Роль бактерий в пищевой промышленности

Бактерии, строение и роль в пищевой промышленности

Роль бактерий в пищевой промышленности

В мире микроорганизмов бактерии по численности (около 4000 видов) и разнообразию осуществляемых ими химических превращений занимают ведущее место. Большинство бактерий — это одноклеточные организмы, но имеются и многокле­точные. В строении бактериальной клетки выделяют 2ст-ры – внешнюю и внутреннюю.

Во внешней структуре выделяют 1)клеточная стенка – поверхностный слой,расположенный снаружи от цитоплазматической мембраны;выполняет защитную и опорные функции,придает клетке постоянную форму,основным компонентом клеток явл.муреин.2)капсула – временный компонент клетки. 3)слизистые выделения.

4)чехол 5)жгутики – придаточные структуры,органы движения; расположение их различно – на одном, 2-х концах клетки, по всей ее пов-ти.6) ворсинки – необходимы для прикрепления бактерии к субстрату. К внутренней ст-ре относят 1) ЦПМ – ограничивает содержимое клетки от внешней среды,явл-ся главным барьером для проникновения веществ внутрь клетки.

У прокариотическойклетки- явл-ся местом локализации ферментов.ЦПМ представляет со­бой белково-липидный комплекс, состоящий из белков, липидов и небольшого количества углеводов. В ней имеются поры, через которые в клетку поступают питательные ве­щества и выводятся конечные продукты обмена веществ.

2)нуклеотид – эквивал–нт ядра, располаг-ся в центре в виде двунитевой ДНК и плотно уложен наподобие клубка. 3) рибосомы – центры синтеза белка в клетке, часто соединены между собой, образуя полирибосомы. 4) цитоплазма – состоит из растворимых белков,вибонуклеиновых к-т,включений и рибосом;в ней имеются различные включения – гранулы гликогена,полисахаридов,полифосфатов и др.

5) хроматофоры. 6)мезосомы – выпячивания внутри клетки, которые образуют сособые мембранные структуры и выполняют разнообразные ф-ии(ф-ии эндоплазматической цепи, аппарата гольджи и др.). 7) аэросомы8)полисахаридные гранулы 9) гранулы оксимасляной к-ты 10) включения серы и др.

По химическому составу и строению клеточной стенки бак­терии делятся на 2 большие группы: грамположительные и грамотрицательные бактерии (грам+ и грам-).

Клеточная стенка определяет способность окрашиваться по методу Грама в сине-фиолетовый цв(грам+ и розовато-красный грам-).

В составе клеточной стенки грам+ бакте­рий в небольших количествах содержатся полисахариды, у грам+ бактерий клеточная стенка имеет толщину 20—80 нм, она однослойная и плотная. Клеточная стенка грам~ бактерий значительно тоньше — 10—13 нм, но она многослойная.

Бактерии в пищевой промышленности используют в качестве возбудителей молочнокислого, уксуснокислого, маслянокислого. ацетонобутилового брожения. Культурные молочнокислые бактерии используют при получении молочной кислоты, в хлебопечении, иногда в спиртовом производстве. Они превращают сахар в молочную кислоту.

В производстве ржаного хлеба важная роль принадлежит молочнокислым бактериям. В процессе получения ржаного хлеба участвуют истинные (гомоферментативные) и неистинные (гетероферментативные) молочнокислые бактерии.

Гетероферментативные молочнокислые бактерии наряду с молочной кислотой образуют летучие кислоты (в основном уксусную), спирт и диоксид углерода. Истинные бактерии в ржаном тесте участвуют только в кислотообразовании, а неистинные наряду с кислотообразованием оказывают существенное влияние на разрыхление теста, являясь энергичными газообразователями.

Маслянокислое брожение, вызываемое маслянокислыми бактериями, используют для производства масляной кислоты, эфиры которой применяют в качестве ароматических веществ, а для спиртового производства эти бактерии опасны, так как масляная кислота подавляет развитие, дрожжей и инактивирует a-амилазу.

К особым видам маслянокислых бактерий относятся ацетонобутиловые бактерии, превращающие крахмал и другие углеводы в ацетон, бутиловый и этиловый спирты. Эти бактерии используют в качестве возбудителей брожения в ацетонобутиловом производстве.

Уксуснокислые бактерии используют для получения уксуса (раствора уксусной кислоты), так как они способны окислять этиловый спирт в уксусную кислоту.

Следует отметить, что уксуснокислое брожение является вредным для спиртового производства. так как приводит к снижению выхода спирта, а в пивоварении ухудшает качество пива, вызывает его порчу.

Наряду с полезными бактерии выделяют и оказывающие отрицательное воздействие на пищевые продукты. Многие микрококки являются возбудите­лями порчи пищевых продуктов, некоторые стафилококки, раз­виваясь в пищевых продуктах, вырабатывают ядовитые вещества (токсины) и вызывают пищевые отравления.

Палочки являются возбудителями порчи пищевых продуктов (например, гнилостные, маслянокислые бактерии). Имеется много возбу­дителей инфекционных болезней (сибирской язвы, столбняка) и пищевого отравления — ботулизма. lactobacillus. это молоч­нокислые бактерии*. являются вредителями в процессах бродильных произ­водств.

используются в производстве кисломолочных продук­тов, в сыроделии, квашении овощей, в хлебопечении. встречаются на пищевых продуктах, могут вызвать их порчу, при которой продукты приобретают отчет­ливый землистый запах. имеются и патогенные виды (тубер­кулезная и дифтерийная палочки).

актиномицеты являются основными продуцентами антибиотиков, получаемых в про­мышленных масштабах, а также витаминов группы в. в пищевых производствах наибольшее значение имеет мно­гочисленная кишечная группа бактерий — энтеробактерии.

некоторые из них постоянно на­селяют кишечник человека и животных (например, кишечная палочка), другие являются возбудителями инфекционных же­лудочно-кишечных заболеваний (дизентерии, брюшного тифа, паратифов), передающихся через пищевые продукты, а также возбудителями пищевых отравлений.

