Процессы

В пищевой промышленности большинство процессов превращения сырья в готовые продукты осуществляется с помощью ферментов, содержащихся в сырье или выделяемых микроорганизмами, используемыми в данном процессе.

Ферменты – особые органические вещества, вырабатываемые живыми организмами (клетками) и регулирующие обмен веществ. В настоящее время известно более 2000 ферментов.

Воздействие микроорганизмов на субстрат состоит в биохимическом изменении его составных частей под влиянием ферментов, синтезируемых микробной клеткой в процессе её роста и обмена веществ. Различные виды микроорганизмов синтезируют разные ферменты, которые интенсифицируют биохимические превращения специфических субстратов в определённые продукты.

При производстве спирта амилазы плесневых грибов или солода переводят крахмал сусла – в моно- и дисахариды, из которых комплексом ферментов дрожжей вырабатываются этиловый спирт и углекислый газ.

В виноделии, в виноградном и плодоягодном сусле углеводы находятся в готовом для сбраживания виде, т. е. там содержатся моносахариды, в основном глюкоза и фруктоза, которые усваиваются дрожжами и их ферментным комплексом превращаются в этиловый спирт и другие химические соединения, входящие в состав вина.

Пищевые кислоты (лимонная и молочная) являются продуктами жизнедеятельности соответственно плесневых грибов и молочнокислых бактерий при переработке сахарозы, содержащейся в свеклосахарной мелассе. Аминокислота лизин получается путём биохимического превращения сахарозы ферментами.

В производстве чая предварительная ферментация чайного листа осуществляется под влиянием его ферментов. Табак получают путём сушки и ферментации табачного листа.

Таким образом, в основе всех перечисленных отраслей промышленности находятся биохимическое превращение субстратов различных видов сырья индивидуальными ферментами, которые вырабатываются в растениях, и различными видами микроорганизмов, культивируемых в этих же средах. Ферментные препараты специально вносятся в субстрат для ускорения технического процесса.

Дрожжи – одноклеточные микроорганизмы, которые в отличие от бактерий размножаются почкованием (винные, спиртовые, пивные, хлебопекарные дрожжи).

Дрожжевая клетка состоит из оболочки – клеточной стенки, окружающей всю клетку, ядра – носителя жизни клетки, клеточной плазмы – цитоплазмы.

При культивировании дрожжей в производственных условиях наблюдают 4 фазы их развития.

Первая – лаг-фаза – характеризуется накоплением до 10% биомассы, при этом дрожжами усваивается больше всего фосфорных и азотистых соединений. Продолжительность фазы 3-4 ч.

Во второй – логарифмической - фазе накапливается наибольшее количество дрожжевых клеток.

Третья фаза – стационарная – характеризуется медленным накоплением биомассы, отложением запасных питательных веществ в клетках, осуществлением биохимических процессов превращения углеводов в спирт и углекислый газ.

В четвёртой фазе – затухания – заканчиваются гидролитические и синтетические процессы, уменьшается биомасса дрожжей.

Дрожжи относятся к анаэробам. Это означает, что они проявляют жизненные функции в присутствии кислорода воздуха (аэробный процесс) и в его отсутствии (анаэробный процесс).

В первом случае энергия, получаемая дрожжевыми клетками в результате полного окисления органических веществ

C₆H₁₂O₆ + 6O₂=6CO₂ + 6H₂O + 2870 кДж

расходуется клетками на синтез биомассы, т. е. на рост и размножение.

При отсутствии воздуха клетки для осуществления своих жизненных функций используют кислород, заключённый в органическом веществе.

C₆H₁₂O₆ – 2CO₂ + 2C₂H₅OH + 234 кДж

Обмен веществ в клетках по аэробной схеме называют дыханием дрожжей, по анаэробной схеме - брожением. Дыхание и брожение - ферментативные процессы.

На жизнедеятельность дрожжей большое влияние оказывает температура, реакция среды (pH) и её состав.