Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ

Томский Политехнический Университет

Институт Геологии и Нефтегазового Дела

Кафедра геоэкологии и геохимии

РЕФЕРАТ

«Биотехнологическое получение пищевых продуктов (пиво, вино, кефир, этиловый спирт)»

Выполнила: студентка

гр.2670 Хамзина А.Ф.

Проверил: доцент Чубик М.П.

Томск 2007г.

Содержание

Введение

Биотехнология в пищевой промышленности

Биотехнология молочных продуктов

Дрожжи и продукты дрожжевого брожения

Пивные дрожжи и пиво

Биотехнологическое получение этилового спирта

Биотехнологическое получение вина

Заключение

Список использованной литературы

Введение

С древних времен известны отдельные биотехнологические процессы, используемые в различных сферах практической деятельности человека. К ним относятся хлебопечение, виноделие, приготовление кисломолочных продуктов и т. д. Однако биологическая сущность этих процессов была выяснена лишь в XIX в., благодаря работам Л. Пастера. В первой половине XX в. сфера приложения биотехнологии пополнилась микробиологическим производством ацетона и бутанола, антибиотиков, органических кислот, витаминов, кормового белка.

В производственном отношении основой биотехнологии в процессе её формирования стала микробиологическая промышленность. За послевоенные годы микробиологическая промышленность приобрела принципиально новые черты: микроорганизмы стали использовать не только как средство повышения интенсивности биохимических процессов, но и как миниатюрные синтетические фабрики, способные синтезировать внутри своих клеток ценнейшие и сложнейшие химические соединения.

Современная биотехнология - одна из высоких ключевых технологий. По стоимости своей продукции она уже сегодня сравнима с такими мощными отраслями, как машиностроение, химия, электроника. По прогнозам в XXI веке полученные с ее помощью продукты составят не менее 20% всех товаров, поступающих на мировой рынок. Биотехнология - это мобилизация всего биологического потенциала: растений, животных, микроорганизмов для производства продуктов или улучшения технологических процессов.

Моей целью в данной работе являлось:

§ Рассмотреть и дать определение биотехнологии в пищевой промышленности;

§ познакомиться с примерами биотехнологической промышленности;

§ раскрыть основные направления в биотехнологии.

Основными объектами изучения являются:

§ Спектр продуктов питания, получаемых при помощи микроорганизмов.

§ Это продукты, получаемые в результате брожения - этиловый спирт, кефир, вино, пиво, молоко и так далее.

Биотехнологии в пищевой промышленности

Статистические данные ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства свидетельствуют о том, что проблема обеспечения населения нашей планеты продуктами питания внушает серьезные опасения. По этим данным, более половины населения Земли не обеспечено достаточным количеством продуктов питания, примерно 500 млн. людей голодают, а около 2 млрд. питаются недостаточно или неправильно. К концу XX в. население нашей планеты с учетом контроля рождаемости составило 7,5 млрд. человек. Следовательно, тяжелое уже сейчас положение с продуктами питания может принять в недалеком будущем для некоторых народов угрожающие масштабы.

Пища должна быть разнообразной и содержать белки, жиры, углеводы и витамины. Источники энергии -- жиры и углеводы в определенных пределах взаимозаменяемы, причем их можно заменить и белками, но белки нельзя заменить ничем. Проблема питания людей, в конечном счете, заключается в дефиците белка. Там, где сегодня люди голодают, не хватает, прежде всего, белка. Установлено, что ежегодный дефицит белка в мире, по самым скромным подсчетам, оценивается в 15 млн. т. Наибольшую популярность как источники белка приобрели семена масличных культур -- сои, семян подсолнечника, арахиса и других, которые содержат до 30 процентов высококачественного белка. По содержанию некоторых незаменимых аминокислот он приближается к белку рыбы и куриных яиц и перекрывает белок пшеницы. Белок из сои широко уже используется в США, Англии и других странах как ценный пищевой материал.

