Контрольная работа по основам современной пищевой биотехнологии

Кемеровский технологический  институт пищевой  промышленности 
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По  основам современной пищевой биотехнологии

студента  Елисеевой Марианны Александровны

группы     ЭТз-61  шифр  065720

Работа  выполнена по методическому указанию:

Г.А.Гореликова «Основы современной пищевой

биотехнологии», учебное пособие.

год издания 2004 
 
 
 
 
 

Кемерово 2011

Вариант 10

      1. Особенности стадии выделения  и очистки в зависимости от  целевого продукта. Продукты микробного брожения и метаболизма……………….3

      2. Применение заквасок в производстве кисломолочных продуктов, пороки заквасок……………………………………………………………….6

      Список  литературы…………………………………………………….9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1. Особенности стадии  выделения и очистки  в зависимости  от целевого продукта. Продукты микробного  брожения и метаболизма.  

     Стадия  выделения продукта существенно  зависит от того, накапливается продукт  в клетках или он выделяется в  культуральную жидкость, или же продуктом является сама клеточная масса. Разделение биомассы и культуральной жидкости - сепарация - осуществляется несколькими методами. Если целевым продуктом является биомасса клеток, применяют следующие методы выделения: отстаивание, фильтрация, флотирование, сепарирование и т.д. (механические способы); выпаривание и сушка (физические способы).

     Фильтрация– простой и широко применяемый процесс разделения твердых частиц и жидкости, скорость которого зависит от пористости фильтрующего материала и давления. Фильтрование при помощи вакуумных насосов существенно ускоряет процесс.

     Флотирование  применимо для выделения дрожжевых клеток. Процесс флотирования клеток осуществляется путем вспенивания культуральной жидкости. Вместе с пеной из культуральной жидкости удаляется и основная масса дрожжей. Сепарирование осуществляют в сепараторах, в которых на клетки действует центробежная сила, отбрасывающая клетки к периферии сосуда, а культуральная жидкость будет собираться в центре сепаратора. Этот процесс протекает гораздо быстрее, чем отстаивание клеток под действием силы тяжести.

     Если  целевой продукт содержится в  самих клетках, то проводят разрушение клеток - дезинтеграцию – физическими, химическими и ферментативными методами.

     К физическим методам можно отнести разрушение клеток под действие ультразвука, замораживания-оттаивания, баллистическую дезинтеграцию. Баллистическая дезинтеграция клеток осуществляется в мельницах, куда помещают суспензию клеток и вспомогательные мелющие вещества: песок, стеклянные или полимерные шарики.

     К химическим методам дезинтеграции относят разрушение клеток с помощью толуола, бутанола и других химических соединений.

     При использовании ферментативной дезинтеграции клеток используют ферменты, способные разрушать определенные структурные компоненты клеточных стенок микроорганизмов. Например, для разрушения бактериальных клеток применяют лизоцимы яиц, бактерий, актиномицетов или грибов. Для разрушения дрожжей и плесневых грибов используются фосфоманназа и бета-глюконаза или применяют автолиз. Автолиз – разрушение клеток дрожжей или плесневых грибов под действием собственных гидролитических ферментов. Для этого суспензию клеток инкубируют при 35-45 ˚С.

     Выделение продукта из культуральной жидкости или гомогената разрушенных клеток проводят путем его осаждения, экстракции, кристаллизации или сорбции.

     Осаждение в виде нерастворимых солей производят путем добавления химического осадителя в эквимолярных количествах. Применяют при получении лимонной, молочной кислоты.

     Экстракция  – добавление к раствору экстрагента (растворителя), который поглощает целевой продукт. Затем эмульсию разделяют и выделяют целевое вещество. Используют при получении витаминов, антибиотиков.

     Кристаллизация  – после предварительной обработки  культуральной жидкости и выпаривания при охлаждении осуществляют кристаллизацию. Данный метод выделения и очистки используется при получении глутаминовой, итаконовой и других кислот.

     Затем выделенный продукт концентрируют  центрифугированием, ультрафильтрацией, выпариванием или обратным осмосом.

     Центрифугирование – расслоение раствора с частицами  бόльшей плотности на осадок и  надосадочную жидкость при воздействии центробежной силы.

     Ультрафильтрация  – обработка раствора на мембранных фильтрах с определенным размером пор (то есть разделение веществ на фракции по размерам их молекул). Применяется для ферментов и других белков.

     Очистка целевого продукта

     Эта стадия необходима при получении  очищенного целевого продукта, например, ферментных препаратов степени очистки  более двухкратной. Эта стадия приводит к росту себестоимости получаемого целевого продукта.

     Для очистки ферментов применяют  избирательную  сорбцию (связывание) каолином, трифосфатом кальция, гидроксидом алюминия и другими адсорбентами. Таким образом проводят сорбцию либо фермента, либо балластных белков, которые затем разделяют центрифугированием. Фермент из сорбента отделяют раствором фосфатного буфера.

     На  последнем этапе продукт отделяют от примесей, концентрируют и стабилизируют. После стабилизации продукта в зависимости  от того, каким должен быть конечный продукт: сухим или жидким, его обезвоживают или сразу упаковывают и отправляют на хранение и далее - потребителю.

     К продуктам микробного брожения и  метаболизма относятся первичные  метаболиты, вторичные метаболиты, ферменты и сама клеточная биомасса (так называемые белки одноклеточных микроорганизмов).

     Первичные метаболиты – это низкомолекулярные соединения (молекулярная масса менее 1500 дальтон), необходимые для роста микробов; одни из них являются строительными блоками макромолекул, другие участвуют в синтезе коферментов. Среди наиболее важных для промышленности метаболитов можно выделить аминокислоты, органические кислоты, пуриновые и примидиновые нуклеотиды, витамины и др. Исходными штаммами для промышленных процессов служат природные организмы и культуры с нарушениями регуляции синтеза этих метаболитов, так как обычные микробные клетки не производят избытка первичных метаболитов.

     Вторичные метаболиты – это низкомолекулярные  соединения, образующиеся на более  поздних стадиях развития культуры, не требующиеся для роста микроорганизмов. По химическому строению вторичные метаболиты относятся к различным группам соединений. К ним относят антибиотики, алкалоиды, гормоны роста растений, токсины и пигменты.  
 
 
 
 
 

      2. Применение заквасок  в производстве  кисломолочных продуктов,  пороки заквасок.

     Применение  заквасок в производстве кисломолочных продуктов

     Закваска  – основной источник внесения желаемой микрофлоры в молоко при производстве кисломолочных продуктов. Закваска является чистой посевной культурой микроорганизмов. При внесении закваски молоко обогащается микрофлорой, производящей сквашивание молока и способствующей накоплению вкусовых и ароматических веществ.

     Для заквашивания молока и сливок издавна  применяли простоквашу или сливки высокого качества. В качестве естественных заквасок использовали пахту, сквашенные сливки или кислое молоко. Они не гарантировали получение продукта высокого качества, так как содержали различные микроорганизмы и часто загрязнялись посторонней микрофлорой, вызывающей порчу продукта. Бактериальные закваски в промышленном масштабе впервые стали применять в маслоделии в конце прошлого столетия.

     В молочной промышленности используются закваски, полученные из чистых культур микроорганизмов, которые готовят в специальных лабораториях. Состав микрофлоры подбирают таким образом, чтобы обеспечить для каждого вида продукта свойственный ему запах, вкус, консистенцию.

     В молочной промышленности применяют  в основном жидкие закваски и закваски, высушенные способом сублимационной сушки; сухие, жидкие и подвергнутые глубокому  замораживанию бактериальные концентраты, бактериальные препараты. Срок хранения сухих заквасок, бактериальных препаратов и концентратов составляет 3-4 месяца, жидких заквасок – 10 суток (в условиях холодильника).

     Основные  правила приготовления  заквасок

     Закваску  готовят на цельном  или обезжиренном молоке хорошего качества, которое стерилизуют при температуре 121 °С с выдержкой 15-20 минут (при приготовлении лабораторной закваски) или пастеризуют при 92-95 °С с выдержкой 20-30 минут (при приготовлении производственной закваски). Сразу после термической обработки молоко охлаждают до температуры заквашивания и вносят в него закваску в количестве 1-3 % в зависимости от условий производства. В результате биохимических процессов в молоке происходит образование белого сгустка, частично расщепляются белки молока, формируется вкус и аромат продукта. При приготовлении лабораторной закваски проводят несколько последовательных пересевов каждые сутки в возрастающие объемы (1:10) до доведения объема, необходимого в производстве.

     После каждого пересева и перед выпуском в производство закваску контролируют по органолептическим, химическим и микробиологическим показателям.

     Пороки  заквасок

     В заквасках могут быть различные  пороки. Так, в заквасках, состоящих  из мезофильных молочнокислых стрептококков, одним из наиболее распространенных пороков является развитие термоустойчивых молочнокислых палочек. Он возникает в результате нарушения режимов пастеризации, неэффективного охлаждения готовой закваски.

     Закваски  для масла и сыра нередко имеют  сниженную способность к образованию аромата, что может быть связано с качеством исходной закваски, содержащей недостаточное количество ароматобразующих стрептококков; качеством молока; нарушением температурного режима сквашивания; недостаточной продолжительностью созревания.

     Снижение качества заквасок может быть связано с развитием бактериофагов, наличием в молоке ингибирующих веществ. Иногда в закваске для сметаны, реже – для творога, появляется тягучесть. В случае появления этого порока данную закваску заменяют закваской из другой партии и тщательно следят, чтобы не снижалась температура сквашивания.

     В заквасках, состоящих из термофильных молочнокислых стрептококков, чаще всего наблюдается развитие термоустойчивых  молочнокислых палочек, а также  возникновение излишней тягучести.

     В многокомпонентных заквасках пороки, как правило, обусловлены нарушением условий культивирования кефирных грибков. Одним из наиболее распространенных пороков является ослизнение кефирных грибков и появление тягучести в грибковой закваске уксуснокислых бактерий. Распространен порок, выражающийся в снижении активности кефирной закваски. Он возникает в результате накопления в закваске молочнокислых палочек, которые, повышая кислотность, подавляют развитие молочнокислых стрептококков - активных кислотообразователей.

     Чрезмерное  увеличение дозы вносимой закваски приводит к повышению кислотности молока и получаемого продукта. Недостаточное  внесение заквасочных культур может приводить к нарушению биохимических процессов в сырной массе, и активизации посторонней, технически вредной микрофлоры, что в результате увеличивает вероятность появления горечи, нечистоты и других пороков вкуса и запаха.

     При переработке молока с механической загрязненностью, применении молока с  низкой первоначальной кислотностью, слабом молочнокислом процессе увеличивают дозы вносимых заквасочных культур. Однако чрезмерное увеличение дозы вносимой закваски не способствует увеличению объема действующей микрофлоры, а приводит к повышению кислотности молока и получаемого продукта. Недостаточное внесение заквасочных культур может приводить к нарушению биохимических процессов в сырной массе, а отсутствие конкуренции – к активизации посторонней, технически вредной микрофлоры, что в результате увеличивает вероятность появления горечи, нечистоты и других пороков вкуса и запаха.