Получение продуктов смешанного молочнокислого и спиртового брожения

Многие продукты получают при совместном действии дрожжей и бактерий. Так, кефир приготовляют из ко­ровьего молока под влиянием комплекса микроорганиз­мов, составляющих кефирные зерна. К ним относятся дрожжи и несколько видов молочнокислых бактерий. Дрожжи сбраживают лактозу и образуют спирт и угле­кислоту, а молочнокислые бактерии накапливают молоч­ную кислоту.

Известно большое количество различных продуктов комбинированного брожения: мацун, йогурт, апран, катык и др. Их вкусовые и диетические свойства изменяют­ся в зависимости от качества молока и от микрофлоры, а также от режима приготовления.

В силосовании кормов, т. е. консервировании свежих кормов, большое значение имеют молочнокислые бакте­рии. При хранении в силосной башне в -зеленой массе растений возникает брожение, в котором участвуют молочнокислые и гнилостные бактерии, дрожжи и плесне­вые грибы. С развитием молочнокислых бактерий созда­ются неблагоприятные условия для размножения гнило­стных микробов. Для повышения качества силоса приме­няют чистые культуры молочнокислых бактерий, которые накапливают в среде молочную кислоту. В процессе си­лосования принимают участие также ферменты самих растений.

Квашение овощей является способом консервирова­ния, основанным на подавлении активности гнилостных микроорганизмов продуктами жизнедеятельности молоч­нокислых бактерий.

В начальных стадиях процесса квашения развивается комплекс разнообразных микроорганизмов, и лишь затем преобладающее значение приобретают молочнокислые бактерии и частично дрожжи. Анаэробные условия, созда­ваемые при квашении, способствуют развитию молочно­кислых бактерий. Накопление кислот тормозит развитие гнилостных бактерий, однако не препятствует развитию дрожжей.

Специфические аромат и вкус квашеных овощей со­здаются эфирами, образующимися при взаимодействии спирта и кислот. Для задержки дальнейшего развития плесневых грибов и дрожжей, потребляющих молочную кислоту, квашеные продукты необходимо хранить при низкой температуре.

Маслянокислое брожение используется для получения масляной кислоты, которая в видеэфиров ши­роко применяется в кондитерской и парфюмерной про­мышленности. Сырьем для получения масляной кислоты служит сахар или крахмалсодержащие материалы: кар­тофель, низкосортная мука, отходы крахмало-паточного и свеклосахарного производств и т, п. В затор без пред­варительного осахаривания вносят мел, нагревают его до кипения и после охлаждения засевают культурой мас-лянокислых бактерий.

Пропионовокислое брожение является од­ним из важных процессов при созревании сыров. Угле­кислый газ, выделяемый бактериями, способствует обра­зованию сырных глазков, а пропионовая и уксусная кис­лоты придают продукту своеобразный острый вкус и за­пах.

Ацетонобутиловое брожение получило ши­рокое применение ввиду большого технического значения ацетона и бутанола. Брожение ведут на чистой культуре бактерий при температуре 38° С в течение 36-40 ч. В ре­зультате брожения более половины сахара расходуется на образование газообразных продуктов и около 35% - на спирт и ацетон. Бутиловый спирт и ацетон применяют в химической и лакокрасочной промышленности, при про­изводстве синтетического каучука и др.

Брожение пектиновых веществ имеет большое практическое значение и используется при моч­ке льна, конопли и других волокнистых растений. С этой целью растения связывают снопиками и погружают на 1,5—2 недели в воду (пруд, озеро): в анаэробных усло­виях происходит развитие бактерий пектинового броже­ния, которые вызывают ферментативный гидролиз пек­тиновых веществ, после чего сбраживают продукты гид­ролиза. Разрушение пектиновых веществ позволяет раз­делить растения на отдельные лубяные волокна. Естественную мочку волокнистых растений заменяют заводской, при которой применяют специально выращен­ные культуры бактерий и повышенную температуру. Для улучшения питания бактерий вносят минеральные соли.

Термофильные бактерии, разлагающие клетчатку, можно использовать для получения горючих газов и не­которых органических кислот из таких растительных от­ходов, как древесные опилки, солома и т. д. Практиче­ское значение они имеют также при биологической очист­ке сточных вод.

Уксуснокислое брожение используется при промышленном получении уксуса. Сохранился старин­ный способ производства уксуса из вина, называемый орлеанским, или французским. Вино, подкисленное уксу­сом, оставляют на воздухе, при этом на его поверхности развивается пленка из уксуснокислых бактерий и вино превращается в уксус.

Обычно применяют более быстрый (немецкий) способ

брожения, при котором создается возможно большая по­верхность окисления спирта. Уксуснокислые бактерии выращивают на поверхности буковых стружек, заполняю­щих деревянные чаны. Среду, содержащую этиловый спирт и уксусную кислоту, равномерно сливают в чан, из которого она стекает по наполняющим его стружкам в нижнюю часть. Готовый уксус образуется при прохож­дении субстрата через слой стружек с уксуснокислыми бактериями при аэрации среды.

