Биотехнология молочных продуктов

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ ИМЕНИ К.Г. РАЗУМОВСКОГО (ПЕРВЫЙ КАЗАЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

ЛИПЕЦКИЙ КАЗАЧИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ (ФИЛИАЛ)

Кафедра технологий пищевых производств

ДОКЛАД

по дисциплине «Пищевая биотехнология продуктов животного происхождения»

на тему «Биотехнология молочных продуктов»

Дорофеев Владимир Николаевич

Липецк, 2021 г.



Введение

Спектр продуктов питания, получаемых при помощи микроорганизмов, обширен. Это продукты, получаемые в результате брожения - хлеб, сыр, вино, пиво, творог и так далее.

До недавнего времени биотехнология использовалась в пищевой промышленности с целью усовершенствования освоенных процессов и более умелого использования микроорганизмов, но будущее здесь принадлежит генетическим исследованиям по созданию более продуктивных штаммов для конкретных нужд, внедрению новых методов в технологии брожения.

Получение молочных продуктов в пищевой промышленности построено на процессах ферментации. Основой биотехнологии молочных продуктов является молоко. Молоко представляет собой прекрасный субстрат для развития микроорганизмов. В сквашивании молока обычно принимают участие стрептококки и молочнокислые бактерии. Путем использования реакций, которые сопутствуют главному процессу сбраживания лактозы, получают и другие продукты переработки молока: сметану, йогурт, сыр и т.д. Свойства конечного продукта зависят от характера и интенсивности реакций ферментации. Те реакции, которые сопутствуют образованию молочной кислоты, определяют обычно особые свойства продуктов. Например, вторичные реакции ферментации, идущие при созревании сыров, определяют вкус отдельных их сортов. В таких реакциях принимают участие пептиды, аминокислоты и жирные кислоты, находящиеся в молоке.

Все технологические процессы производства продуктов из молока делятся на две части:

1) первичная переработка - уничтожение побочной микрофлоры;

2) вторичная переработка.

Первичная переработка молока включает в себя несколько этапов. Сначала молоко очищается от механических примесей и охлаждается, чтобы замедлить развитие естественной микрофлоры. Затем молоко сепарируется (при производстве сливок) или гомогенизируется. После этого проводят пастеризацию молока, при этом температура поднимается до 80 оС, и оно закачивается в танки или ферментеры.

Вторичная переработка молока может идти двумя путями: с использованием микроорганизмов и с использованием ферментов. С использованием микроорганизмов выпускают кефир, сметану, творог, простокваши, казеин, сыры, биофруктолакт, биолакт. С использованием ферментов - пищевой гидролизат казеина, сухую молочную смесь для коктейлей и т.д.

При внесении микроорганизмов в молоко лактоза гидролизуется до глюкозы и галактозы, глюкоза превращается в молочную кислоту, кислотность молока повышается, и при рН 4-6 казеин коагулирует.

Молочнокислое брожение бывает гомоферментативным и гетероферментативным. При гомоферментативном брожении основным продуктом является молочная кислота. При гетероферментативном брожении образуются диацетил (придающий вкус сливочному маслу), спирты, эфиры, летучие жирные кислоты. Одновременно идут протеолитические и липолитические процессы, что делает белки молока более доступными и обогащает дополнительными вкусовыми веществами.

Для процессов ферментации молока используются чистые культуры микроорганизмов, называемые заквасками. Исключение составляют закваски молочнокислых грибков и молочнокислых бактерий. Этот симбиоз в лабораторных условиях воспроизвести не удалось, поэтому поддерживается культура, выделенная из природных источников.

