Введение (стр. 4 )

2 Производство молочных продуктов.

3 Производство хлебопродуктов.

4 Бродильные производства, получение белковых продуктов, пищевых добавок и ингредиентов.

1. Роль биотехнологии в получении пищевых продуктов

Производство пищевых продуктов и напитков основано на переработке сырья, в основном поставляемого сельским хозяйством.

Все органические вещества, применяемые в пищевой промышленности, могут использоваться микроорганизмами. Это говорит о ключевой роли микробиологии при производстве продуктов питания: здесь микроорганизмы могут играть и положительную, и отрицательную роль. Последняя более выражена: не случайно меры предосторожности против нежелательной деятельности микробов занимают такое важное место при производстве пищи и ее потреблении.

Размножение микробов может вызвать нежелательные изменения качества пищевых продуктов или их внешнего вида. При этом нередко образуются вещества, обладающие токсическим действием. Порча пищи и связанные с этим экономические убытки весьма нежелательны, однако наиболее опасным следствием размножения микробов в пищевых продуктах является образование токсинов.

Некоторые микроорганизмы при подходящих условиях образуют токсины, вызывающие серьезные заболевания или даже смерть.

Существует две разновидности биотехнологии, различающиеся по ценности получаемых продуктов и по масштабу их производства:

1.  Биотехнология маломасштабного производства;

2.  Биотехнология крупномасштабного производства (табл.1).

При производстве пищевых продуктов нужен большой выход продукта и простая технология. По этим причинам главными в биотехнологии пищевой промышленности являются методы крупномасштабного производства продуктов.

Спектр продуктов питания, получаемых при помощи микроорганизмов, обширен: от вырабатываемых с древних времен за счет брожения хлеба, сыра, йогурта, вина и пива до новейшего вида пищевого продукта – грибного белка микопротеина. Микроорганизмы при этом играют важную роль: используются продуцируемые ими ферменты или другие метаболиты, с их помощью сбраживается пищевое сырье, а некоторые из них выращиваются для непосредственного потребления. В пищевой промышленности для осуществления процессов применяют как чистые культуры микроорганизмов, так и дикие формы, содержащиеся в значительном количестве в сырье, которые размножаются при создании надлежащих условий. Последний способ особенно характерен для традиционных бродильных производств, зародившихся во времена, когда о микробах еще ничего не знали. В промышленном производстве такие процессы обычно ведутся под гораздо более строгим контролем. Особенно это относится к выбору штамма и чистоте культур используемых микроорганизмов.

Таблица 1. Способы биотехнологического производства

	Маломасштабное производство	Крупномасштабное производство
Объем установки	100-1000 л	10 000 л
Стоимость продукции	Высокая	Невысокая
Тип продукции	Для медицины, фармацевтической промышленности, высокоспециализированная	Предметы потребления, малоспециализированная
Основные направления биотехнологических исследований и разработок	Генетические манипуляции	Технология ферментации
Стоимость научных исследований и развития	Повышенная	Пониженная

До недавнего времени биотехнология использовалась в пищевой промышленности с целью усовершенствования освоенных процессов и более умелого использования микроорганизмов, но будущее здесь принадлежит генетическим исследованиям по созданию более продуктивных штаммов для конкретных нужд, внедрению новых методов в технологии брожения.

Таким путем можно повысить выход и качество выпускаемой продукции и освоить производство новых ее разновидностей.

2. Производство молочных продуктов

В пищевой промышленности ферментацию применяют главным образом для получения молочных продуктов. В сквашивании молока обычно принимают участие стрептококки и молочнокислые бактерии; лактоза при этом превращается в молочную кислоту. Путем использования иных реакций, которые сопутствуют главному процессу или идут при последующей обработке, получают и другие продукты переработки молока: сметану, йогурт, сыр и др. Свойства конечного продукта зависят при этом от характера и интенсивности реакций ферментации.

В молоке при ферментации могут протекать шесть основных реакций, и в результате образуются молочная, пропионовая или лимонная кислота, спирт, масляная кислота или же происходит газообразование. Главная цель этих реакций – образование молочной кислоты. На ней основаны все способы ферментации молока. Лактоза молока гидролизуется при этом с образованием галактозы и глюкозы. Обычно галактоза превращается в глюкозу еще до сквашивания. Имеющиеся в молоке бактерии преобразуют глюкозу в молочную кислоту.

Различные процессы ферментации молока проводятся в контролируемых условиях. В течение многих тысячелетий они осуществлялись при участии бактерий, исходно присутствующих в молоке. В наше время для этого используют разнообразные закваски, позволяющие получать молочные продукты нужного качества и типа. Применяющиеся при этом культуры бактерий могут представлять либо один какой-то штамм определенного вида, либо несколько штаммов или видов.

Коммерческие культуры-закваски состоят из бактерий, образующих молочную кислоту и пахучие вещества (табл.2).

Один из древнейших способов, основанных на ферментации молока – сыроварение. При производстве сыра сохраняется питательная ценность молока. Известны самые разнообразные сыры – от очень мягких до твердых. Различия между ними определяются тем, что все натуральные мягкие сыры содержат много воды (50-60%), а твердые – всего лишь 13-34%. Хотя свойства сыров разнообразны, в процессе выработки всех их есть много общего. Первый этап – это подготовка культуры молочнокислых бактерий и засев ею молока. Затем молоко створаживают, для чего обычно применяют фермент ренин. После отделения водянистой жидкости (сыворотки) полученную творожную массу подвергают термообработке и прессуют в формах. Далее сгусток солят и ставят на созревание.

Древним продуктом, получаемым путем ферментации является

Таблица 2. Функциональная роль некоторых бактерий,

используемых при переработке молока

Культура	Функция	Использование
1	2	3
Propionlbacterium Р. shermanii Р. petersonii	Формирование вкуса, об­разование глазков	Производство швейцар­ ского сыра
Lactobacillus L. easel L. helveticus L. bulgaricus L. lactis	Образование молочной кислоты	Созревание, закваска, для швейцарского сыра, производство сы­ров типа швейцарского
Leuconostoc L. dextranicum L. citrouorum	Образование вкусовых веществ из лимонной кислоты (главным об­разом диацетила)	Производство сметаны, сливочного масла, заквасок
Streptococcus S. thermophilus S. lactis S. cremoris	Образование молочной кислоты	Производство йогурта и швейцарского сыра; закваски для сыров

йогурт. После термообработки молоко заквашивают добавлением 2-3% закваски йогурта. Главную роль здесь играют бактерии Streptococcus thermophillus и Lactobacillus bulgaricus. Для получения желаемой консистенции продукта, вкуса и запаха эти организмы должны содержаться в культуре приблизительно в равных количествах.

Кислоту в начале заквашивания образует в основном Streptococcus thermophillus. Смешанные закваски нужно часто обновлять, поскольку повторные пересевы неблагоприятно сказываются на соотношении видов и штаммов бактерий.

Из молочных продуктов проще всего получать масло. В зависимости от сорта производимого масла используют сливки с концентрацией от 30 до 40 %. При их сбивании образуется масло.

При производстве масла для улучшения вкуса и лучшей сохранности используют особые культуры бактерий. Улучшение вкуса было достигнуто путем создания специальных штаммов бактерий, отобранных по способности синтезировать нужные вещества, влияющие на вкус. Первыми для этой цели были использованы штаммы Streptococcus lactis и близких видов, а затем – смешанные культуры.

3. Производство хлебопродуктов

Для производства хлеба применяют в основном дрожжи Saecharomyces cerevisiae. Обычно их растят в ферментерах периодического действия.

В простейшем случае готовят тесто, смешивая при комнатной температуре муку, воду, дрожжи и соль. При замесе слои теста перемещаются, создаются условия для образования пузырьков газа и подъема теста. Замешанному тесту дают возможность «подойти», а затем режут на куски нужного веса, формуют и выдерживают во влажной атмосфере. При выдержке образовавшиеся газовые пузырьки заполняются углекислым газом. Он выделяется в ходе анаэробного сбраживания глюкозы и мальтозы муки. Помимо углекислого газа при анаэробном брожении образуются разнообразные органические кислоты, спирты и эфиры. Все они влияют на формирование вкуса хлеба. Поднявшееся тесто выпекают. В ходе этого термического процесса крахмал желатинизируется, дрожжи погибают и тесто частично обезвоживается.

При выпечке некоторых сортов хлеба из пшеничной муки к тесту добавляют предварительно сброженную смесь ржаной муки и воды, заквашенную смешанной культурой лактобактерий. Содержащаяся в этой закваске кислота придает хлебу особый вкус.

4. Бродильные производства, получение белковах продуктов, пищевых добавок и ингредиентов

Одно из древнейших бродильных производств – получение напитков путем спиртового брожения. Первыми из таких напитков были вино и пиво.