Глюконовая кислота, образующаяся при окислении глюкозы уксуснокислыми бактериями, применяется в ме­дицине и ветеринарии.

Лимоннокислое брожение применяют для получения лимонной кислоты биологическим путем. Сырьем для брожения служит меласса, возбудителем брожения - гриб аспергиллус нигер.

Существует два способа выращивания гриба - по­верхностный и глубинный. При первом используют раст­вор мелассы с содержанием около 15% сахара. После до­бавления необходимых для р'азвития гриба минеральных солей мелассу помещают слоем в 8-12 см в открытые сосуды и засевают спорами гриба. Выращивание гриба ведут в камерах при температуре около 30° С и хорошей аэрации. Гриб растет на поверхности среды и образует лимонную кислоту (60-70% от израсходованного саха­ра). Через 6-8 дней сливают раствор из-под пленки гри­ба, из него выделяют лимонную кислоту, очищают и кри­сталлизуют.

При глубинном методе мицелий гриба растет в закры­тых сосудах-ферментерах в высоком слое жидкости, ко­торую интенсивно аэрируют. Этот метод имеет ряд пре­имуществ: уменьшается возможность заражения посто­ронними микробами и увеличивается производительность процесса.

Лимонную кислоту широко используют при изготов­лении некоторых кондитерских изделий, безалкогольных напитков, в кулинарии и др.

ПОЛУЧЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ

Ферментные препараты являются мощным средством интенсификации технологических процессов. При приме­нении их улучшается качество и повышается сортность готовой продукции, увеличиваются выходы, совершенст­вуется технология переработки сырья и ускоряется про­ведение отдельных операций. Улучшаются также условия работы, повышается производительность труда и дости­гается большой экономический эффект. Около 40 лет назад в СССР началось изучение ферментов микроорга­низмов и способов их промышленного получения.

В настоящее время ферментные препараты применя­ются более чем в 20 отраслях пищевой, легкой и меди­цинской промышленности. Так, их используют в хлебо­печении, виноделии, пивоварении, в кондитерской, мо­лочной, спиртовой, крахмало-паточной и безалкогольной промышленности, в производстве мяса и мясопродуктов, консервов, изделий из фруктов и овощей, при обработке рыбы и др.

Большое значение имеет применение ферментных пре­паратов в легкой промышленности (текстильной, коже­венной и бумажной), в медицинской, в фото- и кинопро­мышленности.

За последние годы технические неочищенные фер­ментные препараты в РФ производятся в промышлен­ном масштабе. Построены специальные цехи для выра­ботки ферментов, необходимых в спиртовой, пиво­варенной, соковой и других отраслях пищевой промышленности. Ведутся большие исследования по раз­работке технологических приемов получения и очистки ферментных препаратов, по подбору новых высокоак­тивных продуцентов, оптимальных условий выращивания для наибольшего биосинтеза полезных ферментов для производства ферментных препаратов.

В настоящее время построены также заводы по про­изводству очищенных ферментных препаратов.

Освоено производство ферментных препаратов в ка­честве заменителей части зернового солода для расщеп­ления сложных органических соединений в бродильной промышленности.

Главная задача молодой ферментной промышленно­сти в РФ - быстрое наращивание мощностей для удовлетворения потребностей различных отраслей народ­ного хозяйства.

В пищевой промышленности используются препараты, содержащие следующие ферменты:

ü карбогидразы, расщепляющие крахмал, декстрины и низкомолекулярные углеводы (дисахариды);

ü протеазы, расщепляющие белки и продукты их рас­пада (различные пептиды);

ü пектиназы, гидролизующие пектины;

ü целлюлазы и гемицеллюлазы, разрушающие клетчат­ку, гемицеллюлозы, пентозаны и другие вещества;

ü ферменты негидролитического действия (глюкозооксидаза, каталаза и др).

Амилояитические препараты. Группа карбогидраз ис­пользуется в промышленности наиболее широко, а среди них первое место занимают амилазы. Это обусловлено тем, что во многих отраслях промышленности при обра-

ботке сырья обычно необходимо расщеплять крахмал, яв­ляющийся высокомолекулярным полисахаридом.

Амилаза имеет большое значение в хлебопекарной, пивоваренной и спиртовой промышленности. Брожение теста и образование в нем углекислого газа, придающего хлебу пористость, зависят от содержания в тесте сбра­живаемых Сахаров. Это в свою очередь определяется не только содержанием сахара в муке, но и накоплением их при гидролизе крахмала амилазой.

Для осахаривания крахмалсодержащего сырья в ряде бродильных производств до последнего времени единственным источником ферментов был солод. Одна­ко процесс солодоращения длителен и экономически невыгоден, так как при проращивании зерна на дыхание и образование ростка расходуется около 5% крахмала. Кроме того, ферментативная способность солода не­достаточна.

