Использование микроорганизмов в качестве
Регуляторов технологических процессов
Биотехнология использует большое количество видов микроорганизмов, которые имеют существенные различия по морфологии, размерам клеток, отношению к кислороду, потребностям к ростовым факторам, по способности ассимилировать разные компоненты субстрата.
В табл. 3.5 приведены некоторые группы микроорганизмов, используемые для промышленного биосинтеза химикатов.
В основу биотехнологии положена способность микроорганизмов синтезировать определенные продукты в количествах, превосходящих физиологические потребности (сверхсинтез). Микроорганизмы с такими свойствами были привлечены к хозяйственной деятельности человека тысячи лет назад.
Для производства ферментированных продуктов используют специально подобранные и выращенные культуры микроорганизмов. Используя современные методы, возможно подобрать такие штаммы микроорганизмов, которые обладают широким спектром технологических свойств. Ассоциаты микроорганизмов могут быть созданы искусственно или эволюционно (например, кефирные грибки, которые представляют собой симбиоз дрожжей, молочнокислых и уксуснокислых бактерий).
Работы по выделению, идентификации и селекции микрофлоры многих продуктов питания способствуют созданию национальных коллекций и банков микроорганизмов, которые составляют основу культурных микроорганизмов (заквасок). Следует отметить, что выявлены определенные предпочтения в использовании отдельных видов микроорганизмов в разных странах, что объясняется традициями в потребительских вкусах, сложившихся на протяжении многих лет. Закваски, полученные в лабораториях (на биофабриках), являются основой для получения производственных или потребительских заквасок. Потребительские закваски подразделяют на материнские (первичные), промежуточные (вторичные) и производственные (третичные).
|
|
|
Таблица 3.5
Промышленный биосинтез веществ микроорганизмами
| Продуцент | Продукт |
| Дрожжи | |
| Saccharomyces cerevisiae | Этанол, глицерин |
| Kluyveromyces flagilis, Schizosaccharomyces pombe, Kl. lactis | Этанол |
| Candida lipolytica | Лимонная, изолимонная, пировиноградная кислоты |
| Бактерии | |
| Clostridium acetobutylicum | Ацетон, бутанол |
| Cl. thermohydrosulfuricum | Этанол, уксусная, молочная кислоты |
| Cl. thermosaccharolyticum | Глюкоза, ксилоза, этанол, уксусная кислота |
| Lactobacillus delbrueckii | Молочная кислота |
| Микромицеты (плесневые грибы) | |
| Aspergillus niger | Лимонная, щавелевая кислоты |
| As. oryzae | Ферментные препараты (амилаза) |
| As. awamori | Ферментные препараты (пектиназа) |
| Yarrovia lipolytica | Ферментные препараты (липаза) |
По составу микрофлоры основные закваски, применяемые в промышленности, подразделяют на три группы: бактериальные (производство творога, сметаны, простокваши, кислосливочного масла, сыров), грибковые (производство «рокфора» и «камамбера») и смешанные (кефир, кумыс).
|
|
|
К наиболее важным свойствам микроорганизмов относятся: протеолитическая активность, ответственная за стабильность белковых структур; липолитическая и фосфолипазная активность; галактозидазная активность; способность к масштабному образованию диацетила, ацетоина, летучих жирных кислот; скорость и глубина гликолитического распада лактозы до молочной кислоты; способность к продуцированию диоксида углерода и других газов; сорбция кислорода при метаболических реакциях; способность изменять развитие микроорганизмов группы кишечной палочки и маслянокислых бактерий; способность к жизнедеятельности под воздействием поваренной соли; резистентность к фаготипам.
По характеру сквашивания продукты условно делят на две группы: полученные в результате только молочнокислого брожения (простокваша, йогурт) и смешанного - молочнокислого и спиртового (кефир, кумыс).
При молочнокислом брожении на молочный сахар воздействует фермент лактаза, выделяемый молочнокислыми бактериями. Процесс идет через ряд последовательных превращений: расщеплении лактозы на глюкозу и галактозу, которые образуют пировиноградную кислоту, которая восстанавливаясь, образует молочную кислоту. Побочными продуктами данной реакции являются диацетил, углекислота, низкомолекулярные жирные кислоты.
|
|
|
При смешанном брожении на лактозу воздействуют молочнокислые бактерии (образуют молочную кислоту) и дрожжи (расщепляют пировиноградную кислоту на уксусный альдегид и углекислый газ; из уксусного альдегида под действием реакции восстановления образуется этиловый спирт).
Молочнокислые бактерии по способности образовывать в качестве главного продукта молочную кислоту подразделяют на гомоферментативные и гетероферментативные. Гомоферментативные при сбраживании гексоз (глюкозы, фруктозы, маннозы и галактозы), дисахаридов (лактозы, мальтозы, сахарозы) и полисахаридов (декстринов и крахмала) образуют, главным образом, молочную кислоту и незначительное количество фумаровой и янтарной кислот, этилового спирта, летучих кислот и углекислоты.
Гетероферментативные бактерии образуют значительно большее количество уксусной кислоты, этилового спирта, углекислого газа и других побочных продуктов, используя для этих целей до 50 % сбраживаемых углеводов.
|
|
|
По технологии приготовления кефир - единственный кисломолочный напиток, вырабатываемый в промышленных условиях на естественной закваске - грибках, которые представляют собой стойкий симбиоз гетероферментативной микрофлоры - мезофильных молочнокислых и ароматообразующих стрептоккоков, мезофильных и термофильных молочнокислых палочек, уксуснокислых бактерий и дрожжей.
Доказана важнейшая роль молочнокислой микрофлоры в обеспечении качества сыров. Она участвует в подготовке молока к переработке, активно влияет на свертывание молока, определяет уровень активной кислотности сырной массы, стимулирует физико-химические процессы при выработке сыра, сдерживает развитие посторонней микрофлоры, влияет на формирование органолептических показателей продукта.
При выработке сыров основным источником молочнокислой микрофлоры является бактериальная закваска (табл. 3.6). При разработке принципов селекции следует учитывать кислотообразующую способность штаммов, их протеолитическую активность, способность к гелеобразованию, характеристики получаемых сгустков, отношение к температуре, способность к ароматообразованию и взаимоотношения с другой микрофлорой.
Таблица 3.6
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 245; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!