Эффективным источником белка могут служить водоросли. Увеличить количество пищевого белка можно и за счет микробиологического синтеза, который в последние годы привлекает к себе особое внимание. Микроорганизмы чрезвычайно богаты белком -- он составляет 70--80 процентов их веса. Скорость его синтеза огромна. Микроорганизмы примерно в 10--100 тысяч раз быстрее синтезируют белок, чем животные. Здесь уместно привести классический пример: 400-килограммовая корова производит в день 400 граммов белка, а 400 килограммов бактерий -- 40 тысяч тонн. Естественно, на получение 1 кг белка микробиологическим синтезом при соответствующей промышленной технологии потребуется средств меньше, чем на получение 1 кг белка животного. Да к тому же технологический процесс куда менее трудоемок, чем сельскохозяйственное производство, не говоря уже об исключении сезонных влияний погоды -- заморозков, дождей, суховеев, засух, освещенности, солнечной радиации и т. д.

Применяя обычные технологические линии по производству синтетических волокон, можно получать из искусственных белков длинные нити, которые после пропитки их формообразующим веществами, придания им соответствующего вкуса, цвета и запаха могут имитировать любой белковый продукт. Таким способом уже получены искусственное мясо (говядина, свинина, различные виды птиц), молоко, сыры и другие продукты. Они уже прошли широкую биологическую апробацию на животных и людях, и вышли из лабораторий на прилавки магазинов США, Англии, Индии, стран Азии и Африки. Только в одной Англии их производство достигает примерно 1500 тонн в год. Интересно, что белковую часть школьных обедов в США уже разрешено на 30 процентов заменять искусственным мясом, созданным на основе соевого белка.

Используемое в питании больных Ричмондского госпиталя (США) искусственное мясо получило высокую оценку главного диетолога. Правда, когда больным давали антрекот из искусственного мяса, они жаловались на его тестоватость, хотя и не знали и даже не догадывались о том, что получали не естественный продукт. А когда мясо подавалось в виде мелко нарезанных кусочков, нареканий не было. Обслуживающий персонал также употреблял искусственное мясо, не догадываясь о подделке. Они воспринимали его как натуральную говядину. Врачи госпиталя отмечали также положительное влияние рациона на здоровье пациентов и особенно больных атеросклерозом. В состав такого мяса обязательно включают специально обработанный искусственный белок, небольшое количество яичного альбумина, жиры, витамины, минеральные соли, природные красители, ароматизаторы и прочее, что дает возможность «лепить» изделие с заданными свойствами, учитывая при этом физиологические особенности организма, для которого продукт предназначен. Это особенно важно в диете детей и людей пожилого возраста, больных и выздоравливающих, когда необходимо лимитировать питание по целому ряду пищевых компонентов, что весьма трудно сделать, используя традиционные продукты. Такое мясо можно резать, замораживать, консервировать, сушить или прямо использовать для приготовления различных блюд.

Из 20 аминокислот, входящих в состав белков, 8 аминокислот люди не могут синтезировать, и их относят к незаменимым. Это изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, валин, фенилаланин. Аминокислоты -- это не только питательные вещества, но также ароматические и вкусовые агенты, и потому они широко используются в пищевой промышленности.

Как питательную добавку в пищу чаще всего вносят лизин и метионин. Глутамат натрия и глицин употребляют как ароматические вещества для усиления и улучшения вкуса пищи. У глицина освежающий, сладкий вкус. Его вводят в сладкие напитки, и, кроме того, он проявляет там бактериостатическое действие. Цистеин предотвращает подгорание пищи, улучшает пекарские процессы и качество хлеба. Благодаря некоторым бактериям удается получать около 100 г/л глутаминовой аминокислоты. Ежегодно в мире производят микробиологическим способом 270 000 т этой аминокислоты, основная часть которой идет в пищевую промышленность. По объему продукции второе место после глутаминовой кислоты занимает лизин -- 180 000 т в год. Другие аминокислоты производят в гораздо меньших количествах.

Аминокислоты в большом количестве применяют как добавку к растительным кормам, которые дефицитны по метионину, треонину, триптофану и особенно по лизину. Если в животных белках содержится 7--9 % лизина, то в белках пшеницы -- только около 3 %. Внесение в корма лизина до содержания 0,3 % позволяет сократить их расход больше чем на 20 %. За последние 8 лет количество аминокислот, добавляемых в корма, выросло в 14 раз. Во многих странах метионин добавляют к соевой муке -- белковой добавке кормов. Главная область практического применения аминокислот -- обогащение кормов. Около 66 % общего количества аминокислот, получаемых в промышленности, используют в кормах, 31 % -- в пище и 4 % -- в медицине, косметике и как химические реактивы. На основе аминокислот готовят искусственный подсластитель -- метиловый эфир L-аспартил-L-фенилаланина, который в 150 раз слаще, чем глюкоза.

Биотехнология молочных продуктов

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 (секрет молочных желез) - естественная питательная уникальная среда. Она содержит 82-88% воды и 12-18% сухого остатка. В состав сухого молочного остатка входят белки (3,0-3,2%), жиры (3,3-6,0%), углеводы (молочный сахар лактоза - 4,7%), соли (0,9-1%), минорные компоненты (0,01%): ферменты, иммуноглобулины, лизоцим и т.д. Молочные жиры очень разнообразны по своему составу. Основные белки молока - альбумин, казеин. Благодаря такому составу 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 для кефиров, которые представляют естественный симбиоз нескольких видов 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.

Сыроварение - один из древнейших процессов, основанных на ферментации. Сыры бывают самые разнообразные - от мягких до твердых. Мягкие сыры содержат много воды, 50-60%, а твердые - мало, 13-34%. На первом этапе идет подготовка молока (первичная обработка). На втором - готовится культура молочнокислых бактерий. Микроорганизмы подбираются в определенной пропорции, обеспечивающей наилучшее качество. Набор бактерий также зависит от температуры термообработки. Третья стадия - стадия ферментации, - в сыроварении в некоторых случаях происходит в 2 этапа, до и после стадии выделения. Сначала молоко инокулируют определенными штаммами микроорганизмов, приводящими к образованию молочной кислоты, а также добавляют сычужный фермент реннин. Реннин ускоряет превращение жидкого молока в сгусток (створаживание) в несколько раз. Эта реакция активируется молочной кислотой, вырабатываемой бактериями. Функции реннина могут выполнять и другие протеиназы, но реннин также участвует в процессах протеолиза, происходящих в сыре при созревании. После образования сгустка сыворотку отделяют, а полученную творожистую массу подвергают термообработке и прессуют в формах. Далее сгусток солят и ставят на созревание. Иногда полученная масса происходит дополнительную обработку, которая заключается в следующем: заражение спорами голубых плесневых грибов при производстве рокфора; нанесение на поверхность спор белых плесневых грибов при производстве камамбера и бри; нанесение бактерий, необходимых для созревания некоторых сыров. Некоторые сыры после выделения должны подвергнуться дальнейшей ферментации (стадия созревания). Микроорганизмы и ферменты в ходе этого процесса гидролизуют жиры, белки и некоторые другие вещества молодого сыра. В результате их распада образуются вещества, придающие сырам характерный вкус.

Процессы ферментации при производстве многих молочных продуктов, таких как сметана, творог, многие сыры идут в ферментерах открытого типа. Как правило, они занимают немного времени. К одним из самых простых относят производство кефира, простокваш, сметаны и масла. Например, при производстве сметаны к сливкам добавляют 0,5-1% закваски, используемой при производстве масла. Далее продукт выдерживают, пока концентрация кислоты не достигнет 0,6%. В заключение хотелось бы добавить, что процессы получения молочнокислых продуктов весьма просты и доступны для воспроизводства в домашних условиях. Они не требуют строгих условий соблюдения стерильности, протекают, как правило, при комнатной или чуть повышенной температуре. Собственно, изначально они были одними из первых "домашних" биотехнологий, которые были позднее поставлены на промышленную основу.

Популярным отечественным молочнокислым продуктом можно считать кефир. В глубокой древности для приготовления кефира кобылье, козье, овечье или коровье молоко засевали так называемыми "кефирными зернами". Это была естественная симбиотическая микрофлора, включающая молочнокислые бактерии Lactobacillus casei, дрожжи Saccharomyces kefir и некоторые виды сопутствующих стрептококков. Молоко сбраживалось в бурдюках; в результате выделения диоксида углерода напиток становился шипучим. Современный кефир в основном готовят путем заквашивания коровьего молока.