Это привело к мысли использовать для осахари­вания крахмалистого сырья кроме солода также амила­зы незернового происхождения.

Продуцентами амилаз являются многие микроорга­низмы, главным образом плесневые грибы и бактерии.

Использование плесневых грибов для осахаривания крахмалистого зерна известно на Востоке с древности (грибной солод).

В европейских странах этот способ осахаривания крахмалсодержащего сырья применяют с начала XX в. при производстве спирта под названием способа «ИИ-ло». Технологический процесс получения спирта состоял в разваривании дробленой кукурузы с добавлением кис­лоты, охлаждении и засеве ее плесневым грибом и дрож­жами. По способу амило применяют мукоровые грибы и термофильные расы дрожжей.

Теперь для осахаривания крахмалсодержащего сырья применяют различные ферментные препараты микробиального происхождения. Микробов продуцентов выращи­вают или на поверхности питательной среды, или в тол­ще ее.

В СССР разработана технология получения фермент­ного препарата из культуры гриба аспергиллус оризе - оризина. Применение этого препарата позволяет заме­нить до 50% солода несоложеным материалом.

Во Львове и Батуми работают цехи по выработке оризина. В 1971 г. ферментный завод в Вильнюсе начал производить амилолитический бактериальный препарат амилосубтилин.

Проведенные во ВНИИПБПе исследования показа­ли, что бактерии являются перспективными продуцента­ми ферментов для пивоварения.

По данным Н. В. Покровской с соавторами, примене­ние бактериального препарата амилосубтилина даст зна­чительный экономический эффект за счет использования до 40% несоложеного ячменя.

За рубежом теперь вырабатывают разнообразные бактериальные препараты амилазы из бациллус субти-лис (сенная палочка): суперкластазу, амилосубтилин и другие.

Богатым естественным источником инвертазы явля­ются дрожжи, из которых фермент получают путем ав­толиза. Инвертаза осуществляет инверсию сахарозы. Она широко применяется в кондитерской и сахарной промышленности. Ее добавляют в патоку для предотвра­щения кристаллизации.

Протеолитические ферментные препараты. По широ­те использования в технике группа протеаз занимает второе место. Применяются протеиназы животного про­исхождения (трипсин, пепсин, ренин), из растительных источников (папаин, фицин) и из микроорганизмов. Среди последних чаще всего используют протеолитические ферменты плесневых грибов и бактерий.

Протеолитические ферменты, вырабатываемые мик­роорганизмами, и препараты, применяемые в промыш­ИИсти, представляют собой обычно смесь эндопепти-даз (протеиназ) и экзопептидаз.

Продуцентами протеолитических ферментов являют­ся грибы аспергиллы. Наиболее активный комплекс про­теолитических ферментов образуют аспергиллус оризе, аспергиллус флавус, аспергиллус террикола и др.

Протеолитические препараты наиболее широко ис­пользуются в кожевенной промышленности, а также в сыроварении — для замены дефицитного сычужного фермента.

Пектолитические ферментные препараты. Группа пектиназ, получаемых из плесневых грибов, применяет­ся в пищевой промышленности. Наиболее известны два вида пектолитических ферментов, которые в ферментных

препаратах содержатся совместно: пектинэстераза и полигалактуроназа. Продуцентом пектолитических фер­ментов является штамм гриба аспергиллус нигер (пектолитический).

Пектолитические препараты используются в сокоморсовом производстве, в виноделии, при изготовлении безалкогольных напитков и т. д. В результате разруше­ния пектина процесс отжима сока ускоряется и облегча­ется, выход сока увеличивается на 15-25%, он быстрее осветляется и лучше фильтруется.

Цитолитические ферментные препараты. Цитолитические ферментные системы гидролизуют вещества кле­точных стенок (гемицеллюлозы, целлюлозу, пентозаны. целлобиозу и т. д.). Эти ферменты образуются в прора­стающем зерне (солоде), однако не всегда они имеются в достаточном количестве и возникает необходимость до­полнить их вносимыми извне ферментными системами.

Применение цитолитических препаратов в пивоваре­ИИ позволяет использовать повышенное количество не­соложеного сырья. Эти препараты снижают вязкость затора и сусла, ускоряют фильтрацию и осветление пи­ва. Они могут найти широкое применение в других от­раслях: в хлебопечении, виноделии, в сельском хозяйст­ве для повышения питательной ценности кормов и т. д.

Препараты глюкозооксидазы. Глюкозооксидаза при­надлежит к окислительно-восстановительным ферментам и широко распространена у грибов. Наиболее сильными продуцентами фермента являются различные виды пе-нициллов и аспергиллус нигер.

Препараты глюкозооксидазы применяются как про-тивоокислительное средство: связывая кислород, они предотвращают окислительную порчу пищевых продук­тов.

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: