ЭМУЛЬГАТОРЫ И СТАБИЛИЗАТОРЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПУТЕМ

В качестве эмульгаторов — добавок, обеспечивающих возмож­ность образования и сохранения однородной дисперсии двух или более несмешивающихся веществ в пищевом продукте и получаемых биотехнологическим путем, в пищевой промышленности использу­ют фосфолипиды. В ГосНИИсинтезбелок разработана комплекс­ная технология выделения биологически активных веществ из био­массы гриба Blakeslea trispora путем экстракции ацетоном и этанолом в три ступени, позволяющей максимально извлечь липиды всех классов. Согласно разработанной технологии из 100 кг сухой био­массы гриба BL trispora можно получить 8,2 кг фосфолипидов. В ре­зультате энзиматической и химической модификации в промыш­ленности получают различные виды производных фосфолипидов с разнообразными гидрофильно-липофильными характеристика­ми, широко применяемых в пищевой промышленности.

Из стабилизаторов с помощью микроорганизмов получают полимиксан, декстран и другие полисахариды.

Полимиксан — экзополисахарид, продуцируемый штаммом Bacillus polymyxa. Это кислый полисахарид, состоящий из глюкозы (36 %), маннозы (36 %), галактозы (7 %) и глюкуроновой кислоты (21 %), имеющий молекулярную массу 1—10 МДа.

Установлено, что полимиксан является высокоэффективным улучшителем качества хлеба из низкоклейковинной муки: увели­чивает удельный объем хлеба на 26—27 %, отношение Н: d (для подовых изделий) — на 14—25 %, улучшает структуру пористости и эластичность мякиша. Оптимальная дозировка полимиксана — 0,4 % массы муки.

Полимиксан сдерживает процесс накопления сахаров из-за образования комплексов с амилозой крахмала и повышенных значений рН теста. Добавление в тесто полимиксана приводит к образованию гликопротеидов (полимиксанклейковина), препят­ствующих пептидизации белков.

Вязкопластичные характеристики полуфабрикатов с полимиксаном значительно возрастают. Закономерно уменьшаются значе­ния показателей, характеризующих их упругопластичные свойства.

Добавки полимиксана замедляют процесс черствления хлеба, что указывает на перераспределение влаги внутри мякиша в сто­рону более сильно связанной.

Изучено влияние полимиксана на стабилизацию тыквенного сока с мякотью. Тыквенный сок с мякотью — чрезвычайно полез­ный напиток, содержащий комплекс витаминов, микроэлементов, пектиновых веществ, пищевых волокон, — представляет собой двухфазную систему с непривлекательным для потребителя внеш­ним видом.

Полимиксан позволяет получить гомогенный и стабильный в течение продолжительного времени тыквенный сок.

Декстран из Leuconostocmesenteroidesв настоящее время ши­роко используют в качестве стабилизатора в кондитерской про­мышленности и при производстве мороженого.

Особое внимание привлекают метилотрофные бактерии — проду­центы экзополисахаридов. Выделенная из метанолутилизирующего ассоциата облигатная метилотрофная бактерия Methylophillus sp. В-7741 при 28...30 °Си рН 7 продуцирует 0,7—3 г/дм³ экзополиса-харида. Он состоит из углеводных остатков D-глюкозы, D-галакто-зы (соединенных β(1→4)-связями) и L-рамнозы в соотношении, близком к 1:1:1. Вязкость 0,24%-го раствора экзополисахарида, обладающего псевдопластичными свойствами, — 84 сП.

Возможно использование в пищевой промышленности структурообразователей, получаемых непосредственно из биомассы мик­роорганизмов.

Пищевые структурообразователи получают путем последова­тельного экстрагирования биомассы микромицетов Mortierella reti­culate, М. nantahalensis, М. sclerotiella, Pythium ultimum, P. coloratum, Saprolegnia parasitica и др. неполярным экстрагентом, например инертным газом, СО₂, оксидом азота (II), метаном в надкритичес­ком состоянии, водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой с последующим объединением первого экстракта с твер­дым остатком. Полученный таким образом продукт содержит в основном хитозан и высшие жирные кислоты, в большинстве пред­ставленные полиненасыщенными, в которых доминируют эйкозаполиеновые кислоты. Используемые при экстрагировании щелочь и кислота, а также их соль могут быть обнаружены в составе про­дукта только в виде следов и только в случае проведения экстраги­рования настаиванием при малом гидромодуле.

Полученный продукт в концентрациях до 0,5 % стабилизирует взвешенную твердую фазу в жидких продуктах и эмульсии, не вы­зывая заметного увеличения вязкости. В больших концентрациях приводит к нарастанию вязкости, а затем к желированию при кон­центрациях около 1,2 %.

Продукт не имеет ярко выраженных вкуса и запаха, поэтому может быть использован в составе напитков и соков с мякотью, эмульсионных соусов, теста, сбивных кондитерских и колбасных изделий, желе и студней. В качестве побочного эффекта зафик­сировано антиоксидантное действие структурообразователя при тепловой обработке и хранении продуктов, которое, вероятно, объясняется значительным содержанием ненасыщенных жирных кислот, а также витаминная активность.

 

 

22.7. БЕЛКОВЫЕ КОНЦЕНТРАТЫ ИЗ БИОМАССЫ МИКРООРГАНИЗМОВ

Специалисты Института питания, РАМН считают наиболее применимыми для массового неконтролируемого питания высокоочищенные препараты, такие, как белковые концентраты и изоляты. При этом по химическому составу белковые концентра­ты из биомассы микроорганизмов должны содержать не менее 60 % белка, не более 1 % липидов и не более 2 % нуклеиновых кислот, углеводы не нормируются.

Белковые изоляты должны содержать не менее 80 % белка, не более 1 % липидов, не более 2 % нуклеиновых кислот и не бо­лее 5 % углеводов.

Технологические различия при производстве белковых кон­центратов и изолятов сводятся к тому, что при получении кон­центратов частично разрушают клеточную оболочку и извлекают нежелательные компоненты, в первую очередь нуклеиновые кис­лоты и липиды, белок и углеводы остаются в клетке. При получе­нии белковых изолятов обычно полностью разрушают клеточную оболочку и экстрагируют белок и большинство внутриклеточных компонентов, затем проэкстрагированный белок освобождают от сопутствующих веществ.

Необходимость получения очищенных белковых продуктов обусловлена предъявляемыми к ним требованиями. Во-первых, очистка белка должна обеспечивать необходимую продолжитель­ность хранения. В этом отношении важно удалить реакционно-способные и легкоокисляемые компоненты, прежде всего ли-пиды. Взаимодействие продуктов окисления липидов и белков приводит к падению питательно-физиологических показателей продукта, а именно растворимости, интенсивному развитию окраски, снижению пищевой ценности (в основном за счет де­струкции остатков лизина и метионина в белках). Другой при­чиной ограничения содержания микробного жира в готовых продуктах является то, что липиды микроорганизмов отличаются по химическому составу от липидов традиционных продуктов пи­тания растительного и животного происхождения и, как показали медико-биологические испытания, могут проявлять токсичность. Во-вторых, белковые продукты должны быть очищены от токси­ческих компонентов, например нуклеиновых кислот, неконтро­лируемое поступление которых в организм человека может спо­собствовать возникновению заболеваний, связанных с отложени­ем уреатов во внутренних органах. Однако нуклеиновые кислоты в небольших количествах содержатся во многих продуктах, напри­мер в сыре, мясе, рыбе, горохе, и способствуют усилению вкуса определенных продуктов и устранению неприятного запаха.

В процессе обработки биомассы может происходить ухудшение качества белка в результате следующих процессов:

• уменьшения содержания незаменимых аминокислот;

• снижения доступности аминокислот; .

• образования D-изомеров аминокислот;

• образования неспецифических аминокислот.

Известно, что потребность организма человека в отдельных аминокислотах весьма различна и в принципе существует соотно­шение аминокислот, наилучшим образом отвечающее его конст­руктивным и функциональным потребностям. Это соотношение рассматривается как оптимальное, его еще называют идеальной аминограммой.

В нативном состоянии белок биомассы микроорганизма обыч­но хорошо сбалансирован, за исключением лишь серосодержащих аминокислот, аминокислотный скор которых составляет 70— 80 %. Поэтому их называют первыми лимитирующими амино­кислотами.

Наиболее чувствительны к условиям обработки биомассы цистеин, метионин, тирозин, фенилаланин и триптофан. При этом серосодержащие и ароматические аминокислоты разрушаются в сильнощелочных условиях, а триптофан — в сильнокислых.

Обработка дрожжевой биомассы при рН > 10, температуре 40 °С в течение 1 ч приводит к снижению аминокислотного скора по серосодержащим практически до 0, а по ароматическим — до 20 %.

Частным случаем снижения содержания незаменимых амино­кислот является снижение их доступности. В первую очередь это относится к лизину.

Практически показано, что обработка белка в сильнощелочных условиях при повышенных температурах приводит к блокирова­нию е-аминогруппы лизина и снижению его доступности. При этом в бактериальной биомассе содержится меньше доступного лизина, чем в дрожжевой.

Обработка микробной биомассы в сильнощелочных условиях наряду с уменьшением содержания незаменимых аминокислот приводит к образованию неспецифических аминокислот, таких, как лизиноаланин. При обработке белка дрожжей при рН 12 обра­зуется около 5 % неидентифицируемых аминокислот, являющихся продуктами химической трансформации наиболее неустойчивых в щелочной среде аминокислот: лизина, фенилаланина, тирозина, цистеина и метионина.

Известно, что реакция рацемизации катализируется как гидроксильной группой, так и ионами водорода. Однако гидроксильная группа в качестве катализатора на порядок более эффек­тивна. В результате этого 3-часовая экспозиция микробного белка при рН 12 приводит к образованию от 10 до 30 % D-изомеров. При этом по степени рацемизации аминокислоты располагаются в следующий ряд: Asp > Ala > Phe > Glu > Met. Вопрос о специфи­ческой токсичности D-аминокислот изучался многими авторами. Показано, что наибольшей токсичностью обладают белки, содер­жащие D-аспарагиновую кислоту или более чем одну D-аминокислоту.

Таким образом, для сохранения нативного аминокислотного состава биомассу микроорганизмов следует обрабатывать или в слабощелочных условиях при рН 7—10, или в кислой среде.

Стадия экстракции липидов. Эта стадия одинакова для процес­сов получения белковых концентратов и изолятов.

Принципиальная возможность использования того или иного способа отделения белковой системы от липидов в значительной степени определяется фракционным составом последних и состо­янием в системе. Так, липиды молока имеют достаточно простой состав (97 % триглицеридов), находятся в эмульгированном состо­янии и могут быть отделены простым сепарированием.

Растительные липиды, например входящие в состав соевых бо­бов, имеют более сложный фракционный состав и более прочно связаны с белками. Поэтому основные принципы обезжиривания соевой муки основаны на обработке органическими растворителя­ми, например гексаном или пищевым бензином.

Микроорганизмы имеют очень сложный фракционный состав липидов, в том числе могут содержать до 50 % наиболее реакционноспособных фосфолипидов. Поэтому для экстракции микробных липидов используют в основном полярные органические раство­рители, такие, как метанол, этанол, изопропанол.

Разработано несколько способов разделения белков и липидов без использования органических растворителей. Очень перспек­тивной, в частности, является экстракция сжиженными газами, например диоксидом углерода или хладонами. Эти вещества не­горючи и разрешены к применению в пищевой промышленности.

При экстракции белка из микробной биомассы липиды обычно соэкстрагируются с ним в солюбилизированном состоянии. При добавлении в полученную водно-белковую систему мочевины и комплексонов, подавляющих ассоциацию молекул белка и белково-липидные взаимодействия которых опосредованы катионами металлов, липиды, концентрируемые в верхней части системы, удаляют путем сепарирования.

Способы удаления нуклеиновых кислот. Способы, используемые при производстве белковых концентратов, могут быть разделены на две группы: химические и ферментативные.

Химические способы денуклеинизации основаны на кислотном или щелочном гидролизе нуклеиновых кислот клетки, переходе продуктов гидролиза в водную среду и дальнейшем отделении.

Кислотную обработку биомассы обычно проводят при рН 0,5—5, температуре 20... 50 °С в течение от 20 мин до 2 ч, иногда в присут­ствии спирта, тогда как щелочная обработка осуществляется при рН 7—10,5, температуре 25...65 °С в течение 10—16 ч.

Наиболее известный ферментативный способ денуклеиниза­ции — метод так называемого теплового шока, основанный на вы­держивании суспензии биомассы при повышенной температуре (50...70 °С) в течение от 30 мин до 3—4 ч, в ходе которого нуклеи­новые кислоты разрушаются, а продукты их распада переходят в водную среду, которую затем отделяют. Механизм этого процесса состоит в том, что при такой выдержке активируются эндонуклеазы и в начальный момент обработки происходит развертывание нуклеиновых кислот внутри клетки, в результате чего они стано­вятся более реакционноспособными по отношению к ферментам. Конечное содержание нуклеиновых кислот в концентрате при та­кой обработке не превышает 1,5 %. Известны и иные методы, в частности обработка биомассы экзонуклеазами позволяет полу­чить продукт с остаточным содержанием нуклеиновых кислот не более 0,5 %.

 

Наиболее известным процессом получения белкового концент­рата из биомассы микроорганизмов является процесс, разработан­ный фирмой «Уде-Хехст» (Германия) (рис. 22.7).

Полученный по этой схеме готовый продукт содержит до 90 % белка, не более 0,5—3,5 % липидов, 0,5—4,5 % нуклеиновых кислот.

Представленная схема является комплексной, поскольку наряду с белковым концентратом в едином процессе получают биолипиды (после выпарки) и препарат, представляющий смесь пептидов и нуклеотидов.

Неполным вариантом получения белкового концентрата явля­ется процесс получения денуклеинизированной биомассы бакте­рий Methylophilus methylotrophus, предложенный фирмой ICI (Ве­ликобритания) (рис. 22.8). Согласно схеме биомассу бактерий подвергают водной обработке, в результате чего получают денуклеинизированную биомассу с содержанием нуклеиновых кислот не более 3 % и экстракт РНК. После сепарации концентрат подается на сушку, а из водной фазы выделяется РНК (преципитат 70—90%-й чистоты). РНК гидролизуется ферментами (например, фосфодиэстеразой) для получения 5'-нуклеотидов (интенсификаторы вкуса) для фармацевтической и косметической промыш­ленности.

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 990; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!