При подборе культур для заквасок придерживаются следующих требований:

- состав заквасок зависит от конечного продукта (например, для получения ацидофилина используется ацидофильная палочка, для производства простокваши - молочнокислые стрептококки);

- штаммы должны отвечать определенным вкусовым требованиям;

- продукты должны иметь соответствующую консистенцию, от ломкой крупитчатой до вязкой, сметанообразной;

- определенная активность кислотообразования;

- фагорезистентность штаммов (устойчивость к бактериофагам);

- способность к синерезису (свойству сгустка отдавать влагу);

- образование ароматических веществ;

- сочетаемость штаммов (без антагонизма между культурами);

- наличие антибиотических свойств, т.е. бактериостатическое действие по отношению к патогенным микроорганизмам;

- устойчивость к высушиванию.

Культуры для заквасок выделяются из природных источников, после чего проводится направленный мутагенез и отбор штаммов, отвечающих перечисленным выше требованиям.

Биотехнологии на основе молока включают, как правило, все основные стадии биотехнологического производства, которые можно рассмотреть на примере сыроварения.



1. Химический состав молока

Химический состав молока не только определяет его пищевую и биологическую ценность, но и влияет на технологическую переработку, выход и качество готовой продукции. В состав молока входит более 300 компонентов.

Вода.

Вода - является растворителем органических и неорганических веществ. Благодаря ее наличию, молоко можно переливать, сгущать, пастеризовать, кипятить, стерилизовать. В молоке содержится в среднем 88% воды (с колебаниями от 86 до 89%). Она не однородна по физико-химическим свойствам и роль ее не одинакова. Большая часть воды молока (84,5-85%) находится в свободном состоянии, т.е. может принимать участие в биохимических реакциях. Меньшая часть воды (3-3,5%) находится в связанном состоянии. Связана с белками, фосфолипидами и полисахаридами. Она не замерзает при низких температурах (ниже -400С), не растворяет соли, сахар и т.д. Связанную воду нельзя удалить из молока при высушивании.

Вода набухания находится в белках. Благодаря ей образуется коллоидное состояние белков, что играет большую роль в получении творога и сыра. Влияние на нее оказывает рН среды. При повышении кислотности белки набухают и творог получается лучшей консистенции и лучшего качества.

Кристаллизационная вода связана только с кристаллами молочного сахара (С12 Н22 О11 . Н2О).

Все химические составные части (жир, белки, молочный сахар, минеральные вещества и др.), которые остаются в молоке после удаления из него влаги, или высушивания (при температуре 103-1050С) образуют сухой остаток, или сухое вещество, молока (СМО).

Содержание сухого остатка зависит от состава молока и колеблется в значительных пределах (11-14%). Среднее содержание сухих веществ в молоке, заготавливаемом в РБ составляет около 12,5%.

Содержание сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) - величина более постоянная, чем содержание сухого остатка, и составляет 8-9%. СОМО определяют, вычитая из величины сухого остатка содержание жира. По нему судят о натуральности молока. Если СОМО ниже 8%, то молоко, вероятно, разбавлено водой.

Белки.

В молоке содержится в среднем около 3,3% белков (колебания составляют от 2,9% до 3,5%). Белки молока подразделяются на 3 группы:

- к первой основной группе относится казеин;

- вторая группа представлена сывороточными белками (a-лактальбумином, b-лактоглобулином, иммуноглобулинами, альбумином, лактоферрином);

- к третьей группе относят белки оболочек жировых шариков, составляющие всего около 1% всех белков молока.

Казеин - главный белок молока, содержание которого колеблется от 2,1 до 2,9% (2,7%). В молоке находится в коллоидном состоянии. В сухом виде - белый аморфный порошок, который не растворим ни в спирте, ни в эфире, немного растворим в воде.

Свойства казеина:

1. Казеин обладает высокой термоустойчивостью, он термостабилен и при пастеризации, стерилизации, УВТ-обработке молока не происходит его коагуляции, даже в течение 60 мин. при температуре 140°С. Сывороточные белки термолабильны, и многие из них полностью денатурируются в процессе нагревания молока при температуре 30°С в течение 10-30 мин.

2. Способен свертываться в присутствии слабых кислот.

3. Сворачивается под действием сычужного фермента в присутствии хлористого кальция. Соли кальция способствуют образованию сгустка.

