харч біотех
- 1. Загальна біотехнологія Лектор: доц. Пенчук Ю.М.
- 3. Молочні продукти Сир При виготовленні сиру в молоко додають культуру бактерій як закваску й всю суміш інкубують протягом деякого часу. Молоко скисає, після чого в нього додають фермент, що розщеплює білок, для одержання більш щільного згустку (так званий сичуговий фермент, що виробляється в четвертому відділі шлунка теляти або протеолітичний фермент, одержаний мікробіологічним шляхом). Згусток, що утворився, відокремлюють від сироватки, з нього під пресом вичавлюють залишки води й сушать, загорнувши в тканину. При дозріванні деяких сортів сиру на поверхні сирних голівок створюються сприятливі умови для росту мікроорганізмів. Фактори, що визначають розмаїтість сортів сиру: природа бактерій для закваски; температура, при якій проводиться процес виготовлення; наявність або відсутність вторинної мікрофлори на поверхні сиру. М'які сири (зі змістом вологи від 50 до 80%) діляться на дозрілі й недоспілі. Недоспілий м'який сир – це продукт, готовий до вживання вже після первісної обробки, наприклад сир (творог). При виробництві дозрілих м'яких сирів, таких, як камамбер або бри, їхню поверхню засівають дріжджами й різними видами гриба Penicillium. Якщо сир повинен бути напівтвердим, його прогрівають пртягом короткого часу, щоб знизити зміст вологи в згустку до 45%. Деякі сорти м'яких сирів (наприклад цефилли) мають смак свіжого сиру; сири типу лимбургского вимочують у розсолі, що викликає розвиток поверхневої флори дріжджів і бактерій. Тверді сири, наприклад чеддер у яких зміст вологи становить 40% і менш, можуть мати просту бактеріальну флору. Однак деякі сорти твердих сирів відрізняються тим, що в процесі їхнє готування сирну масу засівають суперечками цвілі (звичайно Penicillium roqueforti), які починають проростати, коли голівки сиру проколюють для доступу повітря. Розвиток цвілі усередині сиру надає йому специфічне сполучення смаку й аромату, характерне для кожного сорту. Прикладами таких сирів служать стилтон, датський голубой, рокфор і горгонзола. Третій клас твердих до яких ставиться такий сир, як грюйгер відрізняється тим, що при їхньому виготовленні в закваску додають бактерії, що виробляють пропионовую кислоту. Ці бактерії, наприклад Propionibacterium shermanii не тільки надають сиру його особливий смак, але також виділяють вуглекислий газ, що, скапливаясь усередині, утворить характерні для цих сортів сиру «вічка». До цього класу належать також швейцарські сири, що володіють своєрідністю смаку й аромату завдяки розвитку в них поверхневої флори дріжджів і бактерій.
- 4. Молочні продукти Кисломолочні напої Технологія виготовлення кисломолочних напоїв Хоча технології приготування кисломолочних продуктів відрізняються одне від одного, у них можна схематично виділити декілька принципових етапів. 1 етап - приготування закваскових культур. Для цього використовують виробничі штамми мікроорганізмів, що попередньо пройшли перевірку на безпеку і мають клінічно доведень позитивний ефект на організм людини. Штами повинні зберігатися в умовах низьких температур (-40С, або в рідкому азоті) або ліофільно висушеними. Для виготовлення кожної серії продукту варто використовувати нову ампулу. Бажано, щоб виробничі культури малі здатність протягом 6-18 часів нарощувати біомасу в такій кількості, щоб до завершення процесу вміст мікроорганізмів був не меншим, ніж 107 КУО/мл чистого продукту. 2 етап - підготування сировини і матеріалів. Сировина і матеріали повинні також проходити ретельну перевірку відповідно до вимог Держсанепідемнагляду. Доцільно використовувати в технологічному процесі стерильну сировину і матеріали, застосовуючи високотемпературну стерилізацію (140 С протягом декількох секунд) або стерилізацію автоклавуванням або ультрафільтрацією. Виробничі штамми активно розвиваються в незбираному, знежиреному і згущеному молоці (вміст сухих речовин не менше 18-24%). Вміст білка 3,7 - 4,0% (до вихідного молока додається 4% і більш сухого знежиреного молока). У сировину також додаються сполуки, що впливають на в’язкість і текстуру продукту (пектини, агар, крохмаль і т.д.) - стабілізатори. Іноді додають іони кальцію у виді солей (цитрату або глютамату) для збільшення в’язкості і щільності згустків готового продукту. При використанні стабілізаторів молоко повільно нагрівається до 50-70 С протягом 1,5 - 2 год. для їхнього повного розчинення і формування невеличких казеїнових глобул, вкритих жиром. 3 етап - заквашування живильної основи. У стерильні ферментатори вноситься закваска в необхідній кількості, і ведеться контроль за процесом (рН, Т, вміст кисню і т.д.). Найчастіше закваски вносять у молоко, охолоджене до 40-42 С. Звичайно, ферментацію ведуть до досягнення рН 4,8, після чого продукт без різкого перемішування, щоб уникнути розрідження згустка, охолоджують до 20-25 С і розфасовують. При цій температурі продукт має найкращу в’язкість і стійкість згустка. 4 етап - асептичний (стерильний) розлив. Продукт охолоджують з 20-25 0С до 6 0С протягом 8 - 10 год., щоб не порушити структуру кисломолочного продукту. 5 етап - контроль готової продукції за органолептичними, мікробіологічними та ін. показниками.
- 5. Консервування плодів і овочів Консервування плодів і овочів у розчині повареної солі - також найдавніший процес, заснований на ферментативній активності мікроорганізмів. Воно застосовувалося ще задовго до появи сучасних методів готування консервів і заморожування. Цей спосіб усе ще використовуеться в деяких країнах у промислових масштабах. Зокрема, капусту, оливки й огірки консервують, поміщають їх у розчин солі, де починається бродіння. Плоди й овочі послідовно обробляють розсолами з різною концентрацією солі. Кінцева концентрація солі для капусти становить 2%, а для оливків - 18%. Іноді плоди й овочі вимагають попередньої обробки. Оливки, наприклад, містять дуже гіркий фенольний глюкозид олеуропеином, і для усунення гіркоти перед засолюванням їх обробляють розведеним розчином гідроокису натрію. У розсолі овочі піддаються послідовному впливу різних мікроорганізмів: На початку відбувається переважний ріст аеробної мікфлори присутньої на поверхні овочів перед засолюванням. Потім розростаються й починають переважати спочатку нечисленні молочнокислі бактерії, які разом деякими дріжджами, такими, як Saccharomyces і Torulopsis, здійснюють бродіння з утворенням молочної й оцтової кислот. Пізніше для дріжджів створюються більше сприятливі умови, чим для молочнокислих бактерії. Бродіння закінчується, коли всі зброджувані вуглеводи виявляються вичерпаними, хоча на поверхні розсолу розростаються у вигляді плівки інші види дріжджів (в основному пологів Pichia, Debaromyces і Candida). Щоб краще контролювати процеси бродіння, не покладаючись на дику мікрофлору присутню на овочах і в розсолі, були початі зусилля ( що увінчалися якоюсь мірою успіхом) по вирощуванню бактеріальних культур, особливо молочнокислих бактерій, і використанню їх як закваски.
- 6. Технологія виготовлення соєвого соусу Соус приготовляется шляхом зброджування підсоленої суміші із соєвих бобів і пшеничних зерен цвіллю Aspergillus oryzae, у результаті чого виходить суміш за назвою «коджи». Її поміщають у посудину рівним обсягом сольового розчину, щоб приготувати іншу суміш «мороми». Процес сбраживания мороми в більших резервуарах займає від 8 до 19 місяців. Необхідно періодично перемішувати масу й підтримувати переважно низьку температуру. До мікроорганізмів, відповідальним за зброджування мороми, відносяться в основному бактерії Pediococcus soyae, дріжджі Saccharomyces rouxii і різні види дріжджів роду Torulopsis. Іноді до зброджуваемої маси додають як закваску культури цих мікроорганізмів, але в кожному разі в результаті мікробного метаболізму мороми збагачується молочною кислотою й іншими кислотами, а також етиловим спиртом. Пo завершенні бродіння мороми oтжимaюoт, a потім розфасовують гoтoвий соєвий соус. Макуху часто використовують на корм худобі.
- 7. Виробництво спиртних напоїв Виробництво спиртних напоїв також засновано на зброджуванні цукрів дріжджами S. cerevisiae, але тут головна вимога - це одержання спирту, а не двоокису вуглецю. Спиртні напої діляться на три категорії: вино й пиво, одержувані шляхом зброджуванні дріжджами фруктового соку або цукрового екстракту зерна; кріплені вина, у які додається спирт; спирт, одержуваний при перегонці вина або пива. Пиво Більша частина пива приготовляется з ячменя, хоча іноді для цього використовують і інші зернові культури. Основні технологічні стадії виготовлення пива Зерна ячменя спочатку осолоджують тобто пророщують протягом короткого часу. Головна мета солодження - дати час для утворення в зернах ферментів, які (під час солодження або пізніше) катализують розщеплення крохмалю. Осолоджений ячмінь дроблять і змішують із водою, що має температуру не вище 67°С. За кілька годин ферменти розщеплюють довгі ланцюги крохмалю на більше дрібні вуглеводні молекули. Розщепленню піддаються також інші молекули з довгим ланцюгом такі, як білки. Отриманий водний екстракт або, як його називають, солодове сусло, відокремлюють від залишків зерна й варять, додаючи хміль для додання пиву його характерного смаку. При варінні сусла із хмелю не тільки екстрагуються різні речовини але й припиняється подальша дія ферментів і білок випадає в осад. Тепер сусло засівають штамом S. cerevisiae. Головне завдання дріжджів - перетворити цукор у спирт і двоокис вуглецю. Під час бродіння відбувається п'ятикратне збільшення біомаси дріжджів. Інші пpoдyкти мeтaбoлизмa дріжджів значною мірою визначають смак пива. До них відносяться спирти, такі, як амиловый ізоаміловий і фенилэтиловый (вони містяться в пиві в концентрації порядку декількох міліграмів на літр), кислоти з коротким ланцюгом, наприклад оцтова й масляна, і їхні ефіри. Наприкінці ферментації дріжджі видаляють із пива й залишають його для дозрівання на відповідний період часу. Після фільтрації, пастеризації й, можливо, якихось ще операцій готове пиво розливають у тару й пускають у продаж. Звичайно в пивоварстві використаються два типи дріжджів. Для приготування лагерного пива традиційно застосовують дріжджі, що осаджуються під час бродіння на дно ферментера. Ці «низові» дріжджі були вперше виділені в чистій культурі близько 100 років тому датським ботаніком Эмилем Кристианом Хансеном працював у Карлсбергском інституті в Копенгагені, і одержали назву Saccharomyces carlsbergensis. Інші дріжджі, які використовуються в пивоварстві піднімаються на поверхню під час бродіння. Ці «верхові» дріжджі класифікують як Saccharomyces cerevisiae. Таксономисти тепер не розділяють ці дріжджі на два окремих види, хоча в пивоварстві зберігаються дві різних назви. Штами пивних дріжджів підбирали в оcнoвном емпірично протягом багатовікової практики пивоварства, однак зараз спробують змінити генетичну структуру пивних дріжджів, виходячи з потреб кожного індивідуального виробника пива.
- 8. Виробництво спиртних напоїв Технология виробництва вина Технология виробництва вина набагато простіше. Цей процес мало змінився за п'ять тисяч років, протягом яких виготовляють вино. Із червоного й білого винограду спеціально виведених сортів вичавлюють сік. Сік піддають зброджуванню. Ще недавно його піддавали мимовільному зброджуванню за допомогою мікроорганізмів, що є присутнім на поверхні свіже зібраного винограду. Природна поверхнева флора винограду включає кілька різних видів, деякі з них відносяться до роду Saccharomyces. Тепер до соку додають спеціально виведені культури Saccharomyces cerevisiae. Багато дріжджів, що здійснюють перший етап бродіння, згодом гинуть під дією спирту. Оптимальної вважається температура бродіння від 7 до 14 С0. Після того як бродіння закінчиться, вино фільтрують і розливають по пляшках. Вино зброджують або окремими партіями (періодичний процес), або безпреревно. При безперервному процесі бродіння в бродильні чани постійно надходить і віддаляється готове вино, однак таким способом виготовляють тільки дешеві вина. Подібні методи використовуються й для готування вин з інших фруктових соків. Виробництво рисового вина «саке» більше схоже на процес виготовлення пива в тім відношенні, що рис містить крохмаль, а не цукри: Спорами цвілі Aspergillus oryzae засівають оброблений парою рис і інкубують протягом 5-6 днів при температурі близько 35°С. У результаті чого одержують продукт за назвою «коджи». Коджи змішують ще з однією порцією пропареного рису й дріжджами саке, що представляють собою один зі штамов Saccharomyces cerevisiae (затравочна культура, має назву «мото»). Мото зброджує основну частину пропареного рису (мороми) за три тижні. Саке містить 20% (об'ємних) спирту. Кріплені вина Як правило, кріплення вина - це просте додавання відповідної кількості спирту у вино, що після цього витримують короткий час, а потім у нього знову додають спирт до потрібної концентрації. Виключення становлять такі вина, як фино й херес Амонтильядо, виготовлені в провінції Херес в Іспанії. Після кріплення вони дозрівають при доступі повітря, що сприяє розмноженню поверхневої мікрофлори, до складу якої входять різні дріжджі. Продукти метаболической активності дріжджів надають вишуканий букет цим маркам хересу. Додавання спирту до вина для збільшення його міцності спочатку вироблялося, щоб зупинити процес викликаного дріжджами бродіння й зробити вино біологічно стійким. Оскільки кріплене вино містить15-20% (об'ємних) спирту, воно не піддається мікробному забрудненню.
- 9. Виробництво напоїв на основі ректифікованого спирту Виробництво напоїв на основі отриманого із зерна ректифікованого спирту відрізняється від пивоварства (за винятком самого процесу перегонки) в основному тільки відсутністю стадії варіння. Тому ферменти, що проявляють активність у суслі продовжують діяти під час бродіння. У результаті розщеплюється більше цукру й збільшується кількість спирту, що утворився. Напої на основі ректифікованого спирту розрізняються характером процесу перегонки. Шотландські віски відганяють у невеликих перегінних кубах типу горщиків, тоді як інші сорти віски одержують перегонкою на ректифікаційних установках безперервної дії. При виробництві багатьох спиртних напоїв рідина, що перебродила, подається в перегінні апарати разом із дріжджами, які вносять свій внесок у створення смаку й аромату готового напою. Таку ж роль грають і з'єднання, які екстрагуються рідиною з деревини бочок, у яких спиртні напої типу віски й коньяку витримуються роками. Виробництво бурбона (кукурудзяного віски): Кукурудзу змішують із меншою кількістю жита й осолодженого ячменя й дроблять. Потім у суміш додають теплу воду. Сусло із заторного чана переносять у бродильний чан, куди додають дріжджі. Після бродіння пиво перекачують у ректифікаційну установку. Конденсат збирають у високий бак, а потім витримують кілька років у дубових бочках перед розливом у пляшки.
- 10. Виробництво напоїв на основі ректифікованого спирту Виробництво напоїв на основі отриманого із зерна ректифікованого спирту відрізняється від пивоварства (за винятком самого процесу перегонки) в основному тільки відсутністю стадії варіння. Тому ферменти, що проявляють активність у суслі продовжують діяти під час бродіння. У результаті розщеплюється більше цукру й збільшується кількість спирту, що утворився. Напої на основі ректифікованого спирту розрізняються характером процесу перегонки. Шотландські віски відганяють у невеликих перегінних кубах типу горщиків, тоді як інші сорти віски одержують перегонкою на ректифікаційних установках безперервної дії. При виробництві багатьох спиртних напоїв рідина, що перебродила, подається в перегінні апарати разом із дріжджами, які вносять свій внесок у створення смаку й аромату готового напою. Таку ж роль грають і з'єднання, які екстрагуються рідиною з деревини бочок, у яких спиртні напої типу віски й коньяку витримуються роками. Виробництво бурбона (кукурудзяного віски): Кукурудзу змішують із меншою кількістю жита й осолодженого ячменя й дроблять. Потім у суміш додають теплу воду. Сусло із заторного чана переносять у бродильний чан, куди додають дріжджі. Після бродіння пиво перекачують у ректифікаційну установку. Конденсат збирають у високий бак, а потім витримують кілька років у дубових бочках перед розливом у пляшки.