По своему химическому составу они занимают промежуточное положение между растительными и животными продуктами. Их нутриентограмма близка к овощной: 1...3% белка, 0,4...1,7 жира, 1... 3,5 углеводов, 1... 2,5 % пищевых волокон, хотя они значительно уступают овощам и фруктам по содержанию углеводов. В грибах также много калия, железа, цинка, хрома, витаминов С, РР, и они имеют низкую калорийность (9...23 ккал в 100 г). С животными продуктами их объединяет наличие гликогена, хитина, экстрактивных веществ (пуринов, мочевины) и высокое содержание фосфора.
Биологическая ценность грибов невысока: аминограмма характеризуется дефицитом валина и серосодержащих аминокислот, усвояемость белка не превышает 70%, что связано с его плохой перевариваемостью.
В последние 25 лет с внедрением управляемых культур биотехнологи переходят от простой задачи поддержания определенных параметров среды к управлению процессом в целом. Для реализации управляемого культивирования необходимо построение алгоритмов управления, основанных на моделях биотехнологического процесса.
Моделирование является одним из наиболее значимых направлений при разработке биотехнологических процессов, так как с помощью моделирования, экспериментального и математического, исследуются и разрабатываются новые процессы, совершенствуются аппараты и технологические схемы производств. При экспериментальном моделировании в лабораторных и промышленных условиях применяются, как правило, модели объектов процессов, отличающимися масштабами.
Эти два (эксп. и матем.) подхода дополняют друг друга и позволяют более эффективно решать поставленные задачи. Экспериментальное моделирование часто предшествует математическому, являясь для него источником информации.
Математические модели - удобное средство обобщения экспериментальных данных. Известны неструктурированные модели, предполагающие простейший подход к моделированию роста культуры клеток и описывающие только количество биологи -ческой фазы (биологического агента), и структурированные модели (компартментальные и метаболические), учитывающие состав биофазы. Причем компартментальные модели являются более простыми и включают небольшое число переменных, а метаболические модели являются более сложными и включают все ключевые детали метаболизма. Наличие математических моделей позволяет более обоснованно подходить к планированию экспериментов и обрабатывать данные, существенно сокращать объем экспериментальных работ. Оптимизация биотехнологических процессов осуществляется на основе сочетания экспериментального и математического моделирования и применения современных методов оптимизации (динамического и нелинейного программирования, вариационного исчисления). Однако в настоящее время для оценки оптимальности биотехнологических процессов трудно даже подобрать критерии. Как правило, на первых этапах оптимизируются отдельные звенья, стадии, параметры процесса и только потом весь процесс в целом, что наиболее эффективно. Моделирование и оптимизация биотехнологических процессов -задача сложная и во многом еще неразрешенная, однако именно разработка адекватных моделей разных биотехнологических процессов и создание на этой основе современных методов оптимизации и управления важнейших направлений биотехнологии, без которых невозможен прогресс.
Биокатализ и биотрансформация являются процессами химического превращения одного или более веществ, протекающими под действием катализаторов-ферментов, применяемых в очищенном виде или в составе клеток микроорганизмов либо изолированных животных или растительных клеток. При этом биотрансформация – это относительно неглубокое химическое превращение уже в основном сформированного химического соединения под влиянием ферментов. При биокатализе же возможен синтез нового вещества из различных по структуре реагентов или разложение сложного вещества под воздействием ферментов.
Математическое описание процесса направ биок – это совокупность эксперементальных данных отражающих соотношение между управляющими и управляемыми параметрами и выбранными критериями выхода и качества продукта биокатализа.
Представленная модель имеет вид:yi=fi(x1…xn),где i= 1..n
Математическая модель направленного биокатализа основана на изменение пределах х, кот устанавливают экспериментально.
Методология включает в себя подбор не только специфичности ферментов но и режимов биокатализа
Для обработки растит, жив, микробного сырьевых источников так и нетрадиционных источников включая вторичные сырьевые ресурсы, с целью получения различных продуктов и ингредиентов. Промышленный направленный биокатализ основан на совокупности данных обуславливающих совершенство традиционных и создание новых технологий в пищевой, легкой, фармацевтической промышленности и бытовой химии. В промышленной концепции направленного биокатализа существует понятие – ограниченного биокатализа -с целью сохранения природных качеств и свойств и выхода продукта.(в технологии пищ белков процесс идет до состояния растворимых форм, а не конечного продукта - аминокислот; в технологиях пектина, продолжительность ферментационного процесса обусловлена максимальным выходом продукта и сохранением желирующих свойств). Использование измененных композиций включающие ферменты непосредственно действующие на субстрат – предшественники готового продукта, то и комплекс ферментов разрушающих структуру клеточной стенки растения(целлюлаза, ксилоназа, глюканаза)(Действие беттаглюканазы приводит к увеличению выхда эфирных масел и улучшению их качества, за счет освобождения глюкозидносвязанных форм) Направленный биокатализ решает экологические проблемы. В том числе замена кислотного и щелочного гидролиза на ферментативный.
В настоящий момент используются и внедряются технологии по воспроизводству и культивированию: • приморского гребешка • тихоокеанской мидии • дальневосточного трепанга • морской капусты • тихоокеанской устрицы
На основе биотехнологий из добытых рыболовством морских гидробионтов производится значительный ассортимент товаров: кормовая рыбная мука, белковый гидролизат для пищевых целей и микробиологического производства, технический, ветеринарный и медицинский рыбий жир, биополимеры и прочее биологическое сырье, полуфабрикаты, продукты потребления. В рамках данного направления, как и в случае с глубокой переработкой пищевого сырья, задачей является внедрение в практику рыбоперерабатывающих предприятий современных биотехнологических методов, способных обеспечить экономически эффективное получение из гидробионтов широкой гаммы пищевых ингредиентов и ценных пищевых продуктов с высокой добавленной стоимостью.
Соединительная ткань живых организмов состоит из клеток (фибробласты), основного или межклеточного вещества (кислых и нейтральных мукополисахаридов, их комплексов и других веществ) и волокон коллагенового характера. Коллаген является гликопротеидом соединительной ткани. Выделение коллагена из соединительной ткани, например дермы и сухожилий, осуществляют путем обработки кислотами или растворами нейтральных солей.
Коллаген различных тканей организмов имеет специальные названия: коллагеноподобный белок морских губок назван спингином; кишечнополостных организмов корнеином; кожи, сухожилия и плавательные пузыри рыб содержат ихтиокол; в спинном плавнике акулы находится эластоидин; коллаген костей наземных животных - оссеин.
К коллагенсодержащему сырью гидробионтов относятся: кожа, чешуя, плавники, плавательные пузыри, кости, а также спинная хорда (вязига) осетровых.
Для получения желатина и клея используют мягкое и костное коллагенсодержащее сырьешкуры, кожу, сухожилия скота; отходы кожевенного производства спилковую обрезь, мездру, обрезки кожи; плавники, плавательные пузыри рыб, ткань головной полости кашалота, трубчатую кость, паспортную чешую рыб, кость колбасную. Обосновано несколько способов получения желатина и клея, отличающихся начальной обработкой выпарка бульона и желатинизация, щелочно-солевая, кислотнокриолитическая, ферментативная и механическая обработка.
Рыбный клей особых кондиций получают из кожи, плавательных пузырей, чешуи рыб. Технология основа на на образовании глютиновых растворов нагреванием сырья с водой при пониженных температурах, что позволяет предотвращать нежелательный гидролиз коллагена, при котором снижаются клеющие способности продукта.
Технологические операции:
подготовка коллагенсодержащего сырья;
варка;
очистка глютиновых бульонов;
концентрирование бульонов;
консервирование клея;
упаковывание;
маркирование;
хранение;
реализация.