4. Казеин выделяется при гельфильтрации. Пропускают молоко через фильтры с порами разного диаметра.

5. Казеин способен растворятся в сильных кислотах и щелочах.

Сывороточные белки.

После осаждения казеина из обезжиренного молока сычужным ферментом или кислотой в сыворотке остается 0,5--0,8% белков. Сывороточные белки по содержанию незаменимых аминокислот биологически более полноценны. К ним относятся:

b-Лактоглобулин составляет около 50% всех белков сыворотки. При пастеризации он подвергается денатурации. Биологическая роль его не выяснена.

a-Лактоальбумина в молоке 2--5% от общего количества его белков. Он тонкодиспергирован, не коагулирует в изоэлектрической точке в силу большой гидратированности, не свертывается под действием сычужного фермента, термостабилен. Необходим для синтеза лактозы из галактозы и глюкозы.

Иммунные глобулины составляют 1,9--3,3% общего количества, белков молока. В молозиве их количество повышается и достигает 90% всех сывороточных белков. Они выполняют функцию антител. Из молока коров выделено 3 группы иммуноглобулинов: G, А и М. В количественном отношении преобладают иммуноглобулины группы G. Все иммуноглобулины содержатся в сыворотке крови животных, откуда и переходят в молоко, за исключением секреторного иммуноглобулина А, который строится в клетках молочной железы.

Протеозо-пептоны составляют около 24% сывороточных белков и 2-6%всех белков молока, относятся к наиболее термостабильным сывороточным белкам. Они не осаждаются при нагревании до 100 °С в течение 20 мин. Количество их увеличивается в процессе хранения молока при низких плюсовых температурах (3--50 С). Регулируют работу некоторых ферментов.

Лактоферрин -- красный железосвязывающий белок, по свойствам напоминающий трансферрин крови. Обладает бактериостатическим действием. В молоке коров его содержится 0,1 -- 0,4 мг/мл, в молозиве 1-6 мг/мл. Синтезируется в клетках молочной железы.

Белок оболочек жировых шариков. Относится к сложным белкам - липопротеинам, которые определяют высокую стабильность жировой эмульсии в молоке. В 100 г жира содержится около 0,1 г оболочечного белка, в котором нет кальция, магния и неорганического фосфора. Он не свертывается при нагревании, но осаждается хлористым кальцием при 100о С или при подкислении среды соляной кислотой до рН 3,9-4. При сбивании сливок в масло липопротеиновые оболочки жировых шариков переходят в пахту.

Небелковые азотистые вещества молока представляют собой промежуточные и конечные продукты азотистого обмена и поступают в молоко из крови. К ним относятся пептиды, мочевина, аммиак, креатин, креатинин, свободные аминокислоты (аланин, лейцин, валин, глютаминовая кислота, аспарагиновая кислота, серин). Они составляют около 5% всего содержания азота в молоке.

Ферменты.

Ферменты являются катализаторами различных процессов. В водных растворах ферменты нестойкие и разрушаются при температуре 60 оС, хотя в сухом виде выдерживают температуру 120-130 оС.

Низкие температуры снижают действия ферментов вплоть до остановки биохимических реакций. После размораживания свойства ферментов восстанавливаются. Активность ферментов зависит от рН среды. Ферменты разрушаются под действием рентгеновских лучей и других радиоактивных излучений, под действием солей тяжелых металлов.

Из молока здоровых животных выделено более 20 истинных ферментов. Одни из них секретируются в клетках молочной железы (щелочная фосфатаза, амилаза, лактосинтаза, лизоцим, пероксидаза), другие переходят в молоко из крови животных (альдолаза, каталаза, протеиназа).

Кроме истинных, в молоке присутствуют ферменты, вырабатываемые микрофлорой молока (липаза, лактаза, редуктаза).

