Биотехнология негіздері

Липазаның қолданылуы. Кондитерлік  өнімдерде өндіруде сүт өнімдері көп қолданылыс тапқан, олар өнімдердің дәмін, тағамдық құндылығын және хош  иістілігін жоғарылатады. Сүт шоколадының, карамельдің, иристің, сары май кремінің хош иістілігін арттыру үшін басқа да комппоненттермен қатар, липазалардың әсерінен түзілетін бос май қышқылдарының да әсері зор. Бос май қышқылдарының деңгейі төмендегенде, өнімнің хош иісі жоғарылайды, бірақ жаңа хош иістер түзілмейді; ал орташа болған жағдайда майдың иісі пайда болады, ал өте жоғары болған кезде сырдың иісі шығады. Мұндай хош иісті заттар әр текті (жануар, өсімдік,микробтық) липазаларды қолданумен  майларды модификациялау арқылы алынады.

 

Глюкоза өндірісі

Глюкоза өндіретін зат  – крахмал. Глюкоза өндіретін  нобай патока өндіретін нобайымен  ұқсас. Крахмал гидролизі патоканы өндіргенге қарағанда толығырақ  жүргізіледі, ол үшін қышқылды көбірек  қосып, ұзағырақ қыздырады. Патока өндірісінде  секілді қышқылды бейтараптандырады, сүзеді, тазалайды және гидролизатты қамтамасыз етеді. Шәрбетті қоюландырып пісіру, оны суыту, кристализациалау, кептіру, кристалдарын бөліп алу, оларды кептіру тәсілдері қант ұнтағының өндірісіне ұқсас. Глюкоза ұсақ кристал болғандықтан, баяу кристалданады.

Глюкоза қантын өндіргенде құрамында 75-80% құрғақ заттары бар  шәрбетті қатты қоюландырып пісіргеннен  кейін, оны суытып, жуу кезінде  кристалдандырады. Кристалданған массаны  ыстық және сұйық кезінде бөшкелерге немесе тығыз жәшіктерге құяды; олардың ішінде кристандыру аяқталады, кристаларалық шәрбетпен қоршалған, глюкозаның ұқсақ кристалдарынан тұратын қатты масса пайда болады. Осы шәрбетте гидролиздің толықсыз өнімдері, гидролиздің жанама өнімдері және тағы басқалар қалады.

 

Глюкозаның қолдану

Кристаллдық глюкоза  таза, тәтті, дәмі мен жақсы жұғылымдылығы  бар жоғары сапалы ас өнімі. Глюкозаны  кондитер, нан-тоқаш бұйымындарын, жеміс-жидек  консерваларын, қоюландырылған сүт, балмұздақ, ликерлы-шарап бұйымдарын жасауға, кулинарияда және т.б. қолдануға болады. Мысалы, глюкозаны балмұздаққа  қосқанда, оның сапасы айтарлықтай көтеріледі, яғни балмұздақтың жеміс-жидек дәмі жақсарады. Тазартылған, кристаллданған  глюкоза  медицинада қолданылады, мысалы қүш-қуат алу үшін, ағзаны тұрақты қалпына келтіруге күретамырдың ішіне құйылады.

Глюкоза қанты – кондитерлі өнім түрінде, қолдануға дайын ас өнімі.

 

Мальтозды патока және мальтц-экстракт

Мальтозды патока мен  мальтц-экстракт құрамында крахмалы бар шикізаттан ферментативтік гидролиз арқылы жасайды. Патоканы жүгері ұнынан, шикі крахмалдан және т.б. өңдейді, мальтц-экстракт – арпадан өңделеді. Мальтозды  патоканы уыт және  ферменті көп  амилазаны қолдану арқылы  өңдейді. Оның әсерінен, алдын ала әбден піскен, қанттандырылған жүгері ұнындағы крахмал ажыратылады. Фермент іс әрекетін тездету үшін 65 градусқа дейін қыздыруды қолданады. Алынған шәрбетті сүзеді, белсенді көмірмен тазартады және қоюландырып пісіреді. Мальтозды патока  - қою, түсі қоңыршыл,  уыт дәмі бар, иісі жұғымды өнім. Басқа дәмі мен иісі болмау керек. Құрғақ затқа  айырғанда құрғақ құрамы 70% -ға жуық, қантта (мальтоза бойынша) 65 %-дан кем емес, күлі 1,3 %-дан артық емес.

Мальтозды патоканы бөшкеге буып түйеді. Ол жай крахмалды патока секілді сақталады.

