Біотехнологія отримання змінених продуктів харчування

Мікроорганізми починали використовувати у виробництві білкових продуктів задовго до виникнення мікробіології. Досить згадати всілякі різновиди сиру, а також продукти, які отримуються шляхом ферментації соєвих бобів. І у першому, і в другому випадку поживною основою є білок. При виготовленні їх за участю мікробів відбувається глибока зміна властивостей білкововмісної сировини. У результаті отримують продукти харчування, які можна довше зберігати (сир) або зручніше споживати (соєвий сир). Мікроби потрібні й у виробництві деяких м'ясних продуктів, що призначені для зберігання. Так, при виготовленні деяких сортів ковбаси (bologna, salami) використовується кислотне бродіння, зазвичай за участю комплексу молочнокислих бактерій. Кислота, що утворилася, сприяє збереженню продукту і має вплив на формування його особливого смаку. Кислотоутворюючі бактерії використовуються і при засолюванні м'яса – ще одному способі консервації. Ряд блюд східної кухні отримують шляхом ферментації риби: для цього застосовують цвілеві гриби і дріжджі.

Починаючи з 1985 р. мікробний білок використовується також у харчовій промисловості для виготовлення різних блюд і напівфабрикатів. В Англії продають листові паштети з начинкою, схожою на вигляд і за смаком на яловичу. Новий продукт мікопротеїн виготовляють з гриба фузаріум. Він містить 45% білка і 13% рослинного жиру, тобто не поступається за поживністю деяким сортам м'яса. Міцелій так сплітається, що з'являється зовнішня аналогія з м'ясними волокнами. Фузаріум росте на всіх цукристих речовинах (відходи картоплі, фрукти, цукровий жом). Інші види харчового бродіння використовуються для поліпшення смаку і запаху продуктів харчування з одночасним підвищенням білкового вмісту в їжі. Вихідними продуктами для цих видів харчового бродіння є риба або соєві боби. їх приготування і споживання особливо поширене в країнах Південно-східної Азії, де вони роблять суттєвий внесок до білкового компоненту харчування.

Наприклад, індонезійський темпех, що містить 55% білків, є щільним коржиком (шрот), виготовленим із соєвих бобів, арахісу або кокосових горіхів. З 1960 р. в США вивчалися різні стадії виробництва темпеху. Дослідження були спрямовані на підвищення активності цвілі за цим бродінням і на поліпшення поживних якостей самого темпеха. Стейнкраус з агрономічного факультету Корнеллського університету і Хесселтайн з Сільськогосподарського дослідницького центру в Пеорії (шт. Іллінойс) першими почали дослідження в цьому напрямі. Потім відбулися інші експерименти, пов'язані з виробництвом дешевих і багатих на білок харчових продуктів, що засновані на місцевій сировині.

Виробництво темпеха потребує два-три дні. Спочатку соєві боби на 12 год. занурюють у воду і лущать (у Індонезії традиційно прийнято давити соєві боби в бамбукових кошиках, після чого їх промивають для видалення лушпиння): Соєві боби кип'ятять протягом півгодини, щоб зруйнувати інгібітори трипсину шлункового соку і гормону росту (ці два інгібітори роблять сирі соєві боби неїстівними для людини). Боби кілька разів промивають і висушують. Потім проводиться засів спорами цвілі Rhizopusoligosporus, які вводяться до маси, що розкладена на підносах або листах банана, або тику (коли темпех виготовляють у сільській місцевості). Засів, зазвичай, проводять залишками від попередньої порції темпеха. Бродіння триває 36...38 год. за температури 31°С. У результаті виходить компактний світло-коричневий шрот, що складається з бобового пюре і філаментів гриба Rhizopus. Темпех зазвичай споживають відразу після виготовлення або добре обсмажують у кокосовій олії. У процесі гідролізуються -галактозиди і 30% тригліцеридів; при цьому вивільняється цінна лінолева кислота у кількості 2,5 г/100 г, хоча сумарний вміст жирів у темпеху не відрізняється від соєвих бобів, тобто становить близько 20...26% сухої маси. Вміст білка збільшується, досягаючи 50..55% сухої маси порівняно з 40...43% в соєвих бобах (вміст розчинного азоту зростає з 0,5 до 2%, оскільки значна частина білків під дією протеолітичних ферментів цвілі розпадається на амінокислоти), рН зростає з 5 до 7,6.

Бродіння – високоякісний процес: із 100 г сирих соєвих бобів виходить лише трохи менше темпеха, який не безпідставно вважають за високопоживну і легкозасвоювану їжу. До його складу входить рибофлавін, нікотинова кислота, причому їх концентрація в два і п'ять разів, відповідно, перевищує концентрацію цих вітамінів у соєвих бобах. Темпех, приготовлений традиційним шляхом, містить також цианокобаламін, що синтезується бактеріями, а не цвіллю. Ці бактерії відсутні в ході контрольованого в лабораторії виробничого процесу, в результаті там отримують темпех, позбавлений цианокобаламіну.

Промислове або напівпромислове виробництво темпеха проходить ті ж стадії, що і традиційний процес. Це гарантує не лише максимальний вміст цінних харчових компонентів, а і видалення шкідливих або інгібуючих речовин із соєвих бобів.

У центральних районах Яви з копрових шротів за допомогою тієї ж цвілі, що використовується при отриманні темпеха (R. oligosporus),– готують бонгкрек. У західній частині Яви для приготування двох видів продукту онтьєм використовуються шроти із земляного горіха. Один із цих продуктів темно-коричневий або чорний і містить Rhizopus, інший − червоного кольору і містить Neurosporasitophila. Забруднення бонгкрека або онтьєма бактеріями (Pseudomona) або цвіллю (Aspergillusflavus) викликає накопичення надзвичайно небезпечних токсинів (токсофлавіну і афлатоксину). Дослідження, що проводяться в Сільськогосподарському університеті і Дослідницькому інституті харчування міста Богор, спрямовані на вдосконалення виробничих процесів, що пов'язані з отриманням цих харчових продуктів, і на контроль мікробного забруднення.

Американські учені пристосували виробничий процес отримання індонезійського темпеху для хлібних злаків і маніоки. Вони звернули увагу на те, що пшениця, що ферментується тією ж цвіллю R. oligosporus протягом 20 год. за температури 31 °С, перетворюється на продукт, що містить у 6...7 разів більше білка, в 5 разів більше рибофлавіну і в 2 рази більше нікотинової кислоти за звичайну пшеницю. R. Oligosporus– виробляє малоамілаз, тому пшеничний крохмаль не гідролізується і не відбувається спиртового бродіння.

Індонезійський темпех та його різновиди, що готуються з арахісу і кокосових горіхів, − це високопоживні продукти, що отримуються традиційними способами. Вони заслуговують на значне розповсюдження за межами своїх регіонів, оскільки в них містяться білки, вітаміни і необхідні жирні кислоти високої концентрації, натомість майже немає насичених жирів; крім того, вони прості в приготуванні й дешеві.

Серед інших східних блюд, що одержують ферментацією, можна виділити японське м’ясо, що виготовляється з цілих соєвих бобів, які ферментуються Aspergillusoryza; китайське суфу − продукт, отриманий за вирощування на заквасці з соєвих бобів декількох видів цвілі, переважно Мисоr, що нагадує сир; китайський ангкак, за приготування якого рис уражується цвіллю Monascuspurpureus, що додає йому червоного кольору.

Соєвий соус готували багато століть назад у Китаї та пізніше завезли в інші країни Далекого Сходу, зокрема до Японії, яка в даний час є його основним виробником. Соєвий соус отримують зброджуванням осолодженої суміші соєвих бобів і пшениці Aspergillusoryzae. Проміжний продукт, так званий койя, поміщають у посудину з рівним об'ємом розчину солі, щоб отримати масу −моромі. Моромі бродить у великих цистернах упродовж 8... 12 місяців за низької температури при періодичному перемішуванні. У бродінні беруть участь бактерії Pediococcussoyae і дріжджі Saccharomycesrouxii. їх спеціально додають до моромі у вигляді вихідних культур або вони розмножуються в моромі з клітин, що вже є там. У результаті бродіння моромі збагачується молочною та іншими кислотами і етанолом. Після закінчення процесу моромі віджимають і екстрагований соєвий соус розфасовують. Шрот, що залишається при цьому, часто згодовують домашнім тваринам.

Використання харчових продуктів, отриманих методом бродіння, все більше поширюється. Значна кількість досліджень пов'язана з удосконаленням технології бродіння і поширенням її застосування.

Для виробництва харчових продуктів може бути використана целюлоза або відходи лігноцелюлози, такі як солома, пшеничні або рисові висівки. Одним з напрямків є вирощування грибів на рисовій та пшеничній соломі і відходах бавовни. Вміст білка в грибах становить 30...47% сухої речовини. На одному кілограмі соломи вирощується до 1,25 кг грибів. Тобто бродіння використовується для перетворення відходів лігноцелюлози в продукти харчування людини.

Безпосередня утилізація відходів з метою отримання продуктів харчування для людини є найбільш ефективною, оскільки вимоги до охорони навколишнього середовища все підвищуються і використання побічних продуктів стає економічно корисним. У перспективі з'являється можливість створення безвідходного виробництва у цілому − ідеального сучасного способу переробки сільськогосподарської продукції.

Значні проблеми пов'язані з рідкими відходами молочних заводів, що містять 1...4% відпрацьованого молока. Багато уваги приділяється сироватці. Найпростіша техніка утилізації сироватки полягає в отриманні порошку шляхом випарування у випарниках з наступним сушінням. Одним із шляхів утилізації сироватки є розподіл її на два основні компоненти: білок і лактозу за допомогою ультрафільтрації і зворотного осмосу, з подальшим використанням кожного з компонентів. З білків отримують дієтичні суміші для харчування, а лактозу за рахунок ферментації перетворюють на низькокалорійний підсолоджувач.

Регенерація поживних компонентів рідких відходів м'ясного і молочного виробництва за допомогою йонообмінників дає можливість не лише очистити стоки, а й отримати додатково 2..5% білку з сироватки, залишків з бойні, в тому числі й желатин. Використання сучасних методів біотехнології створює умови для перетворення відходів, що отримують при забої тварин, у харчові продукти з новими смаковими якостями. За їхнього виробництва застосовують протеази, в першу чергу папаїн, що розм'якшує волокна і створює певну консистенцію продукту. Постійно збільшується використання крові в харчових продуктах, як звичайних, наприклад, кров'яна ковбаса, так і як компонента менш цінних високобілкових поживних добавок. За допомогою біотехнологічних процесів відбувається утилізація колагеновмісних матеріалів (наприклад, залишки епідермісу і шкіри). Кісткове борошно використовують для виготовлення желатину, який є наповнювачем, зв'язуючою речовиною, що зберігає вологу і підтримує текстуру харчового продукту. Колаген, що отримують із шкір, з успіхом замінює кишки тварин у виробництві їстівної оболонки для ковбас.

Дата добавления: 2017-02-01