Ферменты, находящиеся в молоке и молочных продуктах, имеют большое практическое значение. На действии ферментов классов оксидоредуктаз, гидролаз, трансфераз и других основано производство кисломолочных продуктов и сыров. Протеолитические и липолитические ферменты вызывают изменения, приводящие к снижению пищевой ценности и возникновению пороков молока и молочных продуктов. По активности некоторых ферментов можно судить о санитарно-гигиеническом состоянии сырого молока и эффективности его пастеризации.

Липиды молока представлены молочным жиром и жиро-подобными веществами -- фосфолипидами и стероидами.

Молочный жир ценен своей высокой усвояемостью (95-98%), калорийностью (1 г жира содержит 9,3 ккал) и содержанием дефицитных жирорастворимых витаминов. Молочный жир считается самой ценной частью молока. В РБ молокозаводы ведут расчет с производителями молока по базисной жирности (3,4%).

Молочный жир -- производное спирта глицерина и жирных кислот. Среднее содержание его в молоке составляет 3,8%. В молочном жире обнаружено около 150 жирных кислот с числом атомов углерода от С4 до С26 (насыщенные, моно- и полиненасыщенные). В парном или нагретом молоке жир находится в состоянии эмульсии, а в охлажденном -- в виде суспензии. В 1 мл коровьего молока содержится от 1 до 12 млрд жировых шариков диаметром 0,1--20 мкм. Поверхность жирового шарика окружена лецитино-белковой оболочкой. Температура плавления молочного жира 28--36 °С, температура застывания 18--23 0С, коэффициент преломления -- 1,453--1,455.

Из фосфолипидовв молоке имеется:

- лецитин, - кефалин, - сфингомиелин, - цереброзиды.

Суммарное их количество -- около 0,06%.

Фосфолипиды входят в состав оболочек жировых шариков, а также находятся в связи с белковой фазой и плазмой молока. Принимают участие в окислительно-восстановительных процессах в организме, участвуют в синтезе жира в молочной железе, являясь его предшественником, обладают хорошими эмульгирующими свойствами (лецитин, кефалин).

Из стероидовв молоке присутствует:

- холестерин (в комплексе с белками и в плазме молока) - участвует в кроветворении, регуляции обмена солей кальция и фосфорной кислоты, в образовании витамина Д;

- эргостерин участвует в образовании оболочек жировых шариков, под действием УФ лучей превращается в витамин Д.

В молоке стероидов - 0,01 - 0,014%.

Молочный сахар (лактоза) в молоке коров составляет в среднем 4,7%, находится в молекулярном состоянии и представляет собой дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы. По сравнению с сахарозой лактоза в 5 раз менее сладкая и хуже растворима вводе. Наибольшую значимость лактоза имеет в первые дни жизни. Она входит в состав ферментов, которые участвуют в синтезе жиров, белков и витаминов. Лактоза необходима также для активной работы сердца, почек и других внутренних органов.

Молочный сахар хорошо усваивается, с другой стороны он в основном является причиной порчи молока, так как лактоза является хорошей питательной средой для микроорганизмов. Но не всегда сквашивание является отрицательным процессом. Приготовление большинства молочных продуктов основано на сбраживании молока.

Минеральные вещества. Минеральный состав молока во многом зависит от минерального состава кормов. Минеральных веществ в молоке содержится в среднем 0,7 %. Их подразделяют на макро- и микроэлементы.

Макроэлементы содержатся в относительно больших количествах -- 10--100 мг/кг, их концентрация в молоке сравнительно постоянна; микроэлементы--в количествах, измеряемых микрограммами, концентрация их значительно варьирует в зависимости от кормления животных, условий первичной обработки и хранения молока.

К макроэлементам относят калий, натрий, кальций, магний, фосфор, хлор и серу. Калий, натрий, кальций и магний находятся в молоке в основном в виде солей фосфорной и лимонной кислот.

В молоке больше всего кальция (120 мг%). Треть кальция находится в растворенном состоянии и две третьи - в связанном с казеином. При скисании молока почти весь кальций отщепляется от казеинового комплекса и переходит в сыворотку. От содержания кальция зависит качество молочнокислых продуктов, так как он влияет на образование сгустка.

Из микроэлементов в молоке содержатся алюминий, барий, бор, бром, ванадий, железо, йод, кадмий, кобальт, кремний, литий, марганец, медь, молибден, никель, селен, серебро, стронций, сурьма, фтор, хром, цинк. Микроэлементы влияют на пищевую ценность и качество молока и молочных продуктов.

Витамины.

Молоко содержит практически все витамины, необходимые для нормального развития человека. Они попадают в молоко из поедаемого корма и синтезируются микрофлорой рубца. Содержание витаминов в молоке колеблется в зависимости от: сезона года; стадии лактации; рационов кормления; породы животного; степени разрушения при обработке и хранении молока. Жирорастворимые витамины молока (А, Д, Е, К) включены в оболочки жировых шариков, водорастворимые (B1, В2, B6, В12, РР, В3, С, Н) - содержатся в свободном виде и входят в состав коферментов различных ферментов.

Гормоны.

В молоке обнаружены гормоны, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма, а также для регуляции выделения молока. В молоко гормоны попадают из крови.

Пролактин выделяется передней долей гипофиза, стимулирует выделение молока.

Лютеостерон выделяется желтым телом яичников, затормаживает действие пролактина и выделение молока. К концу беременности действие лютеостерона активизируется, что приводит к запуску.

Фолликулин образуется в ткани яичников, способствует развитию железистой ткани молочной железы.

Тироксин гормон щитовидной железы. Содержит йод и регулирует в организме белковый углеводный и жировой обмен.

В молоке обнаружены также и такие гормоны как адреналин, окситоцин, инсулин.

2. Технология брожения

Природа позволяет человеку пользоваться теми благами, что в ней имеются. При этом люди стараются эти богатства приумножать, создавать что-то новое и познавать еще неизвестное. Бактерии - это мельчайшие создания природы, которых также научился использовать в своих целях человек.

Но не только вред, сопряженный с патогенными процессами и болезнями, несут в себе эти прокариотические организмы. Они еще являются источником важного промышленного процесса, который издревле применяется людьми - брожения. В данной статье мы рассмотрим, что собой представляет этот процесс и как осуществляется конкретно молочнокислое сбраживание веществ.

История возникновения и использования брожения.

Первые упоминания о том, что процесс брожения использовался людьми с целью получения определенной продукции, появились еще 5000 году до нашей эры. Именно тогда вавилоняне использовали этот способ для получения таких продуктов, как: сыр; вино; простокваша и другие молочные изделия. Позже подобное продовольствие стали получать и в Египте, Китае, Судане, Мексике и прочих древних государствах. Стали выпекать дрожжевой хлеб, сбраживать овощные культуры, появились первые попытки консервирования.

Процесс молочнокислого брожения применялся людьми тысячелетиями. Сыры, кефиры, йогурты были важной частью трапезы во все времена. О пользе этих продуктов знали все лекари и врачеватели. Однако причины, по которым возможно превращение подобного рода, долгое время оставались неизвестными.

То, что условия брожения требуют присутствия микроорганизмов, люди даже предположить не могли. В середине XVII века Ван Гельмонт предложит ввести термин "брожение" для тех процессов приготовления пищи, которые сопровождаются выделением газа. Ведь в переводе данное слово означает "кипящий". Однако лишь в XIX веке, то есть почти двести лет спустя, французский микробиолог, химик и физик Луи Пастер открыл миру существование микробов, бактерий. С тех пор стало известно о том, что разное брожение требует присутствия разного рода невидимых глазу микроорганизмов. Их изучение дало возможность со временем управлять брожением и направлять его в нужную человеку сторону.

Суть процессов брожения.

Если говорить о том, что собой представляет процесс брожения, то следует указать на его биохимическую природу. Ведь, по своей сути, это просто деятельность бактерий, которые добывают себе энергию для жизни, вырабатывая при этом различные побочные продукты.

