ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ ЯРОСЛАВСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИНДУСТРИИ ПИТАНИЯ ДОКЛАД тема «Дрожжевое брожение в биотехнологии» Выполнила: Студентка 2 курса Группы 1ТХКМ Иванова Надежда Леонидовна Научный руководитель: Войцеховская Елена Александровна г. Ярославль, 2024 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ. Биология в сфере пищевой индустрии – биотехнология……………………… ГЛАВА 1. Спиртовое брожение в биотехнологии 1.1. Теоретические аспекты спиртового брожения……………………………. 1.2. Микроорганизмы, участвующие в процессе спиртового брожения……… ГЛАВА 2. Молочно-кислое брожение в биотехнологии 2.1. Что такое молочно-кислое брожение………………………………………. 2.2. Применение…………………………………………………………………… ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ВВЕДЕНИЕ Биология в сфере пищевой индустрии – биотехнология. Пищевая биотехнология является одним из важнейших разделов биотехнологии. Современная пищевая биотехнология является сплавом важнейших разделов биологии, химии и инженерии и сформировалась, как наука, благодаря крупным открытиям в естественных науках конца XIX — начала XX веков. В течение тысячелетий люди успешно получали сыр, уксус, спиртные напитки и другие продукты, не зная о том, что в основе лежит метод микробиологической ферментации. С помощью пищевой биотехнологии в настоящее время получают такие пищевые продукты, как пиво, вино, спирт, хлеб, уксус, кисломолочные продукты, сырокопченые и сыровяленые мясные продукты, и многие другие. Кроме того, пищевая биотехнология используется для получения веществ и соединений, используемых в пищевой промышленности: это лимонная, молочная и другие органические кислоты; ферментные препараты различного действия – протеолитические, амилолитические, целлюлолитические, аминокислоты и другие пищевые и биологически активные добавки. Знание о биотехнологических процессах позволит определить причины порчи продовольственных товаров и возникновения дефектов, приводящих к существенным количественным потерям товаров. Например, неправильное применение заквасок может привести к ухудшению качества и возникновению дефектов кисломолочной продукции. С другой стороны, использование новых штаммов микроорганизмов может придать продукту – пиву, вину и другим пищевым продуктам, – новые оригинальные оттенки вкуса и аромата. Применение ферментных препаратов и других соединений, полученных биотехнологическим способом, будет способствовать оптимизации и интенсификации технологических процессов производства пищевых продуктов, улучшению их свойств и продлению сроков хранения. Брожение, анаэробный ферментативный окислительно-восстановительный процесс превращения органических веществ, посредством которого организмы получают энергию, необходимую для их жизнедеятельности. Сбраживаться микроорганизмами могут быть углеводы, спирты, органические кислоты, аминокислоты, пурины, пиримидины и другие органические соединения. При сбраживании органических соединений образуются различные органические кислоты (молочная, масляная, муравьиная, пропионовая, уксусная, янтарная), спирты (этиловый, бутиловый, пропиловый), ацетон, СО2, Н2 и др. Обычно в процессе брожения образуется несколько продуктов. В зависимости от основного конечного продукта различают молочнокислое, спиртовое и другие виды брожения. Основной целью работы является исследование дрожжевого брожения и биотехнологических процессов в пищевой промышленности. Проблема, заключается в значимости реализации и знания механизмов брожения, которое имеет большое практическое значение для создания современных биотехнологий молочнокислых продуктов, сыра, хлеба, вина, пива и многих других продуктов питания. Задачи: 1. Ознакомиться с литературой по данной теме; 2. Рассмотреть основные направления биотехнологий в пищевой промышленности; 3. Изучить продукты брожения; 4. Исследовать основные технологические операции процесса; 5. Изложить и анализировать информацию Ценность для последующих