Реферат на тему «Современные подходы в реализации биотехнологических процессов в производстве безалкогольных напитков и плодово-ягодных соков»

Содержание

Введение

1. Сущность биотехнологических процессов

2. Применение биотехнологических процессов в производстве безалкогольных напитков и плодово-ягодных соков на современном этапе

Заключение

Список литературы

Введение

Важной задачей в создании любого биотехнологического процесса является разработка и оптимизация научно-обоснованной технологии и аппаратуры для него. При организации биотехнологических производств частично был заимствован опыт развитой к тому времени химической технологии. Однако биотехнологические процессы имеют существенные отличия от химических, поскольку в биотехнологии используют более сложную организацию материи — биологическую.

Производство соков — одна из наиболее быстро развивающихся отраслей плодоовощной промышленности как в нашей стране, так и за рубежом. Увеличивается не только количество выпускаемых соков, но и их ассортимент.

В отличие от зарубежных напитков, содержащих фруктовой основы иногда не более 10%, отечественные напитки содержат ее не менее 40%, что и обусловливает их достаточную пищевую и биологическую ценность.

Цель работы изучить современные подходы в реализации биотехнологических процессов в производстве безалкогольных напитков и плодово-ягодных соков.

Сущность биотехнологических процессов

Термин «биотехнология» возник в начале 70-х годов ХХ в. и до сих пор единого определения как среди ученых, так и среди специалистов не имеет. В традиционном, классическом, понимании биотехнология – это наука о методах и технологиях производства различных ценных веществ и продуктов с использованием природных биологических объектов (микроорганизмов, растительных и животных клеток), частей клеток (клеточных мембран, рибосом, митохондрий, хлоропластов) и процессов.

Новейшая биотехнология – это наука о генно-инженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования генетически модифицированных растений, животных и микроорганизмов в целях интенсификации производства и получения новых, а также традиционных видов продуктов различного назначения. Как и любая наука, биотехнология базируется на определенных объектах и методах. Объектами биотехнологии являются микроорганизмы (грибы, простейшие, бактерии, вирусы), клетки растений, животных и человека, а также биологически активные вещества специального назначения (ферменты, гормоны).

Основная цель биотехнологии- промышленное использование биологических процессов и агентов на основе получения высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами. Биотехнология возникла на стыке биологических, химических и технических наук.

Биотехнологический процесс включает ряд этанов: подготовку объекта, его культивирование, выделение, очистку, модификацию и использование продуктов.

Биотехнологические процессы могут быть основаны на периодическом или непрерывном культивировании [4].

Во многих странах мира биотехнологии придается первостепенное значение. Это связано с тем, что биотехнология имеет ряд существенных преимуществ перед другими видами технологий, например, химической.

1). Это, прежде всего, низкая энергоемкость. Биотехнологические процессы совершаются при нормальном давлении и температурах 20-40° С.

2). Биотехнологическое производство чаще базируется на использовании стандартного однотипною оборудования. Однотипные ферменты применяются для производства аминокислот, витаминов; ферментов, антибиотиков.

3). Биотехнологические процессы несложно сделать безотходными. Микроорганизмы усваивают самые разнообразные субстраты, поэтому отходы одного какого-то производства можно превращать в ценные продукты с помощью микроорганизмов в ходе другого производства.

4). Безотходность биотехнологических производств делает их экологически наиболее чистыми. Экологическая целесообразность биотехнологических производств определяется также возможностью ликвидации с их помощью биологических отходов — побочных продуктов пищевой, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, в сельском и городском хозяйствах.

5). Исследования в области биотехнологии не требуют крупных капитальных вложений, для их проведения не нужна дорогостоящая аппаратура.

К первоочередным задачам современной биотехнологии относятся -создание и широкое освоение [5]:

1)новых биологически активных веществ и лекарственных препаратов для медицины (интерферонов, инсулина, гормонов роста, антител);

2)микробиологических средств защиты растений от болезней и вредителей, бактериальных удобрений и регуляторов роста растений, новых высокопродуктивных и устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды гибридов сельскохозяйственных растений, полученных методами генетической и клеточной инженерии;

3)ценных кормовых добавок и биологически активных веществ (кормового белка, аминокислот, ферментов, витаминов, кормовых антибиотиков) для повышения продуктивности животноводства;

4)новых технологий получения хозяйственно-ценных продуктов для использования в пищевой, химической, микробиологической и других отраслях промышленности;

5)технологий глубокой и эффективной переработки сельскохозяйственных, промышленных и бытовых отходов, использования сточных вод и газовоздушных выбросов для получения биогаза и высококачественных удобрений.

Применение биотехнологических процессов в производстве безалкогольных напитков и плодово-ягодных соков на современном этапе

В странах Восточной Азии, Африки и Латинской Америки безалкогольные ферментированные напитки готовят из чайных и кофейных растений. В восточных странах с незапамятных времен чай использовали в качестве бодрящего напитка, однако технология производства чая была разработана лишь в XX в. Разнообразие чайного продукта зависит от вида растений и технологии переработки листа. Известны три технологии приготовления чая — черного, зеленого и находящегося между ними по степени окисленности дубильных веществ желтый чай. Готовый чай по степени ферментации делится на следующие категории:

— неферментированный чай, в котором степень окисления дубильных веществ (катехинов) не превышает 12%;

— слабоферментированный чай, степень окисления дубильных веществ — до 12-30%;

— ферментированный чай, степень окисления дубильных веществ — в пределах 35-40%.

Каждая категория готовой продукции по степени окисления, в свою очередь, делится на более мелкие группы. Неферментированный — это зеленый чай. Для инактивации окислительных ферментов сырье фиксируют водяным паром и горячим влажным воздухом. В результате на следующих стадиях переработки в чайном листе не происходят процессы ферментативного окисления.

Чай второй категории — слабоферментированный, подвергается частичной ферментации; к нему относятся: желтый, оолонг (красный) и черный чай.

Если во время производства зеленого чая основной задачей является сохранение катехинов в нативном состоянии, то во время производства ферментированного черного чая стараются максимально окислить комплекс катехинов в чайном листе. Черный чай, приготовленный по указанной технологии, характеризуется интенсивным настоем и специфическим ароматом.

Для получения черного чая свежесобранные листья подвергают следующим технологическим операциям: завяливанию, скручиванию, ферментации и сушке. Завяливание является важным технологическим этапом, при котором происходят основные биохимические изменения в чайном листе, определяющие вкус и образование ароматических соединений во время процесса скручивания и ферментации.

Во время скручивания чайного листа повреждается структура и нарушается целостность клетки, в результате обеспечивается контакт окислительных ферментов и их субстратов. В чайном листе ферментация осуществляется за счет эндогенных ферментов. Этим производство чая отличается от многих других процессов пищевой промышленности, где ферменты добавляют искусственно. В технологическом цикле производства чая ферментация является центральным процессом, от которого в значительной степени зависит качество готовой продукции.

Важное место в рационе питания человека занимают фрукты, овощи и ягоды в свежем виде или в виде консервов и соков. Современное производство соков немыслимо без применения ферментов, среди которых ведущее место принадлежит пектиназам — комплексу ферментов, состоящему из полигалактуроназы, пектинметилэстеразы и др.

Пектиназы продуцируют микромицеты Aspergillus niger, бактерии Erwinia carotovora, Clostridium sp. и др. Применение пектиназ в производстве соков обусловлено тем, что они катализируют гидролиз пектиновых веществ растительных клеток, тем самым освобождая сок из клеточных структур.

В 1 л виноградного сока содержится 0,2—4,0 г пектина, еще больше его в яблочном и томатном соках. При хранении сока пектин оседает. Освобождение сока от пектина обязательно при изготовлении сиропов путем упаривания, так как присутствие пектина может вызвать желеобразование. Обработка соков пектолитическими ферментами снижает содержание пектина до 50 мг/л.

Заключение

Биологические технологии (биотехнологии) обеспечивают управляемое получение полезных продуктов для различных сфер человеческой деятельности, базируясь на использовании каталитического потенциала биологических агентов и систем различной степени организации и сложности — микроорганизмов, вирусов, растительных и животных клеток и тканей, а также внеклеточных веществ и компонентов клеток.

Одна из тенденций в развитии современной соковой промышленности — расширение производства овощных соков, обладающих пищевой и биологической ценностью, способных оказывать позитивное влияние на здоровье человека и служить природным профилактическим средством в отношении различных заболеваний.

Сохранить биологически активные вещества растительного сырья и смягчить режимы переработки, достигая при этом максимального технологического эффекта, позволяют методы биотехнологии, к которым относятся применение ферментных препаратов (ФП), а также культур микроорганизмов, в том числе лакто-и бифидобактерий.

Список литературы

1. Alekseeva, Т. Development of Compounding Enriched Flour Confectionery with Application of Products of Deep Processing of Grain [Text] / T. Alekseeva, Y. Kalgina, A. Vesnina // Journal of EcoAgriTourism. — 2014. -Vol. 10. — № 2. — P. 53-56
2. Вакула, В. Биотехнология: Что это такое? / В. Вакула. — Л.: Молодая Гвардия, 2008. — 302 c.
3. Дебабов, В. Г. Биотехнология. В 8 книгах. Книга 2. Современные методы создания промышленных штаммов микроорганизмов. Учебное пособие / В.Г. Дебабов, В.А. Лившиц. — М.: Высшая школа, 2013. — 208 c.
4. Елинов, Н.П. Основы биотехнологии / П.Н. Елинов. – СПб.: Наука, 2009. — 314 с.
5. Загоскина, Н.В. Биотехнология: теория и практика / Н.В. Загоскина, Л.В. Назаренко, Е.А. Калашникова. — М.: Издательство Оникс, 2009. – 496 с.
6. Лутова, Л. А. Биотехнология высших растений / Л.А. Лутова. — М.: Издательство Санкт-Петербургского университета, 2010. — 240 c.
7. Laemmly U.K., Favre M. Maturation of the head of backteriopage T4. DNA packaging events. // J. Mol. Biol. 1973 — Vol. 80 — (2) — P. 575-599.
8. Найду, Р. Микроэлементы в окружающей среде. Биогеохимия, биотехнология и биоремедиация / Под редакцией М. Н. В. Прасада Прасада, К. С. Саджвана, Р. Найду. — М.: Физматлит, 2009. — 279 c.
9. Richardson, С. С. Phosphorylation of nucleic acid by an enzyme from T4 bacteriophage-infected Escherichia coli. // Proc.Nat. Acad. Sci. — 2009. Vol. 54 -(1)-P. 158-165.
10. Rodionova, N. Prospects of composite pomace mixes for vegetable fortified foods of different population groups [Text] / N. Rodionova, I. Cheremuchkina, T. Alekseeva // Industrial — academic networks in cooperation activities for pharmaceutical, chemical and food fields: International Congress. — L’Aquila: Monteluco di Roio, 2014. — P. 126-129
11. Рассел, Джесси Биотехнология / Джесси Рассел. — М.: Книга по Требованию, 2012. — 102 c.
12. Feinberg A.P., Vogelstein B. A technique for radiolabeling DNA restriction endonuclease fragments to high specific activity.// Anal Biochem. — Vol. 132 — (1) — P. 6-13.