В целом брожение можно обозначить одним словом - окисление. Анаэробный распад какого-либо вещества под влиянием тех или иных бактерий, который приводит к образованию целого ряда продуктов. Какое вещество лежит в основе, а также что получится в результате, определяется типом самого процесса. Выделяют несколько вариантов брожения, поэтому существует своя классификация для данных преобразований.

Классификация.

Всего выделяют три основных типа брожения.

1. Спиртовое. Заключается в окислении исходной молекулы углевода до этилового спирта, углекислого газа, воды и молекулы АТФ (источника энергии). Данные превращения осуществляются под действием не только бактерий, но и грибов разных родов и видов. Именно таким способом издревле получают такие продукты, как пиво, вино, дрожжи для выпечки, спирт. Та энергия, что выделяется в ходе разложения углевода, уходит на обеспечение процессов жизнедеятельности микроорганизма. Именно в этом состоит биологическая суть процесса.

2. Брожение молочнокислое заключается в окислении углеводов до молочной кислоты с выходом ряда побочных продуктов. Как оно осуществляется и каких видов бывает, рассмотрим подробнее дальше.

3. Маслянокислое. Этот тип брожения важен в природном масштабе. Он осуществляется за счет жизнедеятельности маслянокислых бактерий, которые живут в анаэробных условиях на дне болот, речном иле и так далее. Благодаря их работе в природе перерабатывается огромное количество органических компонентов. Продуктами являются многие вещества, основное среди которых масляная кислота. Также выделяются: ацетон, изопропиловый спирт, углекислый газ, уксусная кислота, молочная, этиловый спирт и прочие соединения.

Каждый из обозначенных типов имеет важное значение как природного, так и промышленного масштаба. Виды организмов, осуществляющих подобные превращения, хорошо изучены на сегодняшний день и многие из них культивируются искусственно для того, чтобы получать большой выход продукта.

Брожение молочнокислое.

Этот вид брожения известен с самой древности. Еще до нашей эры жители Древнего Египта и прочих государств умели изготовлять сыр, варить пиво и вино, выпекать хлеб, сквашивать овощи и фрукты. Сегодня используются специальные закваски для кисломолочных продуктов, искусственно выращиваются штаммы нужных микроорганизмов. Процесс модернизирован и доведен до автоматизма, проводится при помощи комплектационного оборудования. Существует множество заводов-изготовителей, которые непосредственно производят брожение молочнокислое.

Суть всего процесса можно изложить в нескольких пунктах:

1. За основной продукт исходный берется углевод - простой (фруктоза, глюкоза, пентозы) или сложный (сахароза, крахмал, гликоген и прочие).

2. Создаются анаэробные условия.

3. В продукт подселяются штаммы молочнокислых бактерий определенного вида.

4. Обеспечиваются все необходимые внешние факторы, которые являются оптимальными для желаемого продукта: освещенность, температура, наличие тех или иных добавочных компонентов, давление.

5. После завершения процесса брожения происходит обработка продукта и выделение всех побочных соединений.

Конечно, это лишь общее описание происходящего. На самом деле, на каждом этапе происходит множество сложных биохимических реакций, ведь процесс молочнокислого брожения - это результат жизнедеятельности живых существ.

Основы процесса молочнокислого брожения.

С химической точки зрения эти превращения представляют собой ряд последовательных стадий.

1. Сначала происходит изменение исходного субстрата, то есть изменяется углеродная цепь вещества (углевода). Это приводит к появлению промежуточных соединений совершенно иной природы, относящихся к разным классам. Например, если исходный субстрат - глюкоза, то она перестраивается в глюконовую кислоту.

2. Окислительно-восстановительные реакции, сопровождающиеся выделением газов, образованием побочных продуктов. Основной единицей в ходе всего процесса является молочная кислота. Именно она вырабатывается и накапливается в ходе брожения. Однако это не единственное соединение. Так, происходит формирование молекул уксусной кислоты, этилового спирта, углекислого газа, воды, иногда и других сопровождающих.

3. Энергетический выход процесса в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). На одну молекулу глюкозы приходится 2 молекулы АТФ, если же исходный субстрат более сложного строения, например целлюлоза, тогда три молекулы АТФ. Эту энергию используют молочнокислые бактерии для дальнейшей жизнедеятельности.

Естественно, что если разбираться в биохимических превращениях подробно, то следует указывать все промежуточные молекулы и комплексы. Такие, например, как:

- пировиноградная кислота;

- аденозиндифосфат;

- молекулы никотинаминдифосфата как переносчика водорода и прочие.

Однако этот вопрос заслуживает отдельного внимания и рассматриваться должен с точки зрения биохимии, поэтому его затрагивать в данной статье не будем. Более подробно рассмотрим, какова технология производства молочнокислых продуктов, и какие виды рассматриваемого брожения существуют.

Гомоферментативное брожение.

Гомоферментативное брожение молочнокислое подразумевает использование специальных форм возбудителей и отличается от гетероферментативного получаемыми продуктами и их количеством. Происходит оно по гликолитическому пути внутри клетки микроорганизма. Суть состоит, как и в целом у любого брожения, в превращении углеводов в молочную кислоту. Основное преимущество подобного процесса в том, что выход нужного продукта составляет 90%. И лишь оставшаяся часть уходит на побочные соединения.

Бактерии брожения такого типа следующих видов:

- Streptococcus lactis.

- Lactobacillus casei.

- Lactobacillus acidophilus и другие.

Какие еще вещества образуются в результате гомоферментативного брожения:

- этиловый спирт;

- летучие кислоты;

- углекислый газ;

- фумаровая и янтарная кислота.

Однако в промышленности этот способ получения кисломолочной продукции практически не используется. Он сохранился в природе как первоначальный этап гликолиза, он же происходит в клетках мышц млекопитающих при обширных физических нагрузках.

Технология производства нужных продуктов для питания людей подразумевает использование таких исходных углеводов, как:

- глюкоза;

- сахароза;

- фруктоза;

- манноза;

- крахмал и некоторые другие.

А гомоферментативные бактерии не способны окислять многие из этих соединений, поэтому их использование в качестве заквасок при производстве не представляется возможным.

Гетероферментативное молочнокислое брожение.

Этот способ является именно тем промышленно применимым, благодаря которому и осуществляется производство всей кисломолочной продукции, осуществляется консервация овощей, происходит заготовка силосных кормов для скота.

Основное отличие от описанного ранее - это то, что молочнокислое брожение возбудители осуществляют с образованием большего числа побочных продуктов. Лишь 50% сахара перерабатывается бактериями в молочную кислоту, остальной же уходит на формирование таких молекул, как:

- уксусная кислота;

- глицерин; диоксид углерода;

- этиловый спирт и прочие.

Когда основного продукта вырабатывается слишком много, то жизнедеятельность многих бактерий угнетается совсем. Кроме того, продукты теряют многие вкусовые качества, которые приобретают благодаря побочным соединениям. Так, например, приятный аромат консервированных овощей обеспечивается уксусной кислотой и изоамиловым спиртом. Если же этих соединений не будет, то результат консервации станет совсем иным.

Выход молочной кислоты в 50% вполне достаточен для подавления развития и жизнедеятельности всех посторонних грибков и микроорганизмов в системе. Потому что даже 1-2% вызывают слишком сильное подкисление среды, в которой не могут существовать никакие иные организмы, кроме молочнокислых бактерий. Весь процесс осуществляется по пентозофосфатному пути.

Условия брожения при гетероферментативном способе должны быть следующими:

- хорошая и свежая закваска, добавляемая на первоначальном этапе;

- оптимальные внешние условия, которые подбираются для каждого продукта индивидуально;

- качественное и отлаженное оборудование;

- все необходимые для процесса технические приспособления.

Среди внешних условий особое значение имеет температура процесса. Она не должна быть слишком высокой, но и холод резко затормозит весь ход брожения.