Дата добавления: 2015-04-18; просмотров: 43; Нарушение авторских прав

Источник: https://lektsii.com/2-35086.html

В пищевой промышленности

Роль бактерий в пищевой промышленности

В пищевой промышленности микроорганизмы используются для получения ряда продуктов. Так, алкогольные напитки – вино, пиво, коньяк, спирт – получают при помощи дрожжей.

В хлебопекарной промышленности используют дрожжи и бактерии, в молочной промышленности – молочнокислые бактерии и т.д. Среди многообразия вызываемых микроорганизмами процессов одним из существенных является брожение (превращение углеводов и др.

органических соединений в новые вещества под действием ферментов, продуцируемых микроорганизмами).

Основные группы микроорганизмов, используемых в отраслях пищевой промышленности – бактерии, дрожжи и плесени.

Бактерии. Используют в качестве возбудителей молочнокислого, уксуснокислого, маслянокислого, ацетонобутилового брожения.

Культурные молочнокислые бактерии используют при получении молочной кислоты, в хлебопечении, иногда в спиртовом производстве. Они превращают сахар в молочную кислоту.

В производстве ржаного хлеба важная роль принадлежит молочнокислым бактериям.

В процессе получения ржаного хлеба участвуют истинные (гомоферментативные) и неистинные (гете-роферментативные) молочнокислые бактерии.

Истинные бактерии участвуют только в кислотообразовании, а неистинные наряду с кислотообразованием оказывают существенное влияние на разрыхление теста, являясь энергичными газообразователями.

Гетероферментативные молочнокислые бактерии наряду с молочной кислотой образуют летучие кислоты (в основном уксусную), спирт и диоксид углерода.

Молочнокислые бактерии ржаного теста существенное влияние оказывают также на вкус хлеба, так как он зависит от общего количества кислот, содержащихся в хлебе, и от их соотношения.

Кроме того, молочная кислота оказывает влияние на процесс образования и структурно-механические свойства ржаного теста.

В спиртовой промышленности молочнокислое брожение применяют для подкисления дрожжевого сусла. Дикие молочнокислые бактерии неблагоприятно влияют на ход технологических процессов в бродильном производстве, ухудшают качество готовой продукции. Образующаяся при молочнокислом брожении молочная кислота стимулирует развитие дрожжей и подавляет жизнедеятельность посторонних микроорганизмов.

Маслянокислое брожение, вызываемое маслянокислыми бактериями, используют для производства масляной кислоты, эфиры которой применяют в качестве ароматических веществ, но для спиртового производства эти бактерии опасны, так как масляная кислота подавляет развитие дрожжей и инактивирует α-амилазу.

К особым видам маслянокислых бактерий относятся ацетоно-бутиловые бактерии, которые используют в качестве возбудителей брожения в ацетонобутиловом производстве.

Уксуснокислые бактерии используют для получения уксуса (раствора уксусной кислоты), так как они способны окислять этанол в уксусную кислоту по уравнению

СН3СН2ОН + О2 = СН3СООН + Н2О + 487 кДж.

Следует отметить, что уксуснокислое брожение является вредным для спиртового производства, так как приводит к снижению выхода спирта, а в пивоварении ухудшает качество пива, вызывая его порчу.

· Молочнокислые кокки относятся к семейству Strерtососсасеае и представлены 3 родами: – лактококки (Lасtососсus), стрептококки (Streptococcus), лейконостоки (Leuconostос).

· Молочнокислые палочки. Широко распространены в окружающей среде (обнаружены в молочных, хлебных, мясных, рыбных продуктах, в воде, сточных водах, пиве, вине, фруктах, соленых овощах, силосе, кислом тесте, на слизистых человека и животных).

В настоящее время известно 67 видов молочнокислых палочек, при идентификации кроме морфологических, культуральных и биохимических свойств учитывают генотипические особенности (содержание гуанина с цитозином в ДНК).

Относят к семейству Lactobacteriaceae (по некоторым классификаторам Lactobacillасеае, но спор не образуют), роду Lactobacterium (используется также название Lactobacillus), который делится на три группы: термобактерии, стрептобактерии, бетабактерии.

· Термобактерии (болгарская и ацидофильная палочка) – облигатные гомоферментативные лактобактерии, оптимальная температура 40-500С, очень активные кислотообразователи.

В производстве ржаного хлеба важная роль принадлежит молочнокислым бактериям (гомо- и гетероферментативным).

Гомоферментативные молочнокислые микроорганизмы участвуют только в кислотообразовании, а гетероферментативные наряду с кислотообразованием оказывают существенное влияние на разрыхление теста, являясь газоообразователями. Молочнокислые бактерии ржаного хлеба существенное влияние оказывают также на вкус хлеба, т.к.

он зависит от общего количества кислот, содержащихся в хлебе, и от их соотношения. Кроме того, молочная кислота оказывает влияние на процесс образования и структурно-механические свойства ржаного теста.

В молочной промышленности используют следующие виды микроорганизмов, непосредственно участвующих в формировании состава и свойств (качества) молочной продукции: молочнокислые кокки и палочки, а также специфическую микрофлору отдельных видов молочных продуктов – бифидобактерии, уксуснокислые бактерии кефирного грибка, пропионовокислые бактерии.

Лактококки входят в состав заквасок для кисломолочных напитков, сметаны, творога, кислосливочного масла, сыров).

Термофильный стрептококк – входит в состав заквасок для ряженки, варенца, йогурта, мечниковской простокваши, а также используется при производстве кисломолочных напитков низкой жирности (консистенция) и творога ускоренной выработки, сыров с высокой температурой второго нагревания).

Лейконостоки используются для ароматообразования в производстве кислосливочного масла, сыров, реже кисломолочных напитков, сметаны, творога.

Термобактерии используются при производстве йогурта, простокваши Мечниковской (болгарская палочка); т.к. ацидофильная палочка способна приживаться в кишечнике и подавлять развитие гнилостных микроорганизмов, то ее используют для производства ацидофильных напитков с лечебно-профилактическим действием и др.

· Бифидобактерии – по современной номенклатуре относятся к семейству Actinomycetaceae (лучистые грибки, сочетают свойства бактерий и грибов), роду Bifidobacterium (от лат bifidus – раздвоенный). В настоящее время идентифицировано 24 вида бифидобактерий. Наиболее изученные: B.

bifidum (типовой), В.adolescentis, B.longum, B.breve, B.infantis. Оптимальная температура – 36-38°С (мin 20, мах 50), оптимальный уровень рН = 6-7 (при рН < 5,5 рост прекращается).

Сбраживают углеводы с образованием уксусной и молочной кислоты (3:2), молоко сквашивают при внесении ростовых веществ.

Бифидобактерии используются при производстве продуктов функционального назначения.

Значение бифидобактерий:

· являются представителями нормальной (эубиотической) микрофлоры человека и многих животных (разные виды), у грудных детей содержится свыше 90%;

· защищают от гнилостной и патогенной микрофлоры;

· участвуют в синтезе витаминов, аминокислот, бактерицидных веществ.

Бифидобактерии выпускают в виде бакконцентратов (например, бифидумбактерин) и включают в кисломолочные продукты. Проблема заключается в том, что бифидобактерии плохо развиваются в молоке (эволюционно не приспособлены к этой среде).

Для стимулирования роста их вносят вместе с другими молочнокислыми микроорганизмами (бифидок, ацидобифидин), используют специальные штаммы, приспособленные к росту в молоке или добавляют бифидогенные факторы роста (экстракты дрожжей, картофеля, сои, гидролизаты казеина, некоторые минеральные соли).

Кефирный грибок – симбиотическое образование, в которое входят: мезофильные молочнокислые лактококки, ароматообразующие стрептококки, мезофильные и термофильные молочнокислые палочки, дрожжи, уксуснокислые бактерии.

Пропионовокислые бактерии – используются в сыроделии.

Дрожжи. Широко применяются в качестве возбудителей брожения при получении спирта и пива, в виноделии, в производстве хлебного кваса, а также в хлебопечении для разрыхления теста.

Для пищевых производств имеют значение совершенные дрож­жи – сахаромицеты, которые образуют споры, и несовершенные дрожжи – несахаромицеты (дрожжеподобные грибы), не образу­ющие спор. Семейство сахаромицетов делится на несколько родов. Наиболее важное значение из этого семейства имеет род Saccharomyces (сахаромицеты).

Род подразделяется на виды, от­дельные разновидности вида, отличающиеся по некоторым при­знакам, называют расами. В каждой отрасли применяются опреде­ленные расы дрожжей. Различают дрожжи пылевидные и хлопье­видные.

У первых на протяжении всего периода жизнедеятельнос­ти клетки изолированы друг от друга, а у вторых клетки склеиваются между собой, образуя хлопья, и быстро оседают.

Культурные дрожжи относятся к семейству сахаромицетов S. cerevisiae. Температурный оптимум для размножения дрожжей находится в пределах 25-300С, а минимальная температура около 2-30С. При 400С рост прекращается и дрожжи отмирают, но низ­кие температуры дрожжи переносят хорошо, хотя размножение их приостанавливается.

Различают дрожжи верхового и низового брожения. В каждой из этих групп имеется несколько отдельных рас.

Дрожжи верхового брожения в стадии интенсивного брожения выделяются на поверхности сбраживаемой среды в виде довольно толстого слоя пены и остаются в таком состоянии до окончания брожения.

Затем они оседают, но не дают плотного осадка.

Эти дрожжи относятся к пылевидным дрожжам и не склеиваются друг с другом в отличие от хлопьевидных дрожжей низового брожения, оболочки которых являются клейкими, что приводит к слипанию и быстрому осаждению клеток.

Из культурных дрожжей к дрожжам низового брожения относится большинство винных и пивных дрожжей, а к дрожжам верхового брожения – спиртовые, хлебопекарные и некоторые расы пивных дрожжей.

Первоначально были известны только дрожжи верхового брожения, так как брожение различных соков происходило при обычной температуре. Желая получить напитки, насыщенные СО2, стали вести брожение при низкой температуре.

Под влиянием изменившихся внешних условий получились дрожжи низового брожения, нашедшие широкое распространение в промышленности.

Как отмечалось ранее, в процессе спиртового брожения из глюкозы образуется два основных продукта – этанол и диоксид углерода, а также промежуточные вторичные продукты: глицерин, янтарная, уксусная, лимонная и пировиноградная кислоты, ацет-альдегид, 2,3-бутиленгликоль, ацетоин, эфиры и так называемые сивушные масла (изоамиловый, изопропиловый, бутиловый и другие спирты).

Сбраживание отдельных сахаров происходит в определенной последовательности, обусловленной скоростью их диффузии в дрожжевую клетку. Быстрее всех сбраживаются дрожжами глюкоза и фруктоза.

Однако сахароза, как таковая, исчезает (инвертируется) в среде еще в начале брожения под действием фермента, содержащегося в оболочке дрожжевой клетки – р-фруктофуранозидазы, с образованием глюкозы и фруктозы, которые легко исполь­зуются клеткой.

Когда в среде почти не остается фруктозы и глюкозы, дрожжи потребляют мальтозу.

Дрожжи обладают способностью сбраживать весьма высокие концентрации сахара – до 60%. Они выдерживают также высокие концентрации спирта – до 14-16 об.%. Токсичное действие спирта увеличивается с повышением температуры.

В присутствии кислорода спиртовое брожение прекращается и дрожжи получают энергию за счет кислородного дыхания:

С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О + 2822 кДж.

Так как этот процесс энергетически более богат, чем процесс брожения (118 кДж), то дрожжи тратят сахар значительно экономнее. Прекращение брожения под влиянием кислорода воздуха получило название эффекта Пастера.

В спиртовом производстве применяют верховые дрожжи вида S. cerevisiae, которые обладают наибольшей энергией брожения, образуют максимум спирта и сбраживают моно- и дисахариды, а также часть декстринов.

В хлебопекарных дрожжах ценят быстро размножающиеся расы, обладающие хорошей подъемной силой и стойкостью при хранении. Подъемная сила определяется как особенностями рас дрожжей, так и способом ведения производства.

В пивоварении применяют низовые дрожжи вида S. carlsbergensis (в основном хлопьевидные расы). Брожение, вызываемое ими, хорошо протекает при температуре от 6 до 80С.

Основные требования, предъявляемые к пивным дрожжам: они должны быть микробиологически чистыми, а также обладать способностью к хлопьеобразованию, быстро оседать на дно бродильного аппарата и давать прозрачный напиток с определенными вкусом и ароматом.

В виноделии ценятся дрожжи, быстро размножающиеся, обладающие свойством подавлять другие виды дрожжей и микроорганизмы и придавать вину соответствующий букет. В виноделии применяют дрожжи S.

vini, они энергично сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу и мальтозу. Большая часть винных дрожжей относится к дрожжам низового брожения.

В виноделии почти все производственные культуры дрожжей выделены из молодых вин.

Дрожжи семейства несахаромицетов используют в качестве ценного корма для сельскохозяйственных животных.

В таких отраслях, как пивоварение и дрожжевое производство, дрожжеподобные грибы являются вредителями производства.

Зигомицеты. Ранее зигомицеты называли плесневыми грибами. Они играют большую роль в качестве продуцентов ферментов. Грибы рода Aspergillus продуцируют амилолитические, протеоли-тические, пектолитические и другие ферменты, которые используют в спиртовой промышленности вместо солода для осахаривания крахмала, в пивоваренной – при частичной замене солода несоложеным зерном и т.д.

В производстве лимонной кислоты A. niger является возбудителем лимоннокислого брожения, превращая сахар в лимонную кислоту.

Однако в ряде случаев зигомицеты вызывают порчу пищевых продуктов.

Предыдущая19202122232425262728293031323334Следующая

Дата добавления: 2015-05-05; просмотров: 15440; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/3-37951.html

Промышленное использование микроорганизмов

Роль бактерий в пищевой промышленности

Благодаря большому разнообразию синтезируемых ферментов микроорганизмы могут выполнять многие химические процессы более эффективно и экономично, чем если бы эти процессы проводились химическими методами.

Изучение биохимической деятельности микроорганизмов позволило подобрать условия для максимальной активности их как продуцентов различных полезных ферментов – возбудителей нужных химических реакций и процессов.

Микроорганизмы все шире применяются в различных отраслях химической и пищевой промышленности, сельском хозяйстве, медицине.

В нашей стране создана и успешно развивается новая отрасль промышленности – микробиологическая, все производства которой базируются на деятельности микроорганизмов.

Микроорганизмы, с помощью которых производят пищевые продукты, называют культурными. Их получают из чистых культур, которые выделяют из отдельных клеток. Последние хранят в музейных коллекциях и снабжают ими различные производства.

В результате осуществляемых культурными микроорганизмами химических реакций растительное или животное сырье превращается в пищевые продукты. С помощью микроорганизмов получают многие жизненно важные продукты питания, и хотя изготовление их знакомо человеку с древних времен, роль в нем микроорганизмов открыта сравнительно недавно.

Хлебопекарное производство.

Хлебопечение основано на деятельности дрожжей и молочнокислых бактерий, развивающихся в тесте. Совместное действие этих микроорганизмов приводит к сбраживанию сахаров муки.

Дрожжи вызывают спиртовое брожение, молочнокислые бактерии – молочнокислое. Образующиеся при этом молочная и другие кислоты подкисляют тесто, поддерживая оптимальный для жизнедеятельности дрожжей уровень рН.

Углекислый газ разрыхляет тесто и ускоряет его созревание.

Применение культурных микроорганизмов в виде прессованных хлебопекарных дрожжей, сушеных или жидких заквасок улучшает вкус и аромат хлеба.

Производство сыра.

Сыроделие основано на деятельности многих видов микроорганизмов: молочнокислые (термофильный стрептококк), пропионовокислые бактерии и др.

Под действием молочнокислых бактерий происходит накопление молочной кислоты и сквашивание молока, под действием других полезных микроорганизмов созревает сыр. Участвуют в этом процессе также некоторые плесневые грибы.

Сычужный фермент и молочнокислые бактерии производят глубокое расщепление белков, сахара и жира. Различные бактерии вызывают накопление в острых сырах летучих кислот, придающих им специфический аромат.

Получение кисломолочных продуктов.

Творог, сметану, масло, ацидофилин, простоквашу приготовляют на чистых Культурах с применением различных заквасок. Молоко предварительно пастеризуют.

Для производства творога и сметаны применяют мезофильные молочнокислые бактерии; ряженки, варенца и подобных продуктов – термофильные стрептококки и болгарскую палочку; ацидофилина – кислотовыносливые молочнокислые бактерии; кефира – многокомпонентные закваски, состоящие из дрожжей, молочнокислых и часто уксуснокислых бактерий. Для изготовления кислосливочного масла в пастеризованные сливки вносят закваску молочнокислых бактерий и выдерживают до требуемой кислотности.

Пивоваренное, спиртовое, ликеро-водочное и винодельческое производства.

Вино, пиво, квас, водку и другие напитки приготовляют с применением дрожжей, вызывающих спиртовое брожение сахарсодержащих жидкостей. В результате брожения жидкости (сусла, бражки, сока и т. п.) образуется алкоголь, СО2 и незначительные количества побочных продуктов.

Подсобную роль выполняют молочнокислые бактерии: они подкисляют среду и облегчают деятельность дрожжей (например, при производстве кваса). В производстве спирта и пива для осахаривания заторов применяют также ферментные препараты грибного и бактериального происхождения.

Квашение и соление.

Сущность этого способа консервирования состоит в создании условий для преимущественного развития одних микроорганизмов – молочнокислых бактерий и подавления развития других – гнилостных бактерий.

Заквашивают капусту, огурцы, помидоры, яблоки, арбузы. Применяют этот способ также при закладывании на длительное хранение корма для скота – заквашивается зеленая масса из трав, растительных остатков и др.