Мороженое сырье размораживают, сортируют, тщательно промывают, зачищают от прирезей мяса, по возможности удаляют пленку, липиды. Кожу крупных рыб измельчают. При промывке удаляется часть балластных веществ (азотсодержащих, липидов, минеральных), снижающих содержание коллагена. Избыток влаги удаляют прессованием или другим способом. Сырье варят в варочном котле, получают три фракции бульона: первую -- при гидромодуле 2 : 3 и 50-60°C, в кислой среде, добавляя муравьиную кислоту, до содержания сухих веществ в бульоне 7-7,5 %, pH 5,8-6,2; вторую и третью при объемном соотношении сырья и дистиллированной воды 1 : 1-1,5, при 55 °С в течение 1 ч, добавляя концентрированную муравьиную кислоту до рН 5,8-6,3.
Наибольшая скорость выплавления коллагена наблюдается при 55°С в первые 30 мин варки. Клей из первой фракции бульона содержит больше глютина и меньше минеральных веществ, а клей из третьей фракции – больше минеральных веществ и меньше глютина. Для очистки клеевой бульон фильтруют на фильтрпрессах, отделяя белковые примеси, которые используют в производстве кормов. При недостаточной прозрачности бульон (он должен быть прозрачным, соломенно-желтого цвета) фильтруют повторно. С целью концентрирования бульон выпаривают на вакуум-выпарных установках при 38-42°C до содержания сухих веществ не менее 35 %. Полученный клей консервируют, добавляя консерванты (хлортетрациклин, фенол), упаковывают и маркируют. Обычно клей особых кондиций хранят в течение 6 мес. при 0-20 °C в чистых, сухих полиэтиленовых бочках в вентилируемых помещениях.
Технология рыбного клея из плавательных пузырей рыб отличается от вышеописанной, основанной на обработке кожи и шкур, что связано с особенностями состава и строения сырья. В качестве сырья используют соленые пузыри, которые отмачивают до содержания соли 0,2 %, подсушивают до слабоупругой консистенции, отделяют верхний эпителиальный слой (клеину), удаляют липиды, клеину сушат, фасуют, упаковывают, маркируют и реaлизуют. Также получают:
Белковую колбасную оболочку «Белкозин» получают из коллагенсодержащего сырья наземного и морского происхождения, включая морских млекопитающих и рыб. Коллагенсодержащее сырье консервируют солью, промывают водой, заливают известковым молоком плотностью
Белковые гидролизаты водные растворы полипептидов с различной молекулярной массой с общей формулой H2NR1(CONHR2)хCOONa, где R1-2, и различные функциональные группы аминокислот; х определяется степенью гидролиза белка. Белковые гидролизаты применяют в качестве защитных коллоидов при изготовлении водных нитроцеллюлозных дисперсий, в производстве пен, при нейтрализации, крашшении, жировании и дублении кож, в качестве защитных коллоидов косметических средств, пищевых наполнителей. Они отличаются устойчивостью к действию солей, легкой бидеградируемостью, способностью смешиваться с водой в любых соотношениях. Технологический процесс получения гидролизатов начинается с приемки любого коллагенсодержащего. Сырье (кожа, кости, чешуя) обрабатывают сначала известковым молоком, затем паром при 70-80°C. Далее разрыхляют и гидролизуют разволокненную массу. При обработке известью коллаген быстро взаимодействует с ней, образуя коллагенат кальция, а жиры превращаются в кальциевые мыла. Убирают мыло, нагревают, фильтруют и упаривают.
Продукты растворения коллагена (ПРК). Их получают щелочно-солевой обработкой коллагена, в результате которой происходит расщепление его макроструктуры и удаляются липидно-белковые примеси неколлагенового характера. ПРК перспективны для использования в пищевой, медицинской промышленности и для технических целей.