Сегодня существует специализированная емкость для брожения, которая автоматически создает все необходимые условия для правильной и комфортной работы микроорганизмов.

Необходимое оборудование.

Как мы уже отметили выше, среди самых важных атрибутов следует отметить емкость для брожения. Если говорить о домашнем проведении процедуры, то тогда следует обратить внимание на чистоту используемой посуды при консервации, изготовлении простокваши и прочих продуктов. Одним из способов добиться сокращения численности посторонних популяций микроорганизмов является стерилизация емкостей перед их использованием.

Какая посуда подойдет для брожения. Это может быть стеклянная либо качественная пластиковая (полипропиленовая, полиэтиленовая) емкость, которая способна плотно закрываться крышкой.

В промышленности используют специальные устройства для обеззараживания и очищения тары перед началом процесса брожения.

Бактерии, используемые в процессе.

Если говорить о культурах бактерий, которые используются для создания консервированных и кисломолочных продуктов, то можно обозначить несколько самых распространенных видов организмов.

1. Ацидофильная болгарская палочка.

2. Лактобактерии вида Sporolactobacillus inulinus.

3. Бифидобактерии.

4. Лейконостоки.

5. Молочнокислые кокки.

6. Лактобактерии вида L. Casei.

7. Бактерии рода Streptococcus и прочие.

На основе сочетания и чистых культур обозначенных организмов, изготавливают закваски для кисломолочных продуктов. Они находятся в открытом доступе, их может приобрести каждый желающий. Самое главное, это соблюдать условия процесса брожения, чтобы получить пользу от образующегося продукта.

Какие продукты получают в результате подобного брожения?

Если говорить о том, какие продукты брожения можно получить при помощи лактобактерий, то можно назвать несколько основных категорий.

1. Кисломолочные продукты питания (ряженка, йогурты, варенцы, кефир, творог, сметана, масло сливочное, ацидофильная продукция и прочие).

2. Корма силосного типа для сельскохозяйственных животных.

3. Молочная кислота, которую используют при изготовлении безалкогольных напитков, выделке меховых шкур и прочее.

4. Хлебопечение, производство сыров.

5. Консервирование овощей и фруктов.

Все это доказывает важное значение бактерий определенных видов в жизни людей, их промышленной деятельности.



Литература

ферментация молочный пищевой

1. Банникова Л.А., Королева Н.С., Семенихина В.Д. Микробиологические основы молочного производства. М.: Гелан, 2001.

2. Биотехнология / Под ред. А.А. Бабаева.- М.: Наука, 1984.- Вып. 1-8

3. Виестур У.Э., Кузнецов А.М., Савенков В.В. Системы ферментации. - Рига: Занатне, 1986. - 174 с.

4. Воробьева Л.И. Промышленная микробиология.- М.: МГУ, 1989

5. Воробьева Л.И. Техническая микробиология.- М.: МГУ, 1987

6. Жвирблянская А.Ю., Бакушинская О.А. Микробилогия в пищевой промышленности.- М.: Пищевая промышленность, 1975.

7. Кантере В.М. Теоретические основы технологии микробиологических производств. - М.: Агропромиздат, 1990. - 271 с.

8. Квеситадзе Г.И., Безбородов А.М. Введение в биотехнологию. - М.: Наука, 2002. - 284 с.

9. Муратова Е.И. Биотехнология органических кислот и белковых препаратов: учебное пособие / Е.И. Муратова, О.В. Зюзина, О.Б. Шуняева. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. - 80 с.

10. Пищевая биотехнология: в 4 кн. / И.А. Рогов [и др.]. - М. : КолосС, 2004.

11. https://fb.ru/article/197442/brojenie-molochnokisloe-tehnologiya-i-neobhodimoe-oborudovanie-geterofermentativnoe-molochnokisloe-brojenie

12. https://foodismedicine.ru/molochnokisloye-brozheniye/

Размещено на Allbest.ru

...