Zagadnienia z zaliczenia z BIOTECHNOLOGII.docx

Zagadnienia z zaliczenia z BIOTECHNOLOGII

1.     Zalety procesów biotechnologicznych w produkcji żywności.

2.     Wykorzystanie procesów fermentacyjnych w produkcji żywności.

3.     Znaczenie biotechnologii w gospodarce żywnościowej.

4.     Korzyści stosowania enzymów w produkcji żywności.

5.     Metody hodowli mikroorganizmów w bioreaktorach.

6.     Wymień metody oczyszczania produktów z hodowli mikroorganizmów w bioreaktorach.

7.     Scharakteryzuj mikrobiologiczne otrzymywanie kwasu cytrynowego.

8.     Co to jest słód i jaka jest jego rola w produkcji piwa.

9.     Zastosowanie bakterii fermentacji mlekowej w produkcji żywności.

Zastosowanie bakterii fermentacji mlekowej w produkcji żywności.

Wykorzystanie bakterii fermentacji mlekowej

- W przemyśle mleczarskim są wykorzystywane w postaci szczepionek (tzw. zakwasów) do produkcji serów (twarogowych i dojrzewających), masła, mlecznych napojów fermentowanych

- Do produkcji kiszonek spożywczych (ogórki, kapusta, oliwki, sałatki, soki warzywne, orientalne produkty – sosy

- W przemyśle piekarniczym do fermentacji zakwasów chlebowych

- Do produkcji wędlin fermentowanych

- W gorzelnictwie do biologicznego ukwaszania przycierku, przez co są stworzone korzystne warunki dla rozwoju drożdży i przebiegu fermentacji etanolowej

- Do produkcji kiszonych pasz

- Do konserwowania pasz

- W przemyśle farmaceutycznym do produkcji dekstranu (zastępowanie osocza krwi, produkcja preparatów chromatograficznych), preparatów probiotycznych, szczepionek

- Do przemysłowej produkcji kwasu mlekowego

- Konserwowanie owoców, koncentratów spożywczych

- W przemyśle garbarskim, kosmetycznym (a zatem nie tylko przemysł spożywczy)

Rola bakterii fermentacji mlekowej w żywności fermentowanej

- Nadanie produktom specyficznych cech organoleptycznych, głównie smaku, aromatu i konsystencji

- Zwiększenie ich wartości odżywczej – ułatwiają rozkład białka mleka, przeprowadzają je w formę sernika łatwiej wchłanianą;

- Zwiększenie przyswajalności składników mineralnych (głównie żelaza, wapnia, ale także magnezu, fosforu, zwiększają wchłanianie)

Powyższe funkcje zawdzięczamy głównie działaniu kwasu mlekowego – wpływ na perystaltykę jelit, zwiększa wydzielanie soków żołądkowych

- Konserwacja biologiczna produktów – tę funkcję zawdzięczamy kwasom organicznym obniżającym pH, hamującym rozwój wielu patogenów, m.in. bakterii gnilnych, ale także antagonistycznym związkom (bakteriocyny – nizyna, lizozym i wiele innych

Scharakteryzuj mikrobiologiczne otrzymywanie kwasu cytrynowego.

Otrzymywanie kwasu cytrynowego

Kwas cytrynowy (2-hydroksypropanotrikarboksylowy) syntetyzują grzyby strzępkowe Aspergillus (zwłaszcza A. niger), Penicillium, Mucor, Trichoderma, drożdże Candida, Rhodotorula, Torulopsis oraz bakterie Bacillus licheniformis i Arthrobacter terregens. Drożdże Candida, np. C. tropicalis, C. oleophila, Yarrowia lipolytica (C. lipolytica) i C. zeylanoides, syntetyzujące duże ilości kwasu cytrynowego z n-alkanów, są również przydatne do biosyntezy w pożywkach z sacharozą lub melasą po wstępnej hydrolizie disacharydu do monosacharydów. W porównaniu do klasycznej syntezy prowadzonej przez grzyby strzępkowe biosynteza kwasu cytrynowego przez drożdże charakteryzujące się wyższą produktywnością, przy podobnej wydajności, jest łatwiejsza do prowadzenia metodą ciągłą, lecz jej wadą jest duży udział (do 20%) kwasu izocytrynowego. Mutanty Y. lipolytica wytwarzają niewielkie ilości kwasu izocytrynowego isyntetyzują kwas cytrynowy bezpośrednio z cukru białego, dzięki czemu jest możliwa półciągła lub ciągła synteza kwasu z sacharozy lub z melasy przy użyciu wolnych lub immobilizowanych komórek.

Podstawowymi substratami do biosyntezy kwasu są melasa buraczana i trzcinowa, hydrolizaty skrobi ziemniaczanej i kukurydzianej, glukoza techniczna i czysta, cukier biały i surowy, koncentraty soków z buraków i trzciny cukrowej. Skład pożywki jest uzupełniany organicznymi źródłami azotu i nieorganicznymi źródłami fosforu oraz mikroelementami (magnez, siarka, cynk, żelazo, miedź, mangan).

Biosynteza kwasu cytrynowego jest prowadzona metodą

1)     Powierzchniową w ciekłej pożywce w komorach fermentacyjnych z tacami lub w stałym podłożu w perforowanych fermentorach tacowych (tzw bioreaktorach Koji), bębnowych, komorowych lub wieżowych

2)     Wgłębną w ciekłej pożywce w klasycznych fermentorach o pojemności 50-500 m3 jako proces półciągły lub ciągły.

W metodzie klasycznej po odfiltrowaniu grzybni ciecz pofermentacyjna jest ogrzewana do 70-75oC i doprowadzana wodorotlenkiem wapnia do pH 2,7-2,9 w celu wytrącenia współsyntetyzowanego kwasu szczawiowego w postaci szczawianu wapnia, który następnie jest usuwany metodą filtracji lub wirowania. Tworzący się jednocześnie monocytrynian wapnia pozostaje w roztworze.

Schemat produkcji krystalicznego kwasu cytrynowego

- Oddzielenie grzybni z cieczy pofermentacyjnej

- Neutralizacja

- Filtracja cytrynianu wapnia

- Rozszczepianie cytrynianu trój wapnia

- Oddzielanie gipsu

- Wytrącanie (kwasem siarkowym)

- Węgiel aktywny

- Zagęszczanie

- Wydzielanie kryształów kwasu cytrynowego

Inne rozwiązanie: (ideowy schemat produkcji krystalicznego kwasu cytrynowego metodą „bezcytrynianową”

- Fermentacja

- Oddzielanie grzybni

- Wytrącanie wapnia

- Zastosowanie aktywnych jonitów

- Zagęszczanie

- Krystalizacja

- Oddzielanie krzyształków – część cieczy jest ponownie poddawana neutralizacji i kierowana do procesu, co zwiększa wydajność.

Wymień metody oczyszczania produktów z hodowli mikroorganizmów w bioreaktorach

Metody membranowe

Metody chromatograficzne