Дрожжи и продукты дрожжевого брожения

Дрожжи являются одними из самых распространенных микроорганизмов. Они встречаются в верхних слоях почвы, в пыли, ягодах и цветах, во многих растениях. Они почти всегда встречаются на яблоках, грушах, винограде, смородине, клубнике и других плодах. Иногда дрожжей так много, что они образуют налет сероватого цвета, видимый невооруженным глазом. Дрожжей много в почве садов и виноградников. Дрожжи распространяют пчелы, осы и другие насекомые, а также ветер. Попадая в благоприятную среду, дрожжи размножаются с удивительной быстротой. В течение всей истории цивилизации дрожжи постоянно находились в сфере деятельности человека и часто напоминали о себе, вызывая процессы брожения различных продуктов.

Пивные дрожжи и пиво

Спиртовое брожение лежит также в основе пивоварения. Пиво относят к так называемым солодовым слабо алкогольным напиткам, получаемым в результате сбраживания дрожжами экстрактов из семян хлебных злаков (солода). В подобных экстрактах содержатся сбраживаемые углеводы.

В различных сортах пива находятся этанол, углеводы (глюкоза, мальтоза, мальтотриаоза, мальтотетраоза, декстрины), азотистые вещества (амиды, аминокислоты, пептоны), диоксид углерода- продукты ферментативного гидролиза осоложенного зерна; горечи, смолы, танин, эфирные масла - из соцветий женских особей хмеля, следы неорганических солей и жира. Окраска, аромат и крепость пива зависят от штамма дрожжей (Saccharomyces cerevisiae, S. carlsbergensis и др.). Выбор штамма является наиболее важным условием, определяющим свойства пива: его окраску, аромат, крепость.

В России наиболее широко используют S. cerevisiae низового брожения, расы 776, 41, 44, 11, 8а(М), Р и F.

На практике чаще всего применяют ячменный солод. Для его приготовления зерна ячменя увлажняют, проращивают при 15 - 25'С до тех пор, пока зародышевый листок становится в 3 - 4 раза длиннее зерна, затем проросший ячмень высушивают до конечной влажности солода 5%; В таком виде солод может хорошо сохраняться, при этом он имеет специфические окраску и аромат. Солод светлого цвета получается при более низкой температуре высушивания, более темного цвета - при повышенной температуре (светлые сорта пива содержат меньше углеводов, чем темные сорта). Отделенный от проростков сухой солод может быть использован не только в пивоварении, но и в винокурении (получении спирта), в кондитерском производстве.

Если пиво изготавливают из солода, воды (без каких-либо "дополнителей"), то следующим этапом является затирание, когда стремятся перевести в раствор наибольшую часть содержимого солода. Затирание чаще осуществляют либо настаиванием, либо вывариванием. По первому методу солод дробят, размешивают в воде при температуре 38 - 50'С (выдерживают 1 час), когда активизируются бактериальные ферменты протеазы, затем температуру повышают до 65- 70'С и оставляют затор на несколько минут для гидролиза крахмала. После этого температуру повышают до 75 - 77'С для денатурации ферментов и затор фильтруют.

По второму методу (вываривание) размолотый солод вносят в теплую (40'С) воду, размешивают и постепенно повышают температуру затора до 75'С; около 1/3 такого затора отбирают и непродолжительно кипятят, после чего его возвращают в основной затор. При этом ферменты разрушаются, клеточные стенки набухают, крахмал "распускается" (разжижается), чем облегчается его гидролиз в основном заторе. Кипячение и возврат части затора можно повторять 2 - 3 раза. Пиво, полученное на настоенном заторе, более ароматное, поскольку в него переходит меньше горьких веществ.

Пиво высокого качества можно получить только при отсутствии в сбраживаемом растворе посторонних микроорганизмов, что требует соблюдения строгих мер предосторожности на всех стадиях пивоварения. В последние годы установлена способность дрожжей к самозащите обитаемого субстрата. Среди них обнаружены особые, агрессивные штаммы, уничтожающие другие виды микроорганизмов. Эти штаммы названы убийцами, или киллерами. Способность дрожжей убивать чужеродные микроорганизмы определяется особыми генами, локализованными в цитоплазме клетки. Их деятельностью управляют хромосомные гены. Путем скрещивания дрожжей, имеющих агрессивные свойства, с промышленными пивными дрожжами получен штамм пивных дрожжей, убивающий дикие дрожжи. Селекционеры надеются получить штаммы пивных дрожжей, уничтожающие также бактериальную микрофлору.

