33. Биотехнологические процессы в производстве мясных и рыбных продуктов.
Технология производства многих современных мясопродуктов обязательно включает в себя молочнокислое брожение. В сырокопченых колбасах и в рассолах для окороков, грудинки, корейки молочнокислые бактерии подавляют рост гнилостных микроорганизмов и участвуют в формировании вкуса и аромата готового продукта. В мясопродукты, требующие бактериальной ферментации, обычно добавляют закваску, содержащую специально отобранные штаммы стрептококков, лактобацилл и недиококков. В этом случае на упаковке должно быть указано, что в состав продукта входят бактериальные культуры.
С целью размягчения мяса, облегчения его обработки широко применяются ферментные препараты протеолитического действия. Использование ферментных препаратов в промышленных масштабах связано с технологическими задачами равномерного распределения ферментов при внесении их в мясо. Применяются следующие способы обработки мяса протеолитическими ферментами:
- — прижизненное введение препарата путем инъекций;
- — внутримышечное шприцевание мясной туши;
- — обработка поверхности мяса путем разбрызгивания раствора фермента или нанесения порошкообразных препаратов на поверхность мяса;
- — погружение мяса в раствор ферментов после механического рыхления;
- — восстановление дегидратированного сублимацией мяса в растворе ферментов.
Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.
Введение раствора ферментного препарата через кровеносную систему путем инъекций в организм животного при жизни. Прижизненное введение препарата обеспечивает его равномерное распределение и хороший размягчающий эффект, сокращает время созревания, увеличивает количество мяса, пригодного для жарения. Вместе с тем, следует отметить, что при введении достаточно высоких доз препарата возникает анафилактический шок и нарушение нормальных функций организма.
Обработка поверхности мяса путем разбрызгивания раствора фермента или нанесения порошкообразных препаратов на поверхность мяса. Способ имеет ограниченное применение ввиду неравномерного преобразования белковых структур: мясо на поверхности размягчается слишком сильно, а внутри — недостаточно.
Внутримышечное шприцевание мясной туши. Наибольший эффект получен при введении препаратов ферментов в мышечную ткань многократными уколами. При этом эффективность способа значительно повышается при введении ферментов под давлением вместе со стерильным вакуумом или азотом. Газы, разрыхляя структуру мышечной ткани, способствуют лучшему распределению фермента между клетками. Используется еще один способ — безыгольный — введение препаратов в мясо иод сверхвысоким давлением (200 • 10 3 Па).
Погружение мяса в раствор ферментов после механического рыхления. Простое погружение мяса в ферментный раствор малоэффективно, поскольку в данном случае наибольшим изменениям подвергается лишь поверхность мяса (наступает полный лизис структур мышечной ткани), в то время как в глубоких слоях изменения минимальны. Сочетание предварительного механического рыхления с последующим погружением мяса в раствор ферментов, а также «массирование» мяса в ферментном растворе дают хорошее качество мяса и малые потери влаги при его обработке.
Хорошие результаты дает восстановление дегидратированного (обезвоженного) сублимацией мяса в водном растворе размягчающего препарата. При этом создаются условия для контакта фермента не только с поверхностью мяса, но и с внутренними структурами путем проникновения раствора в хорошо развитую систему пор и капилляров. В процессе регидрагации мяса обеспечивается равномерный по всему объему контакт фермента с основными белковыми структурами. В результате этого достигается максимальное размягчение мяса при минимальном расходе фермента. Положительное действие на мягче- ние мяса оказывает поваренная соль.
Для обработки мышечной ткани применяют ферментные препараты животного, растительного и микробного происхождения. Из ферментов животного происхождения высокой колла- геназной и эласгазной активностью обладает фермент панкреатин, получаемый из поджелудочной железы свиньи. Иногда его применяют в смеси с ферментами трипсином, химотринсином, пепсином. Однако ферменты животного происхождения имеют весьма ограниченные сырьевые источники.
Среди группы ферментов растительного происхождения для обработки мышечной ткани используют папаин, фицин, бромелаин и другие. Например, папаин применяют как размяг- чигель жесткого мяса. Он используется при созреваниия мяса, изготовлении полуфабрикатов, получении гидролизатов. Следует отметить, что эти протеазы также не могут полностью удовлетворить запросы промышленности ввиду дефицита сырья для их получения, малого выхода при переработке растений, а следовательно, высокой стоимости.
Прогеиназы микробного происхождения имеют ряд преимуществ по сравнению с другими источниками: неограниченность сырьевой базы, относительно простая технология получения, невысокая стоимость и др. Кроме того, микробные нротеи- назы, как правило, способны к более глубокой деструкции белков, в том числе многих фибриллярных, а также обладают широким спектром действия на различные субстраты.
Искусственно внесенные в сырье препараты протеаз обеспечивают эффект преобразования белковых структур, аналогичный автолитическому. Однако процессы созревания мяса под их влиянием протекают в 3-5 раз интенсивнее и заканчиваются в более короткий срок. При этом интенсивность и глубина превращений белковых структур зависят от дозировки препаратов, физико-химических условий, продолжительности обработки. Ферментная обработка сырья придает мясу нежную консистенцию, нужные вкус и аромат.
Источник
Получение и использование ферментных препаратов
В основе процессов, происходящих при изготовлении и хранении многих пищевых продуктов, лежат изменения, вызываемые деятельностью тканевых ферментов, или ферментных препаратов и ферментов, выделяемых микроорганизмами.
Изучение механизма действия ферментов помогает выяснить процессы, происходящие при посмертном созревании мяса и рыбы, дозревании плодов, изготовлении пива, соков, вина, сыров, чая, кофе, табака и других продуктов, что дает возможность установить сроки и необходимые условия хранения (температуру, влажность, газовый состав среды) для продуктов. Например, для хранения картофеля в зимний период рекомендована температура 4°С, так как более высокая температура (свыше 4°С) и более низкая (0°С) способствуют активизации ферментов и снижению качества продукции. Ферментативные процессы, в яблоках резко замедляются при хранении их в среде с пониженным содержанием кислорода (2—3 %) и повышенным количеством углекислого газа (3—5 %) по сравнению с обычной атмосферой. Такая газовая среда рекомендована для увеличения срока хранения этих плодов.
Применение ферментов позволяет в большинстве случаев интенсифицировать технологические процессы, повышать качество готового продукта, улучшать его товарный вид, снижать себестоимость производства, расширять сырьевые ресурсы.
Ферментные препараты применяют в хлебопечении, виноделии, спиртовом, пивоваренном и соко-экстрактном производствах, в кондитерской, крахмало-паточной, мясо-перерабатывающей и рыбной промышленности, в сыроделии и других отраслях пищевой промышленности, в сельском хозяйстве — при приготовлении кормов, в легкой промышленности — при обработке кож, льна, мехов, в медицинской промышленности — для получения лекарств и т. д.
Ферменты способны осуществлять каталитические функции вне клетки и вне организма, поэтому для практических целей представляет большой интерес выделение ферментов и их использование в пищевой, легкой, медицинской и некоторых других отраслях промышленности, сельском хозяйстве, на предприятиях общественного питания и т. д.
Ферментный препарат отличается от чистого фермента тем, что в нем содержатся балластные вещества и несколько ферментов.
Для производственных целей ферментные препараты могут не подвергаться тщательной очистке, тогда как для научно-исследовательских работ и лекарственных целей нередко требуется выделять ферменты в чистом виде.
Из растительного сырья для промышленных целей чаще всего выделяют протеолитические ферменты — папаин из дынного дерева (папайи), фицин — из растения инжира, бромелаин — из ананаса. Все эти препараты существенно улучшают качество мяса, способствуя размягчению жестких частей. Из проросшего зерна получают ферментные препараты для гидролиза крахмала.