разработок темы, является массовое применение дрожжевого брожения. Спиртовое брожение лежит в основе промышленного получения различных спиртов, прежде всего этилового, а также вина и пива. Использование дрожжей в хлебопечении связано с тем, что пузырьки углекислого газа, образующегося в процессе спиртового брожения, разрыхляют тесто, делая его пышным. Хлеб, прошедший надлежащий процесс брожения, имеет больший срок хранения, чем тот, который не прошел. Модификация глютена определенно помогает в этом отношении, возможно, что действие амилаз на расщепленный крахмал в процессе длительного брожения приводит к увеличению срока хранения. Уксуснокислое брожение лежит в основе получения пищевого уксуса. Молочнокислое брожение используется для получения различных кисломолочных продуктов, при солении и квашении овощей, силосовании кормов и т.д. Продуктом совместной деятельности молочнокислых бактерий и дрожжей является кефир. Известно множество национальных кисломолочных продуктов (кумыс, айран, йогурт и др.), для изготовления которых используют коровье, кобылье, верблюжье, овечье, козье молоко, а в качестве заквасок — естественно возникшие и сохраняемые комплексы молочнокислых бактерий и дрожжей. Также необходимо отметить, что процессы брожения играют важную роль в круговороте веществ в природе. ГЛАВА 1. Спиртовое брожение в биотехнологии 1.1. Теоретические аспекты спиртового брожения. Спиртовое брожение - микробиологический процесс превращения углеводов в спирт и углекислый газ. Этот процесс является одним из основных способов получения спиртных напитков, таких как пиво, вино и водка. Спиртовое брожение, как явление давно известно человечеству, однако природа его была раскрыта французским ученым Луи Пастером только в 1858 г., который доказал, что спиртовое брожение сахаристых веществ зависит от жизнедеятельности дрожжевых клеток. Он назвал это явление «жизнь без кислорода» потому, что оно осуществляется в анаэробных условиях. Спиртовое брожение осуществляется микроорганизмами, такими как дрожжи, которые разлагают сахара на алкоголь и другие продукты. Вызывается аскомицетовыми дрожжами рода Saccharomyces, некоторыми бактериями и отдельными представителями мукоровых грибов. Суммарное уравнение реакции: С6 H12 O6 → 2 СНзCH2 ОН + 2 СО2 + Е Спиртовое брожение происходит при определенных условиях, таких как наличие питательных веществ для дрожжей, оптимальная температура и pH. Кроме того, процесс может быть остановлен, если концентрация алкоголя становится слишком высокой для выживания дрожжей. Брожение осуществляется благодаря действию ферментов, которые вырабатываются дрожжами. Главным ферментом, участвующим в этом процессе, является энзим сахара – сахароза. Он разлагает сахарозу на глюкозу и фруктозу, а затем эти молекулы превращаются в этиловый спирт и углекислый газ. Продукты спиртового брожения, такие как вино и пиво, имеют различные вкусы и ароматы, которые зависят от типа используемых сырьевых материалов и условий брожения. Например, вино производится из ферментации виноградного сока, а пиво – из ферментации зерна, такого как ячмень. Спиртовое брожение имеет широкое применение в пищевой и алкогольной промышленности. Оно также используется для производства биотоплива, такого как этанол, который может быть использован в качестве альтернативного источника энергии. 1.2. Микроорганизмы, участвующие в процессе спиртового брожения. Основные участники спиртового брожения: 1. Дрожжи, являются основными участниками спиртового брожения. Saccharomyces cerevisiae - пивные или хлебные дрожжи, образуют до 6% спирта (дрожжи верхнего брожения - образуют на поверхности бродящей жидкости пленку и много пены (СО2), брожение совершается при температуре 14-20 °С. Применяются большей частью в винокурении и хлебопечении. Дрожжи нижнего брожения - оседают на дно, брожение вялое и происходит при температуре 4-10 °С. Применяются в пивоварении; Saccharomyces ellipsoides - винные дрожжи нижнего брожения, встречаются в зрелых плодах винограда; Torula - клетки меньшие, чем Saccharomyces, спор не образуют (например, Torula kephir - кефирные дрожжи). Дрожжи обладают способностью разлагать сахара на молекулы глюкозы и фруктозы, а затем превращать их в этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется ферментацией. 2. Сахара, являются основным источником энергии для дрожжей в процессе спиртового брожения. Они представляют собой углеводы, такие как глюкоза и фруктоза, которые находятся в сырье, используемом для производства алкогольных напитков, таких как соки, солод и фрукты. 3. Ферменты – это белковые молекулы, которые ускоряют химические реакции. В процессе спиртового брожения, дрожжи вырабатывают ферменты, такие как сахараза и альдолаза, которые помогают разлагать сахара на более простые молекулы и превращать их в алкоголь и углекислый газ. 4. Микроорганизмы. В процессе спиртового брожения могут участвовать и другие микроорганизмы, такие как бактерии и дрожжи других видов. Они могут влиять на характеристики и вкус конечного продукта. Бактерии, вызывающие спиртовое брожение; к ним относятся Thermobacterium mobile (сбраживает до 90 % глюкозы) и кислоустойчивый микроб. 5. Кислород может играть роль в процессе спиртового брожения. Некоторые виды дрожжей могут проводить аэробное брожение, которое происходит в присутствии кислорода. Однако, в большинстве случаев, спиртовое брожение происходит в анаэробных условиях, то есть без доступа кислорода. Все эти участники взаимодействуют в процессе спиртового брожения, превращая сахара в алкоголь и углекислый газ. Этот процесс является основой для производства различных алкогольных напитков, таких как пиво, вино и спиртные напитки. ГЛАВА 2. Молочно-кислое брожение в биотехнологии 2.1. Что такое молочно-кислое брожение. Молочнокислое брожение – это процесс преобразования сахара в молочную кислоту в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий. Типы молочнокислого брожения: 1. Типичное (гомоферментативное) - в процессе молочнокислого брожения образуется только молочная кислота. 2. Нетипичное (гетероферментативное) – в процессе молочнокислого брожения наряду с молочной кислотой образуются еще и другие продукты (уксусная кислота, этиловый спирт, углекислый газ и др.). Пропионовокислое брожение – это процесс преобразования сахара или молочной кислоты и ее солей в пропионовую и уксусную кислоты, углекислый газ и воду в результате жизнедеятельности пропионовокислых бактерий. (Пропионовокислые, или пропионовые, бактерии были впервые выделены из сыров в 1878 г. Фитцем, а сыроделие – самая древняя биотехнология, использующая эти бактерии. Пропионовокислые бактерии давно уже используются при изготовлении твердых сычужных сыров: Советский, Швейцарский, Алтайский.) 2.2. Применение. Важнейшие представители типичных молочнокислых бактерий и их использование Молочнокислый стрептококк – всегда присутствуют в молоке и вызывают самоскисание; Сливочная палочка – используют при производстве сметаны и масла; Болгарская палочка – используют при производстве йогуртов и кумыса; Ацидофильная палочка – продуцирует антибиотические вещества. Используют для производства ацидофильных кисломолочных продуктов, биопрепаратов для лечения и профилактики желудочно-кишечных заболеваний человека и животных. Сырная палочка – используется при производстве сыров; Дельбрюковская палочка – используют для получения молочной кислоты из сахара, а также при выпечке ржаного хлеба; Молочнокислая палочка – основной возбудитель брожения при квашении овощей и фруктов, а также при силосовании кормов. Важнейшие представители нетипичных молочнокислых бактерий и их использование: o Ароматобразующие молочнокислые стрептококки – предают особый аромат сливочному маслу; o Лейконостоки – используются в комбинированных заквасках с целью ароматизации продукта. Некоторые виды Лейконостоков являются активными слизеобразователями и вызывают порчу продуктов (молока, вина, пива и безалкогольных напитков).