Коллагеновые материалы из ПРК типа губки используют в медицинской промышленности в качестве замени телей донорской гомокожи.Готовый продукт напоминает губку - пластины белого цвета пористой структуры с легким запахом уксусной кислоты, который постепенно исчезает в процессе хранения.
61-64.
Биополиме́ры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, лигнин. Биополимеры состоят из одинаковых (или схожих) звеньев — мономеров.
61. Особенности биотехнологий производства препаратов биополимеров, полученных с применением ферментной обработки, белковых препаратов,
62. Особенности биотехнологий производства препаратов биополимеров, полученных с применением функциональных композитов,
63. Особенности биотехнологий производства препаратов биополимеров, полученных с применением экструдированных биоматериалов,
64. Особенности биотехнологий производства препаратов биополимеров, полученных с применением препаратов для обогащения продуктов питания биологически активными веществами
65. Аналоги продуктов из гидробионтов и специальное питание на основе биомодифицированного сырья
Гидробионт - растения, животные и микроорганизмы, населяющие морские и материковые водоёмы.
Гидробионты широко используются в кулинарном, консервном, пресервном производстве, а также в изготовлении корма для животных.
Продукты из гидробионтов - высокоценные продукты питания, способствующие укреплению здоровья, повышению работоспособности человека, профилактике старения и различных заболеваний.
В настоящее время продукты, получаемые из морских гидробионтов, а именно из морской капусты и морских рыб, получили всеобщее признание и прочно заняли своё место в медицине. Водоросли, как мощный аккумулятор хлорофилла и всевозможных химических элементов, и рыбный жир, как единственный источник незаменимых полиненасыщенных жирных кислот класса «Омега-3».
Можно рассмотреть в качестве гидробионта использование икры морских ежей. Содержание икры в готовом продукте составляет 15-25%. Изобретение позволяет получить ценный пищевой продукт длительного хранения, обладающий лечебно-профилактическими свойствами.
Изобретение относится к технологии обработки морепродуктов, в частности, беспозвоночных (морских ежей), а именно к технологии производства пастообразных продуктов с лечебно-профилактическими свойствами из морепродуктов.
Многие морепродукты обладают высокой пищевой ценностью, так как отличаются сбалансированным составом незаменимых аминокислот, широким спектром минеральных соединений и другими биологически активными веществами, которые находят применение в лечебно-профилактических целях. Продукты из морских гидробионтов обладают, как правило, специфическим запахом и вкусом, поэтому при производстве пищевых продуктов их чаще всего соединяют с другими добавками растительного или животного происхождения.
Население многих стран мира давно использует гонады (далее в тексте икра) морских ежей. Так, в Японии икру используют в качестве пищевых добавок к различным продуктам питания. Эта икра используется в лечебно-профилактических целях.
Икру можно употреблять сразу после извлечения из морских ежей. Однако большинство потребителей лишены такой возможности, поскольку ежей добывают в местах, удаленных от потребителей.
Следовательно, заявляемый способ позволяет получить новый пищевой продукт из морского гидробионта, применение которого дает качественно новый эффект, а именно, при приеме пищи организм человека получает также лечебно-профилактическое воздействие от содержащихся в исходном продукте микроэлементов и минеральных веществ. При этом продукт питания имеет привычный для потребителя вид, запах, вкус и приятную при употреблении консистенцию.
Предлагаемый способ включает извлечение, промывку, подсушку, посол, измельчение и смешивание исходных продуктов.
Отличие заявляемого способа заключается в том, что в качестве гидробионта используется икра морских ежей, посол которой производят перед измельчением. При этом массовая доля соли в икре составляет не более 18%.
Смешивание производят, добавляя порциями масло, произведенное из смеси растительных масел.
Икра морских ежей является ценным продуктом, использование которого в питании недостаточно широко распространено в связи со специфическим видом икры - неэстетичным видом и своеобразным запахом йода, содержанием остатков панциря ежа и игл после извлечения, а также в связи с небольшим сроком хранения.