WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОТЕХНОЛОГИИ

В ПИЩЕВОЙ И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

О.В.Мосин

Человек стал пользоваться микробиологическими процессами на ранних этапах цивилизации, применяя их как средство сохранения и консервирования продуктов питания. Примерно за 100 лет до н. э. технология пивоварения приобрела те черты, которые имеет сегодня.

Аналогична история возникновения виноделия, хлебопечения и сыроварения. Древние жители Европы и Азии освоили мастерство сыроварения за несколько столетий до нашей эры. Народы Древнего Востока использовали микроорганизмы, подвергая крахмалсодержащие продукты воздействию микроскопи­ческих грибов. К той же эпохе относится получение кисломолочных продуктов, квашеной капусты, медовых алкогольных напитков и др.

Древние народы использовали способы приготовления хлеба, пива, вина и некоторых других продуктов, которые теперь мы относим к раз­ряду биотехнологических. Кризис охотничьего промысла (хозяй­ства) стал причиной революции в изготовлении продуктов питания. Эта революция началась около 8000 лет назад и привела к изобретению техники земледелия — началу производительного ведения хозяйства (неолит и бронзовый века). В это время формируются цивилизации Месопо­тамии, Египта, Индии и Китая. Первые жители Месопотамии (территория современного Ирака) шумеры создали цветущую в те времена цивилизацию. Они выпекали хлеб из кислого теста, владели искусством готовить пиво. Б этом следовали им ассирийцы и вавилоняне, жившие также в Месопотамии, египтяне и древние индусы. В течение нескольких тысячелетий известен уксус, издрев­ле приготавливавшийся в домашних условиях, хотя о микробах — индукторах этого процесса мир узнал в 1868 г. благодаря работам Пастера.

В те древние времена продукты питания растительного и животного происхождения использовались не только в пищу, но и для лечебных целей. Например, в ассирийской столице Ниневии (8—-7 века до н. э.) была царская библиотека, насчитывавшая более 30 000 клинописных табличек, из которых в 33 имелись сведения о лекарственных средствах и их рецептуре, и в самом городе размещался сад лекарственных растений.

К тому же древнему периоду относятся: получение кисломолочных продуктов, квашеной капусты, медовых алкогольных напитков.

Длительное накопление фактов происходило и в области микологии (от греч. Мукоз — гриб). Сведения о грибах можно найти в источниках древности, а Луций Лициний Лукулл (106 — 56 гг. до н. э.), славившийся богатством, роскошью и пирами("лукуллов пир"), предпочитал всем съедобным грибам кесарев гриб (Amanita cesarea, L.J. Древние народы хорошо знали ржавчину хлебных злаков и головню. В IV — I веках до н. э. были собраны интересные материалы о грибах, нашедшие отражение в работах Аристотеля, Диоскорида, Плиния Младшего, Теофраста.

Перспективы использования продукции биотехнологии в пищевой промышленности (по Н. С. Егорову, А. В. Олескину, В. Д. Самуилову, 1987)

Цистеин, метионин, лизин

Глутамат Глицин, аспартат

Аспартам, тауматин, монеллин

а-Амилаза

Глюкоамилаза Инвертаза Пуллуланаза

Аминокислоты

Повышение питательной ценности белков, в том чис­ле белка одноклеточных

Усиление аромата мясных, рыбных и других изделий Придание кондитерским изделиям и напиткам кис­ло-сладкого вкуса

Олигопептиды

Выработка низкокалорийных, суперсладких веществ

Ферменты

Производство спирта, вин, пива, хлеба, кондитерских

изделий и детского питания

Получение глюкозы, удаление декстринов из пива

Выработка кондитерских изделий

Производство мальтазных (в сочетании с р-амила-

зой) или глюконовых (в сочетании с глюкоамчлазой)

фруктозных сиропов из крахмала

β-Галактозидаза Цел л юл азы

Пектиназа Микробная протеаза

Пепсин, папаин

Фицин, трипсин, браме-

лаин

Липазы

Глюкозооксидаза, каталаза

А, В, В2, В6, В12, С, D, Е,

РР

С, Е

Терпены Гераниол, нерол

Уксусная, бензойная, мо­лочная, глюконовая, ли­монная, яблочная

Освобождение молочной сыворотки от лактозы, приготовление мороженого и др. Приготовление растворимого кофе, морковного дже­ма, улучшение консистенции грибов и овощей, об­работка плодов цитрусов

Осветление вин и фруктовых соков, обработка цитру­совых плодов

Сыроварение, ускорение созревания теста, производ­ство крекеров, улучшение качества мяса Осветление пива

Ускорение процесса маринования рыбы, отделение мяса от костей

Придание специфического аромата сыру, шоколаду, молочным продуктам, улучшению качества взбитых яичных белков

Удаление кислорода из сухого молока, кофе, пива, майонезов, фруктовых соков для их улучшения и удлинения сроков хранения

Витамины Повышение питательной ценности продуктов

Антиоксиданты

и родственные соединения Ароматизаторы

Органические кислоты

Консерванты, ароматизаторы

Ксантаны

Полисахариды

Загустители и стабилизаторы кремов, джемов

ИСТОЧНИКИ ПИЩЕВОГО БЕЛКА

Грибы

Как известно, взрослому человеку при умеренной физической нагрузке ежедневно необходимо с пищей получать около 12,5 кДж (3 тыс. кал). Эту потребность в энергии могут покрыть 75 г сахара. Но пища обеспечивает нас не только калориями. Организму нужен материал для роста и регенерации устаревших клеток и тканей, поэтому пища должна содержать белки, жиры, углеводы и витамины. По самым скромным подсчетам в масштабах планеты дефицит пищевого белка оценивается в 15 млн т в год.

Такими источниками пищевого белка могут быть биомасса грибов. Съедобные грибы являются строго сапрофитными организмами. В ходе эволюции грибы сформировали сложные симбиотиче-ские взаимоотношения с другими обитателями почвы — микроорганизмами и растениями. Это учли биотехнологи, когда в середине 50-х годов начали эксперименты по выращиванию мицелия высших грибов в биореакторе подобно тому, как уда­лось в индустриальных условиях выращивать мицелий микромицетов.

Экспериментаторов увлекло предположение, что вегетативное тело высших грибов (мицелий, грибница) по своим вкусовым и питательным свойствам будет аналогично плодовым телам гриба. В значительной степени это предположение оправдалось, однако выращивание мицелия высших грибов оказалось весьма трудным делом: необходима питательная среда сложного состава, включающая пектины, пептиды, аминокислоты (аргинин, глутаминовую кислоту, аспарагин, метионин и др.), витамины (биотин, фолиевая кислота, рибофлавин и пр.), сахара, комплекс минеральных элементов. Кроме того, чтобы мицелий имел пищевую ценность и свойства грибного деликатеса, он должен иметь вкус и аромат грибов.

Установлено, что аромат и вкус грибов каждого вида обусловлен особым комплексом ароматических веществ, которые грибы в естественных условиях получают либо в чистом виде, либо в виде предшественников из окружающей среды (гумуса почвы), или при помощи симбионтов. Ароматизация мицелия и придание ему высоких вкусовых свойств оказались самой слож­ной задачей. Пока точно не установлены все вещества, опреде­ляющие органолептические свойства грибов, поэтому ароматиза­цию мицелия грибов осуществляют эмпирически, путем добав­ления в питательный субстрат экстрактов корней деревьев, молока, ферментолизатов дрожжей, отвара тыквы, экстрактов пшеничных ростков, сафлорового масла, высших спиртов и дру­гих природных субстратов и химикатов.

Питательную ценность имеет только мицелий истинных съедобных грибов — макромицетов (белый гриб, лисички и др.), в составе которых отсутствуют токсичные вещества. Мицелий условно съедобных грибов (сморчки, строчки, рыжики и др.), плодовые тела которых перед употреблением следует тщательно варить, для пищевых или кормовых целей непригоден.

Несмотря на существенные трудности, эксперименты по выращиванию макромицетов в биореакторе продолжаются. Болгар­ский микробиолог А. Торев вырастил мицелий трутовика (Polyporus squamosus) на мелассной среде и за 24—26 ч культивирова­ния получил в пересчете на СВ 18—20 г мицелия на 1 л среды.

Многие исследователи считают, что в будущем выращивание мицелия макромицетов обеспечит решение проблемы белка в масштабах всей планеты.

Промышленное культивирование мицелия высших грибов пока находится на стадии экспериментов, а мицелий микромицетов уже давно используется в питании человека. В пище жителей Азии и Дальнего Востока доминирует крахмал и не хватает белков. Для обогащения крахмалсодержащих продуктов белками и придания им вкуса мяса в этих странах уже с древних времен на растительных продуктах выращивают специально подобран­ные и естественным путем селекционированные виды плесневых грибов. Характерным элементом восточной кухни является про­дукт под общим названием «темпе». В Индонезии арахисовые или соевые лепешки употребляют в пищу обросшими плесневыми грибами рода Rhisopus. Арахисовое темпе содержит до 40 % белковых веществ и по вкусу напоминает мясные изделия. Япон­ская кухня славится продуктом под названием «нате». Его получают из обросших плесневым грибом Aspergillus oryzae соевых бобов. Продукт имеет характерный острый вкус. В Китае аналогичным способом изготовляют сырообразный деликатес «суфу» (красный творог), используя для этого соевые бобы и некоторые виды плесневых грибов рода Mucor. Незаменимую приправу восточной кухни — соевый соус готовят с использова­нием особых штаммов плесневого гриба Aspergillus oryzae, бактерий Pediococcus soyae, дрожжей Saccharomyces rouxii и некоторых видов дрожжей рода Torulopsis.

Сказанное не охватывает все области использования плесневых грибов в древней и современной кулинарии, но характеризу­ет принципиальные возможности использования микромицетов в качестве источника пищевого белка как в промышленных, так и в домашних условиях.

Съедобные водоросли

Народы Тихоокеанского побережья с давних пор употребляют в пищу морские и океанские водоросли. Жители Гавайских островов из 115 видов водорослей, обитающих в местных океан­ских пространствах, используют в питании 60 видов. В Китае также высоко ценят съедобные водоросли. Особенно ценятся сине-зеленые водоросли Nostoc pruniforme, по внешнему виду напоминающие сливу и по вкусовым качествам причисленные к китайским лакомствам. В кулинарных справочниках Японии встречается более 300 рецептур, в состав которых входят водо­росли. На Дальнем Востоке весьма интенсивно используют водо­росли в пищевых целях и плантации не успевают восстанавли­ваться естественным путем. В связи с этим все чаще водоросли культивируют искусственно, в подводных садах. Выращивание аквакультур — процветающая отрасль биотехнологии. Водоросли используют также в виде сырья для промышленности.

В последнее время внимание специалистов, занимающихся вопросами питания, привлекает сине-зеленая водоросль спирулина (Spirulina platensis и Spirulina maxima), растущая в Африке (оз. Чад} и в Мексике (оз. Тескоко). Для местных жителей спирулина является одним из основных продуктов питания, так как содержит много белка, витамины А, С, D и особенно много витаминов группы В. Биомасса спирулины приравнивается к лучшим стандартам пищевого белка, установленным ФАО. Спи-рулину можно успешно культивировать в открытых прудах или в замкнутых системах из полиэтиленовых труб и получать высо­кие урожаи (примерно 20 г биомассы в пересчете на СВ с 1 м3 в сут).

Дрожжи

Дрожжи — постоянный спутник человека, они используются в разных микробиологических процессах. Однако биомассу дрожжей как источник пищевого белка человек применяет только в экстремальных условиях (во время голода) или в качестве компонента сухого пайка (например, для альпинистов, морепла­вателей). Одна из причин малой популярности дрожжевых блюд является сравнительно толстая клеточная оболочка дрожжей, препятствующая усвоению его организмом.

Наши представления о питательной ценности дрожжей постепенно меняются. Человек хорошо овладел искусством выращива­ния дрожжей в промышленных условиях, биотехнологи освоили технологию выращивания богатой белками биомассы хлебопекар­ных дрожжей Saccharomyces cerevisiae на простых синтетических средах (например, на этиловом спирте микробного или химиче­ского происхождения), а химики разработали способы выделения из дрожжевой биомассы очищенных белковых концентратов. Хлебопекарные дрожжи могут метаболизировать этиловый спирт благодаря наличию в клетках алкогольдегидрогеназы, но рост дрожжей на этаноле имеет множество особенностей. Стимули­рующее действие на этанольные дрожжи в синтетической среде оказывают минимальные добавки аминокислот: глутаминовой (0,07%), аспарагиновой, а также глутатиона (рис. 1). Глута-миновая кислота повышает активность мальтатдегидросеназы (на 140%) и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (на 90%), в то же время снижая активность ЫАДР-зависимой глутаматде-гидрогеназы. Это позволяет предположить, что экзогенная глута-миновая кислота не включается в ЦТК, но оказывает оберегающее действие на метаболиты этого цикла, поскольку расходуется на анаболические цели.

При выращивании хлебопекарных дрожжей на синтетической этанольной среде в лабораторном ферментаторе при непрерывном режиме с добавкой 0,5 % дрожжевого экстракта достигнута концентрация биомассы в пересчете на СВ 8—9 г/л при выходе 70—75% от использованного субстрата. Вместо дрожжевого экстракта можно применять кукурузный экстракт или депротеинизированный сок картофеля.

В некоторых странах Западной Европы развито производство из этанольных дрожжей очищенных белковых концентратов, которые предполагается добавлять в колбасный фарш. В Англии освоено произ­водство пищевого дрожжевого продукта на глюкозе.

У нас и за рубежом ведутся исследования по получению дрожжевых белковых изолятов пищевого назначения.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.