Этот процесс носит название силосования кормов.

Получение органических кислот.

Уксусную, молочную и лимонную кислоты производят также с помощью микроорганизмов. Молочную кислоту получают способом брожения из сахарсодержащего сырья – патоки, крахмала, молочной сыворотки и др.

Молочнокислые бактерии выращивают на средах, содержащих до 15 % сахара. Выход молочной кислоты достигает 60-70 % массы содержащегося в заторе сахара.

Промышленное получение уксуса для пищевых целей основано на уксуснокислом брожении. Уксуснокислые бактерии в специальных чанах на буковых стружках окисляют поступающую питательную среду – уксусно-спиртовой раствор – до уксусной кислоты.

Лимонную кислоту раньше получали из плодов цитрусовых. В настоящее время ее также получают путем брожения. Возбудителем брожения является гриб Аспергиллус нигер, основное сырье – черная патока.

Брожение происходит в растворе с содержанием 15 % сахара в аэробных условиях при температуре около 30 °С.

Лимонная кислота используется в кондитерской промышленности, производстве безалкогольных напитков, сиропов, кулинарии и медицине.

Источник: http://www.comodity.ru/microbiology/activity/7.html

Основные группы микроорганизмов, используемых в пищевой промышленности

Роль бактерий в пищевой промышленности

В пищевойпромышленности микроорганизмыиспользуются при получении рядапродуктов. Так, алкогольные напитки –вино, пиво, коньяк, спирт – и другиепродукты получают при помощи дрожжей.В хлебопекарной промышленности используютдрожжи и бактерии, в молочной промышленности– молочнокислые бактерии и т.д.

Среди многообразиявызываемых микроорганизмами процессоводним из существенных является брожение.

Под брожениемпонимают превращение углеводов инекоторых других органических соединенийв новые вещества под воздействиемферментов, продуцируемых микроорганизмами.Известны различные виды брожения. Обычноих называют по конечным продуктам,образующимся в процессе брожения,например, спиртовое, молочнокислое,уксуснокислое и др.

Многие виды брожения– спиртовое, молочнокислое, ацетонобутиловое,уксуснокислое, лимоннокислое и другие,вызываемые различными микроорганизмами,используют в промышленности.

Например,в производстве этилового спирта, хлеба,пива, вина применяют дрожжи; в производствелимонной кислоты – плесневые грибы; впроизводстве уксусной и молочной кислот,ацетона – бактерии. Основная цельуказанных производств – превращениесубстрата (питательной среды) поддействием ферментов микроорганизмовв необходимые продукты.

В другихпроизводствах, например в производствехлебопекарных дрожжей, главной задачейявляется накопление максимальногоколичества культивируемых дрожжей.

Основные группымикроорганизмов, используемых в отрасляхпищевой промышленности, – бактерии,дрожжевые и плесневые грибы.

Бактерии.Используют в качестве возбудителеймолочнокислого, уксусного, ацетонобутиловогоброжения.

Культурныемолочнокислыебактерии используют при получениимолочной кислоты, в хлебопечении, иногдав спиртовом производстве. Они превращаютсахар в молочную кислоту по приведенномууравнению 2СН3СНОНСООН.

Молочнокислыебактерии бывают цилиндрические илипалочковидные, а так же сферические,грамположительные, неподвижные,неспорообразующие.

Оптимальнаятемпература для роста большинствамолочнокислых бактерий 20…30оС,как и другие бесспоровые бактерии, онипогибают при 70…75оС.

В процессе полученияржаного хлеба участвуют истинные(гомоферментативные) и неистинные(гетероферментативные) молочнокислыебактерии. Гетероферментативныемолочнокислые бактерии наряду с молочнойкислотой образуют другие органическиекислоты (в основном – уксусную), спирт идиоксид углерода.

Истинные бактерии вржаном тесте участвуют только вкислотообразовании, а неистинные нарядус кислотообразованием оказываютсущественное влияние на разрыхлениетеста, являясь энергичными газообразователями.Молочнокислые бактерии ржаного тестасущественное влияние оказывают такжена вкус хлеба, так как он зависит отобщего количества кислот, содержащихсяв хлебе, и от их соотношения.

Кроме того,молочная кислота оказывает влияние напроцесс образования и структурно-механическиесвойства ржаного хлеба.

В спиртовойпромышленности молочнокислое брожениеможет применятся для подкислениядрожжевого сусла. Дикие молочнокислыебактерии неблагоприятно влияют натехнологические процессы бродильныхпроизводств, ухудшают качество готовойпродукции. Образующая при молочнокисломброжении молочная кислота стимулируетразвитие дрожжей и подавляетжизнедеятельность постороннихмикроорганизмов.

Маслянокислоеброжение, вызываемое маслянокислымибактериями, используют для производствамасляной кислоты, эфиры которой применяютв качестве ароматических веществ, а дляспиртового производства эти бактерииопасны, так как масляная кислота подавляетразвитие дрожжей и инактивируета-амилазу.

Маслянокислыебактерии – строгие анаэробы, имеющиекрупные спорообразующие шарики длинойдо 10 мкм. Наряду с масляной кислотой онимогут образовывать в меньших количествахуксусную, молочную, капроновую, каприловуюи другие кислоты, а также этиловый ибутиловый спирты. Оптимальная температурадля роста бактерий 30…40оС,при рН ниже 4,9 они не развиваются.

К особым видаммаслянокислых бактерий относятсяацетонобутиловые бактерии, превращающиекрахмал и другие углеводы в ацетон,бутиловый и этиловый спирты. Эти бактериииспользуют в качестве возбудителейброжения в ацетонобутиловом производстве.

Уксуснокислыебактерии – грамотрицательные,палочковидные бесспоровые строгоаэробныеорганизмы, развивающиеся в тех жеусловиях, что и дрожжи. Используют дляполучения уксуса (раствор уксуснойкислоты), так как они способны окислятьэтиловый спирт в уксусную кислоту поуравнению:

СН3СН2ОН+ О2= СН3СООН+ Н2О+ 487 кДж

Следует отметить,что уксуснокислое брожение являетсявредным для спиртового производства,так как приводит к снижению выходаспирта, а в пивоварении ухудшает качествопива, вызывает его порчу.

Гнилостныебактерии– вызывают распад белковых веществ. Ваэробных условиях происходит полнаяминерализация белка вплоть до диоксидауглерода, аммиака, сероводорода, водыи минеральные веществ. Особенно большойвред гнилостные бактерии наносятдрожжам, сокращая сроки их хранения.Нитриты в концентрации даже 0,0005%задерживают размножение дрожжей.

Дрожжи.Широко применяются в качестве возбудителейброжения при получении спирта и пива,в виноделии, в производстве хлебногокваса, а также в хлебопечении дляразрыхления теста.

Дляпищевых производств имеет значениядрожжи – сахаромицеты, которые образуютспоры, и несовершенные дрожжи –несахаромицеты (дрожжеподобные грибы),не образующие спор. Семейство сахаромицетовделится на несколько родов. Наиболееважное значение из этого семействаимеет род Saccharomyces(сахаромицеты).

Род подразделяется навиды, а остальные отдельные разновидностивида, отличающиеся по некоторым признакам,называют расами.В каждой отрасли применяются определенныерасы дрожжей. Различают дрожжи пылевидныеи хлопьевидные.

У первых на протяжениивсего периода жизнедеятельности клеткиизолированы друг от друга, а у вторыхклетки склеиваются между собой, образуяхлопья, и быстро оседают.

Культурныедрожжи относятся к семейству сахаромицетовS. cerevisiae. Температурный оптимум дляразмножения дрожжей находится в пределах25-30оС,а минимальная температура около 2-3оС.При 40оСрост прекращается, дрожжи отмирают, нонизкие температуры дрожжи переносятхорошо, хотя размножение ихприостанавливается.

Различают дрожжи верхового и низового брожения. В каждойиз этих групп имеется несколько отдельныхрас.

Дрожжи верховогоброжения в стадии верхового брожениявыделяются на поверхности сбраживаемойсреды в виде довольно толстого слояпены и остаются в таком состоянии доокончания брожения.

Затеи они оседают,но не дают плотного осадка.

Эти дрожжиотносятся к пылевидным дрожжам и несклеиваются друг с другом в отличии отхлопьевидных дрожжей низового брожения,оболочки которых являются клейкими,что приводит к слипанию и быстромуосаждению клеток.

Изкультурных дрожжей к дрожжам низовогоброжения относятся большинство винныхи пивных дрожжей, а к дрожжам верхнегоброжения – спиртовые, хлебопекарные инекоторые расы пивных дрожжей.

https://www.youtube.com/watch?v=ZnlAYnECs00

Первоначально были известны толькодрожжи верхового брожения, так какброжение различных соков происходилопри обычной температуре. Желая получитьнапитки, насыщенные СО2,человек стал вести брожение при низкойтемпературе.

Под влиянием изменившихсявнешних условий получились дрожжинизового брожения, нашедшие широкоераспространение в промышленности.

Как отмечалосьранее, в процессе спиртового броженияиз глюкозы образуется два основныхпродукта – этиловый спирт и диоксидуглерода, а также промежуточные вторичныепродукты: глицерин, янтарная, уксусная,лимонная и пировиноградные кислоты,ацетальдегид, 2,3-бутиленгликоль, ацетоин,эфиры и так называемые сивушные масла(изоамиловый, изотопропиловый, бутиловыйи другие спирты).

Сбраживаниеотдельных сахаров происходит вопределенной последовательности,обусловленной скоростью их диффузии вдрожжевую клетку. Быстрее всех сбраживаютсядрожжами глюкоза и фруктоза.

Однакосахароза, как таковая, исчезает(инвертируется) в среде еще в началеброжения под действием фермента,содержащегося в оболочке дрожжевойклетки – В –фруктофуранозидазы, собразованием глюкозы и фруктозы, которыелегко используются клеткой.

Когда всреде почти не остается фруктозы иглюкозы, дрожжи потребляют мальтозу.

Дрожжи обладаютспособностью сбраживать весьма высокиеконцентрации сахара- до 60%. Они выносяттакже высокие концентрации спирта –до 14-16 об. %. Токсичное действие спиртаувеличивается с повышением температуры.

В присутствиикислорода спиртовое брожение прекращаетсяи дрожжи получают энергию за счеткислородного дыхания:

С6Н12О6+ 6О2 СО2+ 6Н2О +2824 кДж

Таккак этот процесс энергетически болеебогат, чем процесс брожения (118 кДж), тодрожжи тратят сахар значительноэкономнее. Прекращение брожения подвлиянием кислорода воздуха получилоназвание эффекта Пастера.

Вспиртовом производстве применяютверховые дрожжи вида S.cerevisiae,которые обладают наибольшей энергиейброжения, образуют максимум спирта исбраживают моно- и дисахариды, а такжечасть декстринов.

В хлебопекарныхдрожжах ценят быстро размножающиесярасы, обладающие хорошей подъемнойсилой и стойкостью при хранении. Подъемнаясила определяется как особенностямирас дрожжей, так и способом веденияпроизводства.

В пивоварениииспользуют дрожжи низового брожения,приспособленные к сравнительно низкимтемпературам. Пивные дрожжи должны бытьмикробиологически чистыми, а такжеобладать способностью к хлопьеобразованию,быстро оседать на дно бродильногоаппарата и давать прозрачный напитокс определенными вкусом и ароматом.

Ввиноделии ценятся дрожжи, быстроразмножающиеся, обладающие свойствомподавлять другие виды дрожжей имикроорганизмы и придавать винусоответствующий букет.

Дрожжи, применяемыев виноделии, относятся к виду S/vini,энергично сбраживают глюкозу, фруктозу,сахарозу и мальтозу. Большая частьвинных дрожжей относится к дрожжамнизкого брожения.

В виноделии почти всепроизводственные культуры дрожжейвыделены из молодых вин в различных местностях.

Впивоваренной промышленности применяютдрожжи низовые вида S/ carlsbergensis (в основномхлопьевидные расы). Брожение, вызываемоеими, хорошо протекает при температурахот 6 до 8 оС.

Дрожжи семействанесахаромицетов вырабатывают в качестве ценного корма для сельскохозяйственныхживотных.

В таких отраслях,как пивоварение и дрожжевое производство,дрожжеподобные грибы являются вредителямипроизводства.

Зигомицеты.Ранее зигомицеты называли плесневымигрибами. Они играют большую роль вкачестве продуцентов ферментов. Грибырода Aspergillus продуцируют амилолитические,протеолитические, пектолитические идругие ферменты, которые используют вспиртовой промышленности вместо солодадля осахаривания крахмала, в пивоваренной- при частичной замене солода несоложенымзерном и т.д.

Впроизводстве лимонной кислоты А. Nigerявляется возбудителем лимоннокислогоброжения, превращая сахар в лимоннуюкислоту.

Однако в рядеслучаев плесневые грибы вызывают порчупищевых продуктов.

Источник: https://studfile.net/preview/5437072/page:16/

Роль микроорганизмов в технологии пищевых продуктов

Роль бактерий в пищевой промышленности

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..

Глава 11

Роль микроорганизмов в технологии пищевых продуктов

Микробиологические процессы широко применяют в различных отраслях народного хозяйства. В их основе лежит использование в промышленности биологических систем и процессов, ими вызываемых. В основе многих производств лежат реакции обмена веществ, происходящие при росте и размножении некоторых микроорганизмов. В настоящее время с помощью микроорганизмов производят кормовые белки, ферменты, витамины, аминокислоты и антибиотики, органические кислоты, липиды, гормоны, препараты для сельского хозяйства и т. д.

ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ МИКРООРГАНИЗМОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

В пищевой промышленности микроорганизмы используются при получении ряда продуктов. Так, алкогольные напитки — вино, пиво, коньяк, спирт — и другие продукты получают при помощи дрожжей. В хлебопекарной промышленности использу-ют дрожжи и бактерии, в молочной промышленности — молочнокислые бактерии и т. д. Среди многообразия вызываемых микроорганизмами процессов одним из существенных является брожение. Под брожением понимают превращение углеводов и некоторых других органических соединений в новые вещества под воздействием ферментов, продуцируемых микроорганизмами. Известны различные виды брожения. Обычно их называют по конечным продуктам, образующимся в процессе брожения, например спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и др. Многие виды брожения — спиртовое, молочнокислое, ацетонобутиловое, уксуснокислое, лимоннокислое и другие, вызываемые различными микроорганизмами, — используют в промышленности. Например, в производстве этилового спирта, хлеба, пива, вина применяют дрожжи; в производстве лимонной кислоты — плесневые грибы; в производстве уксусной и молочной кислот, ацетона — бактерии. Основная цель указанных производств — превращение субстрата (питательной среды) под действием ферментов микроорганизмов в необходимые продукты. В других производствах, например в производстве хлебопекарных дрожжей, главной задачей является накопление максимального количества культивируемых дрожжей. Основные группы микроорганизмов, используемых в отраслях пищевой промышленности, — бактерии, дрожжевые и плесневые грибы.

Бактерии. Используют в качестве возбудителей молочнокислого, уксуснокислого, маслянокислого, ацетонобутилового брожения.

Культурные молочнокислые бактерии используют при получении молочной кислоты, в хлебопечении, иногда в спиртовом производстве. Они превращают сахар в молочную кислоту по приведенному уравнению (11.4).

В производстве ржаного хлеба важная роль принадлежит молочнокислым бактериям. В процессе получения ржаного хлеба участвуют истинные (гомоферментативные) и неистинные (гетероферментативные) молочнокислые бактерии.

Гетероферментативные молочнокислые бактерии наряду с молочной кислотой образуют летучие кислоты (в основном уксусную), спирт и диоксид углерода.

Истинные бактерии в ржаном тесте участвуют только в кислотообразовании, а неистинные наряду с кислотооб-разованием оказывают существенное влияние на разрыхление теста, являясь энергичными газообразователями.

Молочнокислые бактерии ржаного теста существенное влияние оказывают также на вкус хлеба, так как он зависит от общего количества кислот, содержащихся в хлебе, и от их соотношения. Кроме того, молочная кислота оказывает влияние на процесс образования и структурно-механические свойства ржаного теста.

В спиртовой промышленности молочнокислое брожение может применяться для подкисления дрожжевого сусла. Дикие молочнокислые бактерии неблагоприятно влияют на технологические процессы бродильных производств, ухудшают качество готовой продукции.

Образующаяся при молочнокислом брожении молочная кислота стимулирует развитие дрожжей и подавляет жизнедеятельность посторонних микроорганизмов.

Маслянокислое брожение, вызываемое маслянокислыми бактериями, используют для производства масляной кислоты, эфиры которой применяют в качестве ароматических веществ, а для спиртового производства эти бактерии опасны, так как масляная кислота подавляет развитие дрожжей и инактивирует а-амилазу.

К особым видам маслянокислых бактерий относятся ацетонобутиловые бактерии, превращающие крахмал и другие углеводы в ацетон, бутиловый и этиловый спирты. Эти бактерии используют в качестве возбудителей брожения в ацетонобутиловом производстве.

Уксуснокислые бактерии используют для получения уксуса (раствора уксусной кислоты), так как они способны окислять этиловый спирт в уксусную кислоту по уравнению

СН3СН2ОН + О2 = СН3СООН + Н2О + 487 кДж. (11.1) Следует отметить, что уксуснокислое брожение является вредным для спиртового производства, так как приводит к снижению выхода спирта, а в пивоварении ухудшает качество пива, вызывает его порчу. Дрожжи.

Широко применяются в качестве возбудителей брожения при получении спирта и пива, в виноделии, в производстве хлебного кваса, а также в хлебопечении для разрыхления теста.