Пивоварение можно отнести к весьма консервативным отраслям народного хозяйства. Это частично объясняется тем, что изготовление каждого сорта фирменного высококачественного пива традиционно связано с рядом взаимосвязанных технологических тонкостей. Тем не менее, в пивоварении постоянно внедряются новые технологические приемы, позволяющие интенсифицировать производственные процессы. Среди них наибольший интерес представляют непрерывные процессы, например непрерывное солодование, а также непрерывное брожение пивного сусла в специальных бродильных колоннах с рециркуляцией дрожжей при использовании флокулирующихся штаммов. Усовершенствовать пивные дрожжи можно также, индуцируя им способность к флокуляции (слипанию клеток) в конце ферментации, что позволяет удалить дрожжи из готового пива. Флокуляция зависит от состава среды, условий культивирования, но одновременно является также генетически детерминированным свойством, контролируемым генами. Пивные дрожжи относят к разряду флокулирующих, оседающих при осветлении молодого пива и в конце дображивания; они не сбраживают декстрины (эти полимерные углеводы вносят определенный вклад в создание вкуса пива). В последние годы удалось перенести ген Васsubtilis детерминирующий глюканазу в пивные дрожжи Scerevisiaе. Этот рекомбинантный штамм оказался способным перерабатывать крахмал непосредственно в этанол.

Трудоемкий и продолжительный процесс солодования зерна заменяют обработкой его комплексом осахаривающих ферментов микробного происхождения. Для изготовления сусла можно заменить часть солода ферментолизатом муки (рис. 2).

Такое сусло содержит как гидролизованный крахмал, так и гидролизованные белки зерна и по химическому составу близко к натуральному суслу, которое добавляют к ферментируемому суслу в небольших количествах в качестве источника вкусовых и арматизирующих веществ.

Из традиционных алкогольных напитков можно упомянуть русский хлебный квас, содержащий менее 0,5% этанола, популярный в Японии алкогольный продукт Саке (12 - 24% этанола), таэте - алкогольный напиток, приготовляемый из молока и с давних пор применяемый в Скандинавских странах - содержит менее 2% этанола, и другие.

биотехнология микроорганизм продукт пищевой

Биотехнологическое получение этилового спирта

В основе биотехнологического получения этилового спирта, лежит процесс брожения - один из разновидностей биологического окисления субстрата у гетеротрофных микроорганизмов. Биотехнологические бродильные процессы изучены сравнительно давно. Однако некоторые процессы брожения реализованы на практике только сейчас. В основе брожения лежит универсальная реакция превращения источника углерода глюкозы в ключевой промежуточный продукт-пировиноградную кислоту, из которой синтезируются дальнейшие продукты, включая этиловый спирт. Возбудителями спиртового брожения могут быть дрожжи - сахаромицеты, некоторые мицелиальные грибы (Aspergillus oryzae) и бактерии (Erwinia amylovora, Sarcinaventricula, Zymomonas mobilis, Zanaerobia).

По расходу сырья производство этилового спирта самое крупное биотехнологическое производство в мире. Однако по стоимости валового продукта этанол занимает третье место среди крупнотоннажной продукции.

Как известно, этанол широко используется в химической, фармакологической и пищевой промышленности. Кроме того, он может стать источником энергетических ресурсов.

На схеме показаны основные пути использования этанола.

Из этанола получают этилен - традиционное сырье для органического синтеза. Из 3,8 кг сахара можно получить 1,7 кг этанола, из него - 1 кг этилена. Этанол как жидкое топливо пока не может конкурировать с бензином, поскольку, например, в США, полученный из зерна этанол в 2-3 раза дороже бензина. Существуют национальные программы замены части бензина (до 20%) этанолом как топлива для автомобильного транспорта, что позволит уменьшить импорт нефти. Бразилия еще в 1992 г. планировала получить из тростникового сахара 3,8 млрд. л этанола, чтобы сократить импорт нефти на 4 млрд. долларов.

Необходимо отметить, что производство спирта - одна из самых старых отраслей биотехнологии. Хорошо изучены различные продуценты этанола, биохимия процессов спиртового брожения. Материальный баланс спиртового брожения имеет следующий вид:

СnН2nОn + 0,005 NН3 - 0,04 X + 0,49 С2Н5ОН + 0,47 СО2.

Биотехнологическое получение вина

Спиртовое брожение находится также в основе виноделия. Вина обычно получают из сока спелого неиспорченного винограда, отделенного или неотделенного от мезги (например, при изготовлении красных вин). Индукторами брожения являются различные расы Saccharomyces cerevisiae. В винах, кроме этанола, содержатся: белки, пигменты, неорганические соли, летучие и нелетучие органические кислоты, танин, в некоторых сортах - углеводы, глицерин.

Вина классифицируют по-разному. Так различают: сортовые- по сорту винограда, купажные - из смеси сортов; сладкие и сухие - по содержанию сахара; натуральные и крепленые, столовые и десертные - по содержанию спирта; игристые и неигристые - по содержанию углекислоты; белые и красные - по цвету; ординарные и марочные - по срокам выдержки.

Как пояснение к классификации можно отметить, что в сухом вине сахар фактически полностью сброжен, а если он имеется, то в таком количестве, что не ощущается на вкус. В сладких винах сахар выражение ощущается на вкус. Натуральные вина содержат, как правило, 9-11% этанола, реже-- 13%. В крепленые сухие вина добавляют коньяк или винный спирт. Столовые вина содержат менее 14% спирта, десертные - более 14% (в среднем около 20%J и некоторое количество сахара. Игристые вина содержат значительное количество диоксида углерода, образующегося при дображивании вина в толстостенных сосудах или добавляемого к натуральным винам; к игристым относят шампанское - продукт вторичного брожения вина, когда к не до бродившему вину перед разливом в герметизированные бутылки добавляют ликер до содержания сахара 2,2%, В России разработана технология производства шампанского непрерывным методом. В шампанском содержится не только повышенное количество углекислоты, но и ряд ценных метаболитов, сказывающихся на специфическом вкусе этого вина.

Вина, выпускаемые в продажу на первом году после изготовления, называют ординарными, а выдержанные не менее 1,5 лет и сохраняющие свои высокие качества - марочными. Известны так называемые плодовые вина (кроме виноградных), получаемых при спиртовом брожении соков зрелых плодов: ягодное, яблочное и др.

На виноградных ягодах поселяются различные микроорганизмы (дрожжи, нитчатые грибы, бактерии), которые необходимо подавить, так как в противном случае будет трудно гарантировать получение вина высокого качества. Как ингибитор микробов - контаминантов давно и эффективно используют сернистый газ или сульфит, например, в виде метабисульфита калия (примерно от 0,1 до 0,2% SO2), не подавляющих производственный штамм дрожжей в его активную фазу. Пастеризация здесь оказывается менее благоприятной.

Концентрация сахара в винограде - важный фактор для ферментации (концентрация его в сусле выше 28% будет тормозить брожение). Определенную роль играют исходное значение рН и температура. Чтобы избежать повышенной кислотности готового вина, было предложено устанавливать рН сусла ниже 3,6; оптимальная температура для большинства рас дрожжей 27 - 29'С, но есть и психрофильные виды, сбраживающие виноградное сусло при 10'С. При низкой температуре и медленном брожении формируется более яркий букет вина, чем при кратковременном брожении и повышенной температуре.

Аэрирование сусла возможно и целесообразно в самом начале процесса, чтобы быстрее наросла биомасса клеток для ведения последующего анаэробного процесса. Количество привносимой в сусло суспензии дрожжей обычно составляет 1% по объему.

В случае применения биореакторов больших емкостей для производства столовых вин бродящий сок принудительно охлаждают, используя теплообменники, змеевики или другие устройства. Мезга (оболочки виноградных ягод, семена, частички стеблей и т. п.) привносит определенные сложности в связи с теплообменом при брожении - образование "шапки".

Очистка вин при естественном хранен и созревании не всегда завершается его полным осветлением. В этих случаях используется очистка путем осветления, старения и с зревания до разлива в бутылки. Дополнением к осветлению является фильтрация (в том числе - стерилизующая), пастеризация, охлаждение - для удаления винного камня и коллоидов.

Заключение

Нет сомнения, потенциал биотехнологии в наши дни велик. Ей дано -- пусть в определенных границах -- перевивать по-новому «нить жизни» -- ДНК -- методами генетической и клеточной инженерии, создавать биообъекты по заранее заданным параметрам и, как обычно добавляют, на благо человечества.

Биотехнология -- это интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее полно реализовать возможности живых организмов или их производные для создания и модификации продуктов или процессов различного назначения.

Биотехнология представляется «страной контрастов», сочетания самых передовых достижений научно-технического прогресса с определенным возвратом к прошлому, выражающимся в использовании живой природы как источника полезных для человека продуктов вместо химической индустрии.

Чаще всего применяется в медицине, пищевой промышленности, также для решение проблем в области энергетики, охране окружающей среды, и в научных исследованиях.

В последние десятилетия биология бурно развивается и создаёт новые научные направления. Новое комплексное направление -- физико-химическая биология, включающая в себя биохимию, биофизику, молекулярные биологию и генетику, биоорганическую химию и некоторые другие дисциплины, -- не только помогает решать задачи, которые давно ставила перед биологией производственно-техническая практика, но и намечает пути принципиально нового биологического производства.

В результате стремительного прогресса разных составных частей физико-химической биологии, возникло новое направление в науке и производстве, получившее наименование биотехнологии. Это направление сформировалось за последние два десятка лет и уже сейчас получило мощное развитие.

Особенно интенсивно биотехнология стала развиваться с 1981 года. Задачи физико-химической биологии очень обширны. Объединяет их то, что основу, суть каждой задачи составляет познание природы живого и использование в практике знаний о процессах и материальных структурах живых организмов. Стремительно расширяющиеся знания о процессах жизнедеятельности позволяют не только приспосабливать эти процессы для практических целей, но и управлять ими, а также создавать весьма перспективные в практическом отношении новые системы, не существующие в природе, хотя и аналогичные существующим.

Биотехнология в целом представляет собой систему приёмов направленного использования процессов жизнедеятельности живых организмов для получения промышленным способом ценных продуктов.

Подводя итог изучения биотехнологии в получении пищевых продуктов, можно сказать :

§ о том, что биотехнология решает глобальную методологическую задачу - расширяет и ускоряет с помощью достижений научно-технического прогресса;

§ биотехнология непосредственно связана с общей биологией, микробиологией, физической и коллоидной химией, иммунологией и другими научными дисциплинами;

§ Биотехнология -- типичное порождение нашего бурного, динамичного XXI в;

§ Биотехнология -- междисциплинарная область научно-технического прогресса. Она гетерогенна по своему теоретическому базису, потому что призвана исследовать не какой-либо класс объектов, а решать определенный круг комплексных проблем;

В условиях социализма открываются широкие перспективы и возможности для использования новых научных исследований и разработок на благо человека и общества.

Возможности биотехнологии огромны, особенно, а наше время. Ведутся разработки, исследования в медицине, пищевой промышленности, и трудно назвать отрасль, где бы ни использовались биотехнологические исследования. Уверенно можно сказать, что XXI в. - это век биотехнологии.

Список использованной литературы

1.Ротарь О.В., Максименко Г.В. Основы микробиологии и биотехнологии. Учебное пособие; - Томск.: Изд-во ТПУ 2002.

2.Сазыкин Ю.О. Биотехнология. Учебное пособие-М.: Академия, 2006.-255с.

3.Дебабов В. Г., Лившиц В. А. Биотехнология. - М.: Высшая школа, 1988.Кн. 2. Современные методы создания промышленных штаммов микроорганизмов. 1988. - 208 с.

4.Биотехнология в 8-ми томах. Под ред. Н. С. Егорова, В. Д. Самуилова. Учебное пособие для вузов- М.: Высшая школа, 1987-1988.

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

Размещено на Allbest.ru