Мальтозды патоканы ас шәрбеті  және тәтті тағамдар, пряник, нан  тоқаш бұйымдарын дайындауға қолданады.

Мальтц – экстрактын, уыт экстрактын қоюландырып пісіріп  жасайды.

Мальтц-экстракт – жұғымды уыт иісі мен дәмі бар мөлдір қою тәтті шәрбет. Оның ылғалдылығы 25 %-дан артық емес. Көбінде ол сутегінен құрылады, мальтоза құрамы - 60%-дан кем емес, құрамында сондай-ақ, декстриндер, ерітінді азот және минералды заттар, ферменттер бар.  

 

6 Тақырып Жемісті-жидекті шырындарды, алкогольсіз сусындарды және шараптарды өндіру

Жемісті-жидекті шырындарды, алкогольсіз сусындарды және шараптарды өндіру кезінде ферментті препараттарды  қолдану шырынның шығымын көбейту  үшін, оның түссіздендіру және түсін тұрақтандыру үшін, ал алкогольсіз сусындар мен шараптарда, шырындарда және дайындау өнімдерінде  жүретін ашу үрдісін, сонымен қатар алкогольсіз сусындар мен сироптарды өндірудегі сахароза инверсиясы үшін қажет. Бұл үшін бір жағдайларда ферменттік препараттардың жиынтығы қажет болса, басқа бір жағдайларда индивидуальды ферменттердің препараты қажет. Сонымен қатар, ферменттік препараттар белгілі бір өнім алудағы өнімді алу технологиясында тек катализдеуші реакцияға ғана әсер етіп қоймай, жалпы технологияның жүруіне жауап беретіндей болуы керек.

Жемісті-жидекті шикізаттардың  өзіндік ерекшеліктеріне қарай  және ферменттік препараттардың қолданылу  мақсатына сәйкес препараттарды  алтыға бөлуге болады;

1. Түссіздендірілмеген шырындарды алу үшін қолданылатын, өнімнің шығымын көбейтетін және экстративтілігін жоғарылату үшін қолданылатын препараттар;
2. Түссіздендірілген шырын алу үшін қолданылатын, өнімнің шығымын көбейтетін, экстративтілігін жоғарылату үшін қолданылатын және пектиндік және ақуыздық заттардың толық гидролизін қамтамасыз ететін препараттар;
3. Жемісті-жидекті тіндерді мацерирлеу үшін, шығымын көбейту үшін және шырын жұмсақтарын гомогенділігін қаматамасыз ететін препараттар;
4. Түссіздендірілген жемісті-жидекті шарап материалдарын алу үшін, шығымын көбейететін және шарап материалдарының экстративтілігін қамтамасыз ететін препараттар;
5. Шырындарда, шараптарда, алкогольсіз сусындарда ашудың алдын алатын және аэробті микроорганизмдер дамымауын қамтамасыздандыратын препараттар;
6. Алкогольсіз сусындар мен тауарлық сироптарды өндіруде қанттық сироптардың инверсиясын катализдеуші препараттар.

 

Пектолиттік ферменттердің қолданылуы

Жемісті-жидекті езіндіде және шырындарды пектолиттік препараттармен өңдеуде немесе термикалық және ферментативтік өңдеулерді қатар қолдануда жүретін негізгі биохимиялық үрдіс бұл- пектиндік заттардың гидролизі. Сонымен қатар шикізаттың басқа да компоненттерінің, целлюлозаның, гемицеллюлозаның және ақуыздардың алмасуы да жүреді.

Сондықтан көптеген жемістер мен жидектерден алынатын толығымен  түссіздендірілген шырынды алу үшін қолданылатын ферменттік препараттардың құрамында тек қана пектолиттік ферменттер ғана емес, сонымен қатар, шырындардың опалесценциясын қамтамасыз ететін және олардан дайындалатын шараптар мен алкогольсіз сусындарды тұрақтандыру үшін қолданылатын басқа да коллоидтік қосылыстарды гидролиздеуші ферменттер  болуы қажет.

Шырынды максимальды  мөлшерде алу үшін және жемістер мен  жидектер пектиндік заттарын гидролизінде түссіздендіруді жеңілдету үшін сол заттың өзінің пектолиттік ферменттері мен кіргізілетін препараттардың қасиеттерін де ескеру қажет. Технологиялық міндеттемелер мен шиткізаттың химиялық құрамына қарай белгілі бір комплекстік ферменттері бар препараттарды қолданылу керек. Комплексті препараттарға ферментті препараттардың спектрі (пектинэстераза, эндо-, экзополигалактуроназа және т.б. сәйкес жүретін препараттар), сонымен қатар олардың қатынасы жатады. Сонымен қатар, шикізатты өңдеу режимін таңдау арқылы ферменттер әсерінің оптималды жағдайын қамтамасыз ету керек.