Для пищевых производств имеют значение дрожжи — сахаромицеты, которые образуют споры, и несовершенные дрожжи — несахаромицеты (дрожжеподобные грибы), не образующие спор. Семейство сахаромицетов делится на несколько родов. Наиболее важное значение из этого семейства имеет род Saccharomyces (сахаромицеты).

Род подразделяется на виды, а остальные отдельные разновидности вида, отличающиеся по некоторым признакам, называют расами. В каждой отрасли применяются определенные расы дрожжей. Различают дрожжи пылевидные и хлопьевидные.

У первых на протяжении всего периода жизнедеятельности клетки изолированы друг от друга, а у вторых клетки склеиваются между собой, образуя хлопья, и быстро оседают.

Культурные дрожжи относятся к семейству сахаромицетов S. cerevisiae. Температурный оптимум для размножения дрожжей находится в пределах 25…30 °С, а минимальная тем-

пература около 2…3 °С. При 40 °С рост прекращается и дрожжи отмирают, но низкие температуры дрожжи переносят хорошо, хотя размножение их приостанавливается. Различают дрожжи верхового и низового брожения. В каждой из этих групп имеется несколько отдельных рас.

Дрожжи верхового брожения в стадии интенсивного брожения выделяются на поверхности сбраживаемой среды в виде довольно толстого слоя пены и остаются в таком состоянии до окончания брожения. Затем они оседают, но не дают плотного осадка.

Эти дрожжи относятся к пылевидным дрожжам и не склеиваются друг с другом в отличие от хлопьевидных дрожжей низового брожения, оболочки которых являются клейкими, что приводит к слипанию и быстрому осаждению клеток.

Из культурных дрожжей к дрожжам низового брожения относятся большинство винных и пивных дрожжей, а к дрожжам верхового брожения — спиртовые, хлебопекарные и некоторые расы пивных дрожжей. Первоначально были известны только дрожжи верхового брожения, так как брожение различных соков происходило при обычной температуре.

Желая получить напитки, насыщенные С02, человек стал вести брожение при низкой температуре. Под влиянием изменившихся внешних условий получились дрожжи низового брожения, нашедшие широкое распространение в промышленности.

Как отмечалось ранее, в процессе спиртового брожения из глюкозы образуется два основных продукта — этиловый спирт и диоксид углерода, а также промежуточные вторичные продукты: глицерин, янтарная, уксусная, лимонная и пировиноградная кислоты, ацетальдегид, 2,3-бутиленгликоль, ацетоин, эфиры и так называемые сивушные масла (изоамиловый, изопропиловый, бутиловый и другие спирты). Сбраживание отдельных сахаров происходит в определенной последовательности, обусловленной скоростью их диффузии в дрожжевую клетку. Быстрее всех сбраживаются дрожжами глюкоза и фруктоза. Однако сахароза, как таковая, исчезает (инвертируется) в среде еще в начале брожения под действием фермента, содержащегося в оболочке дрожжевой клетки — р-фруктофу-ранозидазы, с образованием глюкозы и фруктозы, которые легко используются клеткой. Когда в среде почти не остается фруктозы и глюкозы, дрожжи потребляют мальтозу. Дрожжи обладают способностью сбраживать весьма высокие концентрации сахара — до 60 %. Они выносят также высокие концентрации спирта — до I4…16 об. %. Токсичное действие спирта увеличивается с повышением температуры. В присутствии кислорода спиртовое брожение прекращается и дрожжи получают энергию за счет кислородного дыхания:

Так как этот процесс энергетически более богат, чем процесс орожения (118 кДж), то дрожжи тратят сахар значительно экономнее. Прекращение брожения под влиянием кислорода воздуха получило название эффекта Пастера. В спиртовом производстве применяют верховые дрожжи вида S.

cerevisiae, которые обладают наибольшей энергией брожения, образуют максимум спирта и сбраживают моно- и дисахариды, а гакже часть декстринов. В хлебопекарных дрожжах ценят быстро размножающиеся расы, обладающие хорошей подъемной силой и стойкостью при чранении. Подъемная сила определяется как особенностями рас дрожжей, так и способом ведения производства.

В пивоварении используют дрожжи низового брожения, приспособленные к сравнительно низким температурам. Пивные дрожжи должны быть микробиологически чистыми, а также об-иадать способностью к хлопьеобразованию, быстро оседать на дно бродильного аппарата и давать прозрачный напиток с определенными вкусом и ароматом.

В виноделии ценятся дрожжи, быстро размножающиеся, об-иадающие свойством подавлять другие виды дрожжей и микроорганизмы и придавать вину соответствующий букет. Дрожжи, применяемые в виноделии, относятся к виду S. vini, энергично сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу и мальтозу. Большая часть винных дрожжей относится к дрожжам низового брожения.

В виноделии почти все производственные культуры дрожжей выделены из молодых вин в различных местностях. В пивоваренной промышленности применяют низовые дрожжи вида S. carlsbergensis (в основном хлопьевидные расы). Брожение, вызываемое ими, хорошо протекает при температурах от 6 до 8 °С.

Дрожжи семейства несахаромицетов вырабатывают в качестве ценного корма для сельскохозяйственных животных.

В таких отраслях, как пивоварение и дрожжевое производство, дрожжеподобные грибы являются вредителями производства.

Зигомицеты. Ранее зигомицеты называли плесневыми грибами. Они играют большую роль в качестве продуцентов ферментов.

Грибы рода Aspergillus продуцируют амилолитические, про-геолитические, пектолитические и другие ферменты, которые используют в спиртовой промышленности вместо солода для осахаривания крахмала, в пивоваренной — при частичной замене солода несоложеным зерном и т. д.

В производстве лимонной кислоты A. niger является возбудителем лимоннокислого брожения, превращая сахар в лимонную кислоту. Однако в ряде случаев плесневые грибы вызывают порчу пищевых продуктов.

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..

Источник: https://zinref.ru/000_uchebniki/04200produkti/006_00_tehnologia_pishevih_proizvodstv_kovalskaia_1997/029.htm

Терапевт Воробьёв
Добавить комментарий