовокислих бактерій, призводить до швидкого утворення осаду та до
загального пока-ламутнення напою, тобто до зниження біологічної стійкості пива.
Тому зменшення вмісту повітря і присутність вуглекислоти в пиві є важливим
технологічним завданням, від успішного вирішення якого значною мірою залежить
якість і стійкість пива. Вуглекислота - найважливіша складова частина пива.
Вона надає пиву приємного освіжаючого смаку, сприяє піноутворенню, запобігає
сполученню пива з киснем повітря, консервує пиво (зменшує вміст спирту),
пригнічує розвиток сторонніх і шкідливих мікроорганізмів.
Молоде пиво після головного бродіння містить близько 0,2%
розчиненої вуглекислоти, а готове пиво - 0,35-0,40 %.
Пиво,
як усі колоїдні розчини, має схильність до покаламутнення. Після розливу воно,
як правило, прозоре і після охолодження каламутніє. Для
усунення покаламутніння пива проводять його стабілізацію (зменшення кіль-кості
компонентів пива, які беруть участь в утворенні дубильних комплек-сів). З
методів стабілізації пива під час доброджування або на стадії фільтро-ваного
пива безпосередньо перед розливом для осадження використовують танин, адсорбцію
(бентоніт, селікагель, найлон), ферментативне розщеплення білків і добавки
антиокисного засобу. Ефективність стабілізації визначають аналітично, або
практичною стійкістю пастеризованого пива під час його зберігання.
Знищення мікрофлори у пиві по завершенню
бродіння досягається знеп-ліднювальним фільтруванням тобто холодною
стерилізацією (якщо
окремі ві-таміни, ферменти не переносять термічної обробки), або
тепловою обробкою.
13.4. Біотехнологія виробництва білку
Статистичні
дані ООН по питаннях продовольства і сільського господарства свідчать про те,
що проблема забезпечення населення планети продуктами харчування має серйозні
побоювання: більше половини населення Землі не забезпечена достатньою кількістю
продуктів харчування, приблизно 500 млн. людей голодують, а близько 2 млрд.
харчуються недостатньо або неправильно. Їжа повинна бути різноманітною і містити
білки, жири, вуглеводи і вітаміни. Джерела енергії - жири і вуглеводи в певних
межах взаємозамінні, причому їх можна замінити і білками. Проблема харчування
людей в кінцевому рахунку полягає в дефіциті білку. Там, де сьогодні люди
голодують, не вистачає перш за все білку. Вста-новлено, що щорічний його
дефіцит в світі 15 млн. т. Найбільшу попу-лярність як джерела білку має насіння
олійних культур - сої, насіння соняшнику, арахісу і інших, які містять його до
30%. За вмістом деяких незамінних амінокислот він наближається до білку риби і
курячих яєць і перекриває білок пшениці. Білок з сої широко використовується в
США, Англії і інших країнах як цінний харчовий матеріал.
Поповнення
бiлку у рацiонi людини сьогоднi практично неможливо вирiшити за рахунок пiдвищення врожайностi сiльськогосподарських
культур та збiльшення продукцiї
тваринництва. Тому необхiдно вести пошук
шляхiв отримання бiлкiв iз нетрадицiйної рослинної сировини, бiлкiв
мiкробiального синтезу та iнших джерел (табл.
13.4.1).
Таблиця 13.4.1. Хiмiчний
склад бiлкових продуктiв iз дрiжджiв-сахаромiцетiв i насiння люпину
бiлого, % сухої речовини
|
Сировина |
Бiлковi
продукти |
Бiлок |
Вугле води |
Лiпiди |
Зола |
|
Дрiжджi сахаромiцети |
Харчовий бiлковий концентрат |
65,0 |
25,0 |
1,0 |
5,0 |
|
Iзолят бiлка |
90,0 |
5,0 |
0,5 |
2,0 |
|
|
Вiтамiнiзований бiлковий продукт |
63,0 |
25,0 |
1,0 |
5,0 |
|
|
Ферментативний модифiкат харчового
бiлкового концентрату |
66,0 |
25,0 |
1,0 |
5,0 |
|
|
Насiння люпину бiлого |
Борошно знежирене |
47,0 |
31,0 |
1,2 |
6,3 |
|
Концентрат бiлка |
57,5 |
19,3 |
1,1 |
4,5 |
|
|
Iзолят бiлка |
78,0 |
3,2 |
0,75 |
4,2 |
|
|
Грибна харчо-ва добавка |
Сухий мiцелiй |
20,0-30,0 |
45,0- 55,0 |
4,0-6,0 |
6,0-8,0 |
Ефективним
джерелом білку можуть бути водорості. Збільшити кількість харчового білку можна
і за рахунок мікробіологічного синтезу, який остан-німи роками привертає до себе особливу увагу.
Мікроорганізми надзвичайно багаті білком (70-80% їх ваги), синтезуючи його
приблизно в 10 - 100 тисяч разів швидше тварин. В перспективi бiомасу
одноклiтинних можна вживати як харчову добавку, де повинно мiститись не менше
80% бiлку, збалан-сованого за амiнокислотним складом, не менше 2% нуклеїнових
кислот i 1% лiпiдiв.
Застосовуючи звичайні технологічні лінії
по виробництву синтетичних волокон, можна отримувати з штучних білків довгі
нитки, які після обробки їх формоутворюючими речовинами та доданням
відповідного смаку, кольору і запаху можуть імітувати будь-який білковий
продукт. У такий спосіб отримано штучне м'ясо (яловичина, свинина, різні види
птахів), молоко, сири і інші продукти, які пройшли біологічну апробацію на
тваринах і людях та присутні на прилавках магазинів США, Англії, Індії, країн
Азії і Африки. Тільки в Англії їх виробництво сягає 1500 тонн в рік. Цікаво, що
білкову частину шкільних обідів в США дозволено на 30% замінювати штучним м'ясом,
створеним на основі соєвого білку. До
складу такого м'яса обов'яз-ково включають спеціально оброблений штучний білок,
невелику кількість яєчного альбуміну, жири, вітаміни, мінеральні солі, природні
фарбники, ароматизатори, що дає можливість формувати продукт із заданими
власти-востями, враховуючи при цьому фізіологічні особливості організму, для
яко-го продукт призначений. Таке
м'ясо можна різати, заморожувати, консерву-вати, сушити або прямо
використовувати для приготування різних блюд.
Із 20 амінокислот,
що входять до складу білків, 8 люди не можуть синтезувати, і їх відносять до
незамінних (ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, треонін, триптофан, валін,
фенілаланін). Амінокислоти - це не тільки поживні речовини, але й ароматичні та
смакові агенти, і тому широко використо-вуються в харчовій промисловості. В
значній кількості їх використосовують як добавку до рослинних кормів, які
дефіцитні по метіоніну, треоніну, триптофану і особливо по лізину. Якщо в
тваринному білку міститься 7 - 9 % лізину, то в білку пшениці - біля 3%.
Введення до кормів лізину до 0,3% зменшує їх витрату більш ніж на 20%. Головна галузь практичного
засто-сування амінокислот - збагачення кормів. Близько 66% їх
загальної промис-лової
кількості, використовують в кормах, 31% - в їжі і 4% - в медицині, косметиці і
як хімічні реактиви. На основі амінокислот готують штучний підсолоджувач -
метиловий ефір L-аспартил-L-фенілаланін, який в 150 разів солодше глюкози.
13.5. Використання
iммобiлiзованих ферментiв та клiтин у харчовiй промисловостi
Історiя
харчових технологiй нараховує тисячолiття, проте їх удосконалення постiйно
продовжується, що пов’язано з переходом вiд використання цiльних бiологiчних
органiзмiв до бiотехнологiчних процесiв на клiтинному та молекулярному рiвнях.
В даний час можна конструювати бiологiчнi агенти, змiнювати структуру молекул,
“розкладати” їх на частини i сполучати дослiдником-бiотехнологом, вибирати
бiокаталiзатори з природного клiтинного оточення i приєднувати їх до
спецiальних носiїв за допомогою ковалентних або iнших зв'язкiв.
В рядi
розвинутих країн свiту на даний час використовуються iммобiлiзованi ферменти
або клiтини в таких бiотехнологiчних процесах: виробництво глюкозо-фруктозних
сиропiв i фруктози iз глюкози; одержання оптично активних L-амiнокислот з їх рацемiчних сумiшей;
синтез L‑аспiрагiнової
кислоти з фумарової кислоти; синтез L‑яблучної
кислоти з фумарової кислоти; одержання цукрiв з молочної сироватки; одержання
6-амiнопенiцилiнової кислоти iз звичайного пенiцилiну для подальшого
виробництва напiвсинтетичних антибiотикiв пенiцилiнового ряду. Крiм цього
одержують глюкозу iз гiдролiзатiв крохмалю; глюкози iз целюлози.
Одержання глюкозо-фруктозних сиропiв. Фруктоза, або iнакше
фрукто-вий, плодовий або медовий цукор, широко розповсюджений у природi
(яблуках, помiдорах, бджолиному медi, який наполовину складається з фруктози).
Порiвняно iз звичайним харчовим цукром, до складу якого входить фруктоза у
виглядi хiмiчної сполуки з менш солодкою глюкозою, фруктоза має бiльш приємний
смак i, згiдно з професiональною термiнологiєю, смак фруктози – “медовий”, а
звичайного цукру – “терпкий”. Вона на 60-70% солодша, нiж цукор, i вживати її
можна менше, а отже, меншою буде i калорiйнiсть продукту. Це важливо з точки
зору дiєтологiї харчування. Фруктозу, на вiдмiну вiд глюкози i харчового цукру,
можуть вживати хворi на дiабет, бо замiна цукру на фруктозу суттєво знижує
вiрогiднiсть виникнення дiабету, оскільки засвоєння фруктози не пов’язано з
перетворенням iнсулiну. Крiм того, вона в меншiй мiрi викликає хворобу зубiв,
нiж цукор. В сумiшi з глюкозою фруктоза не кристалiзується (не зацукровується),
тому її широко використовують при виробництвi морозива та кондитерських
виробiв.
Промислове
виробництво фруктози розпочато у 1973
році американсь-кою компанiєю “Клiнтон Корн”, яка в промисловому процесі перетворення глюкози
на фруктозу використала iммобiлiзований фермент глюкозоiзоме-разу, каталiзуючи
перетворення глюкози, одержаної при гiдролiзi крохмалю (кукурудзяного або
картопляного) в сумiш глюкози i фруктози. Утворений глюкозо-фруктозний сироп
мiстить 42-43% фруктози, близько 51% глюкози i не бiльше 6% олiгоцукрiв. Цей
сироп солодкий, як i звичайний цукор, одержаний кислотним або ферментним
гiдролiзом цукрози.
Для
деякого харчового виробництва, наприклад, безалкогольних напоїв типу Кока-Кола,
застосовують глюкозо-фруктознi сиропи iз вмiстом вiдпо-вiдно 55% i 90%. Їх
виготовляють iз звичайних сиропiв (42%-них за фрук-тозою) з використанням
роздiльних процесiв типу рiдинної хроматографiї.
Одержання L-яблучної кислоти. Яблучну кислоту використовують
як замiнник лимонної кислоти в продуктах харчування i фармакологiчних
препаратах. Її одержують ферментативним шляхом з фурмарової кислоти, де
каталiзатором є iммобiлiзованi в гель клiтини, що мiстять фермент фумаразу, в
присутностi якої вiдбувається приєднання води на мiсцi подвiйного зв’язку
молекули фумарової кислоти з утворенням яблучної кислоти.
Одержання 6 - амiнопенiциланової
кислоти. Проведення
хiмiчного деа-цилювання бензилпенiцилiну, який є вихiдною сировиною для
одержання 6-амiнопенiциланової кислоти (6-АПК), являє собою складне завдання,
оскільки в його молекулi присутнє дуже лабiльне b-лактомне
кiльце. Тому в промисловостi донедавна бензилпенiцилiн обробляли бактерiальною
масою E.coli, яка мiстить фермент
пенiцилiнамiдазу, що специфiчно i без побiчних реакцiй розщеплює саме той
амiдний зв’язок, який необхiдний для утворення амінопеніциланової кислоти.
В
результатi застосування iммобiлiзованих бактерiальних клiтин, що мiстять
пенiцилiнамiдазу, i самої iммобiлiзованої пенiцилiнамiдази значно пiдвищилася продуктивнiсть та
економiчнiсть промислового бiотехнологіч-ного процесу одержання
амінопеніциланової кислоти. За кордоном (Iталiя та iншi країни) використовують
iммобiлiзовану пенiцилiнамiдазу, яку одержують включенням ферменту у волокна
триацетату целюлози. При цьому емульсiю, яка утворюється при змiшуваннi розчину
фермента з розчином триацетату целюлози в метиленхлоридi, пiддають екструзiї в
нитки. Волокна закрiплюють вздовж термостатичної колонки, пропускаючи через неї
6%-й розчин бензилпенiцилiну до процесу конверсiї останнього до 97% та вище.
Загальний вихiд 6-амінопеніциланової кислоти становить 85% з чистотою 96% i
бiльше. В Україні при виробництвi 6-амінопеніциланової кислоти використовують
пенiцилiнамiдазу, iммобiлiзовану в полiакриламiд-ному гелi, модифiкованому
глутаровим альдегiдом.
Наукові
розробки ферментного одержання глюкози iз вiдходiв промисловостi i сiльського
господарства, що мiстять целюлозу передбачають в колону, яка мiстить целюлозу,
введення розчину ферментiв целюлаз, здатних гiдролiзувати целюлозу до глюкози.
Одноразово введений в колону фермент може кiлька мiсяцiв безперервно
гiдролiзувати целюлозу при багаторазовому завантаженнi її в реактор. Цим
відкриваються можливостi економiчно ефективного використання вiдходiв рослинної
сировини для отримання глюкози, яка потiм може бути перетворена в етанол, фруктозу,
кормовий бiлок та iншi продукти. Наведенi приклади свiдчать про те, що
застосування iммобiлiзованих ферментiв в промисловостi перетворюється в
достатньо потужну галузь, яка уже тепер досягла високого рiвня виробництва
продукцiї, необхiдної людям.
Контрольні запитання.