Қазіргі кезде әлемде пектолиттік ферменттік препараттардың кең спектрі өндіріледі.

Протеолиттік препараттардың қолданылуы. Кейбір жемісті –жидекті шырындар мен шараптарды түссіздендіру  қиынға соғады, сондықтан сақтау кезінде  олардың құрамындағы ақуыздық қосылыстардың  әсерінен лайланады. Ақуыздық лайлануды термикалық өңдеумен және әр түрлі адсорбенттердің кейінгі фильтрациясымен тоқтатуға болады. Бұл әдістердің барлығы өнімнің химиялық құрамын нашарлатады, оның сапасын төмендетеді және көптеген жағдайларда оң нәтиже де алына бермейді. Көптеген шикізаттардың түрлерінде шырындарды түссіздедіру үрдісінде протеиназалар үлкен роль атқарады. Сондықтан қышқыл протеиназалармен қатар пектолиттік комплексті ферменттер болуы керек.

 

Мацерирлеуші ферменттердің қолданылуы

Жемісті–жидекті шырындарды жұмсақтарымен бірге өндіру кезінде жеміс тіндерін езу механикалық жолмен жүзеге асырылады. Көптеген шикізаттар механикалық өңдеу алдында термиялық өңдеуден өтеді. Термиялық өңдеу пропектиннің қышқыл гидролизін дамуына әкеледі, нәтижесінде жемістің тіні жұмсарып, механикалық өңдеу оңай жүреді. Көрініп тұрғандай, шикізатты өңдеудің қатты режимі өнімнің органолептикалық қасиеті мен тағамдық құндылығын төмендетеді. Сондықтан шырындардың құрамында жеткілікті дәрежеде ұсатылмаған, гомогенді емес, сақтау кезінде беттік бөліктерге бөлінетін   жұмсақты болып келеді. Жоғарыда көрсетілген кемшіліктерді жою және гомогенді, беттік бөлінуге түспейтін жұмсақты шырындарды алу үшін пропектиндерді ыдырататын, бірақ шырынның тұтқырлығын қамтамасыз ететін мацерирлеуші ферменттерді қолдану дұрыс болып келеді.

Шырындарды түссіздендіруге  және шығымын көбейту үшін қолданылатын пектолиттік ферменттік препараттар, жұмсақты шырындырды өндіруде қолдануға  келмейді, себебі ондағы негізгі ферменттер эндополигалактуроназа шырынның тұтқырлығын өте тез төмендетеді. Гемицеллюлоза мен целлюлоза жұмсақты шырындарда бір текті консистенциясын қамтамасыз етеді.

 

Глюкооксидаза мен катализаның қолданылуы

Глюкооксидаза (ондағы негізгі  компонент ретінде каталаза бар) глюкозаның тотығу реакциясының нәтижесінде оттегіні жою жемісті –жидекті шырындардың, шараптардың, алкогольсіз сусындардың  сапасын жақсарту үшін және тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін қолданылады. Сонымен қатар, бұл препарат тотығу үрдісінің, аэробты микроорганизмдердің әсерінен болатын микробиологиялық бұзылулардың  алдын алады.

Препараттың глюкозаға  қатысты қатаң өзіндік тәнділігі  бар, оны өндіріс үрдісінің нәтижесінде  алынған өнімнің тұрақтылығын қамтамасыз ету мақсатында технологиялық үрдістің соңында енгізеді. Препараттар термотұрақты және 65-70⁰C температурада 10-15 мин ішінде инактивирленбейтін болғаны жақсырақ. Мұндай препараттарды жеңіл реимді пастеризациямен бірге комплексті қолдануға болатын еді.

Жеміс- жидекті шарап  өндіруде қолданылатын ферменттік препараттар  шараптың құрамындағы алкогольдің белгілі мөлшерінде (10-12%-ке дейін) өздерінің активтілігін сақтауы және шарап материалдарының химиялық құрамына негізделетін рН мәндерінде эффективті түрде әрекеттесуі керек.