Источником получения ферментных препаратов служат также органы и ткани животных, богатые ферментами. Так, поджелудочная железа богата химотрипсином, трипсином, коллогеназой и др.; слизистая оболочка свиных желудков и сычугов крупного рогатого скота содержат ферменты пепсин и липазу; в сычужках молочных телят и ягнят находится сычужный фермент реннин, используемый для свертывания молока при производстве сыров.
Промышленное получение ферментных препаратов из растительного и животногосырья лимитируется ограниченностью сырьевых ресурсов и относительно небольшим ассортиментом ферментов, которые могут быть из него получены. Поэтому наиболее перспективно производство ферментов микробного происхождения, так как источник микробиологического сырья огромен и набор ферментов в этом сырье очень широк.
Продуцентами ферментов могут быть бактерии, грибы, дрожжи, актиномицеты. Многие микроорганизмы могут синтезировать одновременно комплекс ферментов, но имеются и такие, которые накапливают в наибольших количествах только один фермент.
Широко известны препараты амилолитических, пектолитических и протеолитических ферментов, глюкооксидазы, каталазы и другие, получаемые с помощью микроорганизмов.
Плесневые грибы, дрожжеподобные микроорганизмы и спороносные бактерии синтезируют амилолитические ферменты. Для получения амилолитических ферментных препаратов чаще всего используют грибы рода Aspergillus.
Пектолитические ферменты получают с помощью Penicillum, Aspergillus и некоторых других.
Протеолитические ферменты способны вырабатываться многими плесневыми грибами, актиномицетами и бактериями. Но наиболее часто используются в качестве продуцентовBac. subtilus и грибы различных видов рода Aspergillus.
Продуцентами глюкооксидазы и каталазы являются некоторые виды грибов рода Aspergillus и Penicillum.
Амилолитические ферментные препараты применяют в хлебопекарной промышленности для улучшения качества и аромата хлеба. При этом время созревания теста снижается на 30 %, а расход сахара на производство булочных изделий высших сортов уменьшается вдвое. В пивоваренной, спиртовой и крахмало-паточной промышленности амилолитические ферменты применяют для осахаривания крахмала. В пивоваренной промышленности применение ферментных препаратов позволяет сэкономить около 165 килограммов ячменя при производстве каждого декалитра пива.
Применение пектолитических ферментов, глюкооксидазы и каталазы, вызывающих мацерацию клеточных стенок и гидролиз пектиновых веществ, позволяет повысить выход сока из слив, абрикосов, персиков и черной смородины на 25—30 %.
Ферменты, выделяемые микроорганизмами, используют при производстве кисломолочных продуктов, квашеных овощей и др.
Особое значение имеют ферментные препараты в медицине для лечения многих заболеваний. Так, при лечении желудочных заболеваний используют ферментные препараты пепсина, трипсина и другие, получаемые из тканей животных.
Широко используют ферментные препараты в кожевенном и меховом производстве для снятия волос со шкур и размягчения кожевенного сырья. В текстильной промышленности с помощью ферментов производят расшлихтовку тканей, в результате чего значительно повышается производительность труда.
С помощью ферментов в больших количествах ведется промышленная выработка аминокислот и белковых препаратов, в первую очередь для животноводства.
Для получения микробиологических ферментных препаратов производят посевы чистых культур на стерильные среды определенного состава с определенной величиной рН и температурой. После выращивания микроорганизмов культуральную жидкость, содержащую растворимые вещества, отделяют от клеточного материала и нерастворимых составных частей среды. Для этого применяют центрифуги или фильтрование. Концентрирование неочищенных ферментных растворов производится выпариванием под вакуумом при низких температурах.
В лабораторной и промышленной практике широко используют жидкие ферментные препараты. Для выделения ферментов из культуральной жидкости применяют два способа — осаждение и адсорбцию. Осаждение ведется при низкой температуре во избежание денатурации и инактивирования ферментов. Осаждение чаще всего осуществляется органическими растворителями и неорганическими солями. Для высокой очистки осадки растворяются и обрабатываются методами хроматографии, электрофореза, диализа, кристаллизации и др.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник