ВЕЩЕСТВА, СПОСОБСТВУЮЩИЕ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОЛЕЗНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ

Целый ряд пищевых продуктов изготавливают в ходе биотех­нологических процессов: хлеб и хлебобулочные изделия, вино, пиво, квас, спирт получают в результате дрожжевого брожения; сырокопчёные колбасы, квашеные овощи, кисло­молочные продукты образуются под действием бактерий, а отдельные виды сыров обязаны своим существованием плес­невым грибам.

Область применения: производства хлеба и х/б изделий, вин, пива, кваса, спирта, сырокончённых колбас, квашенных овощей, кисломолочных продуктов, отдельных видов сыров.

Обмен веществ и развитие клеток микроорганизмов не­возможны без питания. Кроме воды им необходимы углерод, азот, минеральные вещества, микроэлементы, витамины, ами­нокислоты, пиримидины и пурины.

По способности использования источников углерода различают автотрофные и гетеротрофные микроорганизмы. Первые используют в качестве источника углерода углекис­лый газ и органические вещества, которые они могут полу­чать, окисляя неорганические. Гетеротрофным микроорга­низмам требуются органические источники углерода. В пи­щевой промышленности применяются гетеротрофы. Источ­никами углерода им служат моносахариды (глюкоза, фрукто­за, галактоза и др.), дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза, целлобиоза), трисахариды (раффиноза), полисахариды, олиго- и полипептиды, аминокислоты, а также природное сырьё и продукты его переработки (картофель, мука, свёкла, целлюлоза, шрот и др.). В настоящее время в качестве источника уг­лерода в биотехнологии используют гидролизаты крахмала и целлюлозы, сахарную мелассу, спирт и др.

В целом, плесневые грибы растут преимущественно на сахаросодержащих средах, а бактерии — на белоксодержащих

Микроорганизмам, не способным усваивать азот из возддуха, нужны для развития азотсодержащие среды. Обычно N качестве таковых используют производные аммиака, сам ам­миак, мочевину, аминокислоты (глицин, аланин, валин и др,),; пептоны и белковые продукты (например, мясной экстракт)

13 ПРОПЕЛЛЕНТЫ— это газы, выдавливающие пищевые продукты из ёмкости (контейнера, баллончика со спреем, танка или хранилища для сыпучих продуктов). Пропелленты не являются компонентом пищевого продукта, хотя вступают с ним в тесный контакт и, поэтому, обычно рассматриваются как пищевыее добавки (исключение — взбитые сливки из баллончика).

Область применения: взбитые сливки и другие продукты в баллончиках, перемещение сахара-песка, соли и других сыпучих продуктов.

В маленьких ёмкостях используют газы, сжижаемые при низком давлении. Они выдавливают продукт из баллончика в виде пены или аэрозоля. Существуют также двухкамерные устройства, в которых пропеллент не контактирует с пище­вым продуктом.

В хранилищах, при перемещении сахара-песка, соли и других сыпучих продуктов пневмотранспортом, в качестве пропеллента практически всегда выступает воздух. Газ, ис­пользуемый для вьдавливания продуктов из контейнеров, не должен содержать масла, пыли, грибковых спор и влаги.

14 ФЕРМЕНТЫ И ФЕРМЕНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ- биологические катализаторы белко­вой природы, способные во много раз ускорять химические реакции, протекающие в животном и растительном мире.

В пищевой промыш­ленности ферментные препараты представляют собой мульт-энзимные комплексы и, помимо активного белка, содержат различные балластные вещества. Большое число ферментных препаратов получают в промышленном масштабе с исполь­зованием микроорганизмов — активных продуцентов соот­ветствующих ферментов.

Ферментные препараты позволяют значительно уско­рять технологические процессы, увеличивать выход готовой продукции, повышать её качество, экономить ценное сель­скохозяйственное сырьё, улучшать условия труда на произ­водстве.

В технологии пищевых продуктов применяются фермен­тные препараты с амилолитической, протеолитической, липолитической, оксидазной активностью.

Область применения: пивоварение, виноделие, производствр спирта, фруктовых и овощных соков, чая, хлебопечения, производство дрожжей, сыра, творого, мясо- и рыбопродуктов, переработка крахмала, производство белковых гидролизатов, производство инвертного сиропа.

Основной операцией в технологии хлебобулочных изделий является брожение теста, вызываемое дрожжами; его цель — разрыхление теста за счёт диоксида углерода, выделяемого при сбраживании сахаров. В этом процессе амилазы играют исключительно большую роль. Активность амилаз в муке обуславливает её сахарообразующую способность; от неё зависит интенсивность брожения теста, количество остаточных сахаров в нём и, в конечном счёте, качество хлебобулочных изделий

Гидролиз крахмала в сбраживаемые сахара в технологии продуктов брожения (пива и спирта) осуществляется под действием амилаз солода. Для экономии солода в пивоварении применяют несоложёное сырьё. Неблагоприятные изменения и осложнения в процессе приготовления пивного супы на несоложёном сырье можно устранить с помощью ферментных препаратов. Добиться наиболее полного превращения крахмала в сбраживаемые сахара в технологии спирта позволяют грибные амилазы.

Производство фруктозно-глюкозных сиропов: катализатором инверсии сахарозы и полисахариде ж является фермент инвертаза.

При переработке фруктов и овощей широко используются пектолитические ферменты, специфически расщепляющие пектиновые вещества. Основной целью в производстве фруктовых и овощных пюре, соков, в виноделии является расщепление растворимого пектина и его предшественника нерастворимого протопектина, приводящее к разрушению межклеточной структуры и к существенному увеличению сокоотдачи перерабатываемых фруктов и овощей. К ферментам, катализирующим расщепление пектиновых веществ, от­носятся пектинэстеразы, пектиназы и пектинлиазы.

Из протеолитических ферментов, содержащихся в раз­личных органах и тканях животных, широкое применение в пищевой промышленности получили реннин и пепсин. Они способны расщеплять казеин молока и используются в про­изводстве творога и сыра. Из растительных протеаз приме­няют протеазы семян злаковых, папаин, бромелин и фицин. Эти протеазы обладают более широкой специфичностью по сравнению с реннином и пепсином. Их используют в пере­работке мяса, рыбы, в хлебопечении.

Оксидоредуктазы играют большую роль в формировании вкуса, цвета и аромата пищевых продуктов. Некоторые из оксидоредуктаз оказывают отрицательное влияние на пищевые продукты. Глюкозооксидаза позволяет удалять из продукта кислород и глюкозу, предотвращая тем самым окисление. Под действием о-дифенолоксидазы дубильные вещества чайного листа окисляются кислородом воздуха до темноокрашенных соединений, определяющих вкус, цвет и аромат чёрного чая. При этом то же действие о-дифенолоксидазы в макаронных изделиях приводит к их нежелательному потемнению.

Липоксигеназа играет отрицательную роль при хране­нии и переработке зерна, муки, крупы, вызывая их прогоркание. Для предотвращения прогоркания применяют обработ­ку зерна паром.

15 КАТАЛИЗАТОРЫ - это вещества, ускоряющие течение химичес­ких реакций путём снижения энергии активации. Катализа­торы при этом не расходуются и не содержатся в конечном продукте. Они используются в очень малой дозировке.

Область применения: гидрогенизация растительных масел, переэтирификация жиров, разложение перекиси водорода.

Наиболее широко в пищевой промышленности катализаторы используются для отверждения растительных масел. Консистенция масел и жиров в большой степени зависит от степени насыщенности жирных кислот, входящих в состав их глицеридов. Триглицериды жидких масел содержат много остатков ненасыщенных (с двойными связями) кислот, а триацилицериды твёрдых жиров содержат преимущественно насы щенные кислотные остатки. При гидрогенизации жидких масел двойные связи превращаются в простые, и масло отверждается. Чаще всего катализатором этого процесса гидрогенизации является никель (до 25%), нанесённый на пористый материал. Процесс ведут в автоклавах, пропуская очищенный водород через масло в течение нескольких часов при температуре 160...200°С.

Катализаторы необходимы также при переэтерификации жиров, в результате чего из смеси жиров получают жир с определёнными технологическими свойствами. Переэтери-фикацию проводят обычно при температуре от 80 до 200°С в присутствии 0,05-0,3% катализатора (часто этилата натрии или смеси едкого натра с глицерином).

Оксиды магния или меди применяются для ускорении каталитического расщепления перекиси водорода.

16 КАТАЛИЗАТОРЫ ГИДРОЛИЗА И ИНВЕРСИИ - вещества, катализирующие расщепление белков, крахмалов и сахаро­зы. Ими чаще всего являются кислоты: неорганические (со­ляная, серная) и органические (лимонная и др.), щёлочи и ферменты Продукты гидролиза и инверсии необходимы в технологии получения ряда пищевых продуктов; также они могут играть важную роль для их сохранности.

Область применения: производство бульонных кубиков, смесей пряностей, приправ, супов и соусов быстрого приготовления, производство продуктов расщепления крахмала, получение инвертного стропа в кондитерском производстве.

Белковые гидролизаты и аминокислоты, полученные кис­лым гидролизом белка, имеют характерный вкус. Добавленые к пищевому продукту в очень небольшом количестве, oни при­дают ему специфический вкус или усиливают его собственный. Вкус приправ, полученных гидролизом белков, за­висит от состава смеси аминокислот и пептидов. Белковые гидролизаты находят применение в производстве бульонных кубиков, смесей пряностей, приправ, супов и соусов быстро­го приготовления. Сырьём для получения белковых гидролизатов служат: арахис, соевые бобы и другие семена масличных культур, клейковина кукурузы, риса и пшеницы, дрожжи, мо­лочный белок, а также белоксодержащие отходы мясопереработки. В качестве катализатора гидролиза преимущественно используют соляную кислоту (25%).

Огромное значение для пищевой промышленности име­ют продукты расщепления углеводов в присутствии разбав­ленных кислот. В качестве сырья используют крахмалы: куку­рузный, рисовый, пшеничный и картофельный. Продуктами частичного гидролиза являются порошки (декстрины, мальтоолигосахариды, мальтотриоза, мальтоза) и жидкости (глюкозные и мальтозные сиропы).

В качестве катализаторов расщепления углеводов чаще используют соляную и серную кислоты, иногда азотную или уксусную (дозировка — 0,1...0,3% в пересчёте на крахмал). Скорость реакции зависит от соотношения амилозы и амилопектина и от присутствия примесей. Линейные молекулы амилозы гидролизуются гораздо медленнее разветвлённых молекул амилопектина. Разные виды крахмала содержат различное количе­ство примесей: белков, жиров и минеральных веществ. Кукурузный крахмал, содержащий незначительное количество фосфатов, гидролизуется быстрее других, картофельный особенно богат остатками фосфорной кислоты, способными связывать катионы, поэтому гидролизуется труднее кукурузного. Исполь­зование щелочей в качестве катализаторов гидролиза приводит практически только к получению триптофана из белков.

17 ДИСПЕРГИРУЮЩИЕ АГЕНТЫ -мицеллообразующие ПАВ, способствующие образованию устойчивых многокомпонентных коллоидных систем (микродисперсий). Размер частиц дисперсной фазы составляет 10 -100 нм.

Область применения: производство напитков, технологические операции по внесению и распределению несмешивающихся жидкостей и мелкодисперсных порошков.

Среди диспергаторов выделяют солюбилизаторы и инстантизаторы.

Солюбилизаторы способствуют образованию жидких коллоидных систем (микроэмульсий), представляющих собой прозрачные или слегка опалесцирующие жидкости. На­пример, благодаря солюбилизаторам возможно получений прозрачных безалкогольных напитков с использованием эфирных масел или других нерастворимых в воде жидкости или внесение в масла водорастворимых добавок.

Смачивающие агенты (инстантизаторы) способствуют быстрому образованию микродисперсий, то есть ускоряют и облегчают растворение сухих продуктов: сухого молока, сухих сливок, сухих безалкогольных напитков, растворимого кофе и т.п.

18 РАЗРЫХЛИТЕЛИ -это вещества, способные выделять при оп­ределённых условиях газ (обычно — диоксид углерода), с по­мощью которого происходит разрыхление теста и увеличение его объёма. Их добавляют в муку или в тесто. Разрыхли­тели бывают биохимические (дрожжи) и химические (напри­мер, двууглекислый натрий и углекислый аммоний).

Химические разрыхлители представляют собой хими­ческие соединения, способные разлагаться с выделением га­зообразных веществ. Они, как правило, используются для производства мучных кондитерских изделий, т.к. высокое со­держание сахара и жира действует угнетающе на дрожжи.

Следует различать индивидуальные разрыхлители и смесевые пекарские порошки. Индивидуальными разрыхлителя­ми являются химические соединения, образующие при нагре­вании необходимый для разрыхления теста диоксид углеро­да: карбонаты и бикарбонаты натрия и калия, углеаммоний­ные соли.

Пекарские порошки состоят из трёх и более веществ, одно из которых является носителем углекислого газа, другое (одно или несколько) реагирует с первым с вьщелением газа, третье (разделитель) предотвращает их преждевременное взаимо­действие.

Носителем углекислого газа в пекарских порошках прак­тически всегда является бикарбонат натрия. Для его разложения применяют пищевые органические кислоты, например, винную или адипиновую, глюконо-дельта-лактон или кислые соли, например винный камень, кислые орто- или пирофосфаты, а также сульфат алюминия. В пекарских порошках дли домашнего хозяйства обычно используют винный камень и кислый дифосфат натрия.