Инвертазаның қолданылуы. Қант сироптарын дайындауда қолданылатын сахаразоның гидролизін катализдеуші, алкогольсіз сусындарды өндіруде қолданылатын препараттардың құрамында инвертаза ферментінің (β-фруктофуронизидаза) өздеріне тән иісі, қаралығы аз болуы керек, сонымен қатар олардың құрамында өнімнің түсін, хош иістілігін, дәмін өзгертетін тотықтырушы немесе басқа ферменттердің болмауы қажет.

Препараттар сахароза инверсиясының  үрдісін өте кең рН диапазонында (таза қант сиропы үшін рН 6,0-6,5; жеміс  шырындарынан дайындалатын қант сиропы үшін рН 2,5-4,5) катализдеуі қажет. Сонымен қатар шикізаттың биохимиялық құрамының спецификасын және шырын мен шарап материалдарын өндірудің технологиялық үрдістің ерекшеліктерін ескеру қажет.  

Жемісті шикізатты өңдегенде  ферментті припараттар өндірілетін  тағамның түсіне әсер етеді. Осыған байланысты жемәс шикізатын екі топқа бөлуге болады: қанықпай боялған – алма, ақ сортты өрік және жүзім; қызыл түске боялған, яғни құрамында антициан тобы бар зат – таңқурай, жидек, қызыл сортты жүзім және өрік.

Бірінші топқа жататын  тағамдарды өндіргенде – қанықпай боялған – құрамында қышқыл ферменттері жоқ, тағамды қарайтпайтын, ал кейде- органолептикалық және тағамдық құндылығын түсірмей, полифенолоксидаза, пероксидаза, каталаза, аскорбатоксидаза- сияқты ферментті препараттарды қолдану керек.

Екінші топқа жататын  шикізатты өңдегенде – қызыл  түске боялған – құрамында  ферменті бар, антоциан тобын бұзбайтын  препараттарды қолдануды жібермеу керек.

Жемісінде көп дәрежеде аскорбин қышқылы бар жолжелкен, қара қарақат өңдіруде қолданылатын препараттарда аскорбатоксидаз ферменті болмауы керек. Себебі, осы ферменттің әсерінен қышқылданған аскорбин қышқылы алынатын тағамның құндылығын төмендетеді.

 

7 Тақырып Спиртті сусындар және сыра дайындау

Құрамында крахмалы бар  шикізаттан спиртті сусындарды әлемнің барлық елдерінде өндіреді. Еуропада негізінен шикізат түрі болып картофель және қара бидай тобы, Ресейде картофель және бидай, АКШ-та жүгері және қара бидай, Шығыста күріш және тропикалық елдерде тапиока қолданады. Крахмал, шикізаттағы негізгі құрғақ зат. Осыдан ашытқымен ашытпай спирт алады. Сондықтан ашыту қантына дейін крахмалды гидролиздеу қажет. Бұл үшін фермент қолданылыды.

Амилолитикалық фермент  бұлағы, бұрыннан қолданылатын астық  уыты қанттандыруды қамтамасыз етеді  және үш күнде ашытады. Астық уыт крахмалдың ашу қантына деін гидролизденуін ғана орындамай ашытқы үшін жеңіл сіңірілетін азст ауыстырғыш болып табылатынын айтып өту керек, өйткені уыт өндіруде, белгілі мөлшерде аминқышқылдары (32% дейін, барлық азот мөлшерінен). Уыт өндіруде протеиназ активтілігі барлық процесс кезінде шамамен 40 есе өседі. Астық уытында цитолитикалық активтілік те бар, өсімдік шикізатының жасушалы қабырға гидролизінің белгілі деңгейін қамтамасыз ете отырып, крахмалдың амилолитикаалық ферменттерімен байланысын жақсартады.

Осылай спирт өндіруде қолданылатын астық уыты үш негізгі  функцияларды орындайды: ашыту қантына  дейін крахмал гидролизі, ашытқы үшін азот алмастырғыш болып табылады және крахмал шикізатының қанттануы  жасушалы шикізат қабырғасын бірте  – бірте бұзады.

Уыт қолдануда крахмалдың қанттандыру жылдамдылығының төменділгі, ашу қарқындылығын қиындатады. Микроб тәрзді ферментті препараттарды қолдану, ортада керекті ферменттің концентрациясын көтеруге мүмкіндік береді және қысқа уақыт ішінде крахмалдың терең гидролизденуін қамтамасыз етеді.

Қанттандыру сатысынан  басқа ферментті препараттар, қатты  сұйылту активтілікке ие, шикізатты  және жылумен өңдеу сатысында  былжырату режимін жеңілдету, жабысқақтығын  азайту, олардың тасымалдануын жеңілдету  үшін қолданылады.