Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ПРЕДИСЛОВИЕ

Биотехнология — уникальная по своей природе наука, которая использует живые организмы и биологические процессы в практических интересах человека. Биотехнологические процессы, в частности брожение, применяются людьми с древних времен. На различных видах брожения основано производство спирта, пива, вина, хлеба, кисломолочных продуктов, консервирование плодов и овощей (квашение, мочение, соление), на процессах ферментации — производство чая. Можно привести целый ряд других общеизвестных и нетрадиционных примеров.

Интегрируя достижения человечества в различных областях знаний, биотехнология развивается по четырем направлениям: микробная биотехнология (промышленная микробиология), инженерная энзимология, генная и клеточная инженерия.

В середине XIX в. Луи Пастер доказал, что представители микромира различаются не только внешним видом, но и особенностями обмена веществ. Работы ученого послужили основой для развития микробной биотехнологии, изучающей распространенные в природе микроорганизмы с точки зрения возможности их использования в народном хозяйстве. Микробную биотехнологию можно считать основным разделом биотехнологии. Исторический путь этого раздела биотехнологии тесно связан с производством различных пищевых продуктов (вино, хлеб, молочные продукты и др.), а также получением белка, аминокислот, витаминов, ферментов, органических кислот путем микробного синтеза.

Расширение сфер использования микроорганизмов для практических целей основывается на изучении их физиологических и биохимических особенностей, познании механизмов регуляции процессов метаболизма. В настоящее время актуальным является поиск новых природных продуцентов, а также исследования по селекции и генетике известных видов микроорганизмов с целью получения штаммов высокой продуктивности. Для решения этой задачи используют метод индуцированного мутагенеза и ступенчатого отбора лучших вариантов, либо методы генной инженерии.

Инженерная энзимология — раздел биотехнологии, целью которого является разработка технологических процессов с использованием ферментов. Знания о свойствах ферментов, механизмах их действия используются при решении конкретных технологических задач: для создания нового продукта или улучшения его качества, использования нетрадиционных видов сырья, разработки безотходных технологий и др.

Особое значение ферментативные процессы имеют в производстве пищевых продуктов. Тканевые ферменты животных и растений способствуют формированию химических предшественников вкуса и аромата, влияют на консистенцию за счет специфической деструкции биополимерных систем пищевого сырья. Кроме эндогенных ферментов, большую роль в производстве пищевых продуктов играют экзогенные ферменты. Их используют в целях интенсификации технологических процессов, модификации компонентов сырья и свойств пищевых систем, изменения их качества, стабилизации при хранении, обеспечения биологической и экологической безопасности.

В рамках инженерной энзимологии активное развитие получила иммобилизация ферментов на специальных носителях. Новое направление имеет ряд преимуществ, в частности обеспечивает многократное использование ферментов.

Генная инженерия — раздел биотехнологии, отвечающий за направленное создание организмов с заданными свойствами на основе рекомбинации хромосом. Генная инженерия дает возможность изолировать и изменять отдельные гены, модифицируя молекулу ДНК и перенося ее из одного организма в другой. Возникнув сравнительно недавно, генная инженерия в настоящее время стремительно развивается, в том числе в производстве пищевых продуктов — главным образом за счет создания трансгенных животных и растений. Трансгенные культивируемые растения обеспечивают более высокий и стабильный урожай, чем традиционное растительное сырье.

Методы генной инженерии применяют также для изменения некоторых метаболических реакций. Например, если ввести ген, кодирующий фермент аминоглюкозидазу, в штаммы дрожжей, используемые в пивоварении, можно снизить концентрацию сахара в сусле. Изменяя соотношения между ферментами гликолиза, удается изменить эффективность спиртового брожения.

Клеточная инженерия — раздел биотехнологии, изучающий культуры клеток высших животных или растительных организмов, полученные выращиванием на различных средах выделенных из организмов клеток, а также микроорганизмы, полученные методом генной инженерии (гибридизация соматических клеток, слияние протопластов, перенос клеточных организмов и т.д.). Совершенствование техники культивирования растительных клеток и тканей позволяет создавать улучшенные культурные виды и сорта растений.

Основные разделы биотехнологии — это главные области научных исследований, способы и методы, от которых зависит результативность многих направлений научно-технического прогресса, в том числе пищевых технологий, позволяющих разрабатывать продукты нового поколения.

Пищевая биотехнология выделилась отдельной ветвью из биотехнологии в конце XX в. Это связано с ухудшением структуры питания населения, дефицитом важнейших компонентов пищи, постоянно действующими неблагоприятными факторами окружающей среды. Данные о фактическом питании человека, а также современные достижения науки о питании, прежде всего в области физиологии и биохимии, потребовали пересмотра укоренившихся подходов в создании пищи и разработки приоритетных инженерных решений. Пищевая биотехнология базируется на изучении и развитии нутрициологии, микробиологии, молекулярной биологии, генной инженерии, химии пищи применительно к процессам и технологиям пищевых производств.

Предмет изучения пищевой биотехнологии — это новые источники и способы получения пищевого сырья, экзо- и эндоферментные системы, их регулирование, ферментативный катализ, кинетика процессов модификации свойств сырья и пищевых систем при применении ферментных препаратов, биологически активных веществ, пищевых многофункциональных и белоксодержащих добавок; функционально-технологические свойства пищевых добавок, стартовые культуры, бактериальные закваски, биопрепараты, тестирование и специфика переработки сырья и препаратов, полученных из генетически модифицированных источников и путем биосинтеза.

Важными задачами пищевой биотехнологии являются: создание теоретических моделей прогнозирования характера изменений сырья и пищевых систем в процессе биотрансформации; оценка биологической безопасности сырья, пищевых добавок, биологически активных веществ и готовых пищевых продуктов; разработка новых методов исследования сырья, пищевых систем, пищевых и биологически активных добавок, готовых продуктов питания.

Используя биотехнологические процессы при переработке пищевого сырья и производстве продуктов питания можно влиять на показатели их качества и безопасности. Знание биотехнологических процессов позволяет определить причины порчи продуктов и возникновения дефектов, приводящих к количественным и качественным потерям товаров. Помимо этого, новые штаммы микроорганизмов способны придать продукту новые оригинальные оттенки вкуса и аромата и другие полезные свойства.

Применение ферментных, белковых препаратов, пищевых и биологически активных добавок, а также других соединений, полученных биотехнологическим способом, способствует оптимизации и интенсификации технологических процессов производства пищевых продуктов, улучшает их потребительские свойства, продлевает сроки хранения.

Основополагающими для развития пищевой биотехнологии являются фундаментальные исследования академика Российской академии наук (РАН) А.А. Баева, зарубежных ученых И. Хиггинса, Д. Беста, Дж. Джонсона и др. Особого внимания заслуживают работы И.М. Грачевой, посвященные технологии ферментных препаратов, О.В. Кислухиной, касающиеся биоконверсии растительного сырья, получения пектина, жирорастворимых витаминов и других продуктов из растительного сырья и отходов его переработки.

Большой вклад в становление и развитие научной дисциплины «Пищевая биотехнология», в подготовку учебной и методической литературы для студентов данной специальности (специальность 240902) внесли президент Московского государственного университета прикладной биотехнологии (МГУПБ), академик Российской академии сельскохозяйственных наук (РАСХН) И.А. Рогов, профессора А.И. Жаринов, Н.И. Дунченко, заведующий кафедрой биотехнологии Московского университета пищевых производств, профессор Л.А. Иванова.

Настоящий учебник является дополненным и переработанным вариантом учебника, изданного в 2007 г., и состоит из трех частей. В первой рассмотрены виды и химический состав растительного сырья, приведены сведения о способах создания генетически модифицированных источников пищи и законодательном регулировании их применения. Вторая часть посвящена биотехнологическим основам переработки растительного сырья (ферментативной и микробной биоконверсии). Третья включает подробную характеристику биотехнологических процессов отдельных пищевых производств (хлебопечения, пивоварения, виноделия и др.).

В новом варианте учебника существенным образом переработана глава 1, где рассматриваются характеристика и химический состав растительного сырья. В частности, в классификацию растительного сырья включены водоросли и морские травы, дана характеристика особенностей их химического состава в соответствующих разделах, дополнен раздел по углеводам, добавлена информация по химическому составу некоторых биологически активных веществ растений — органическим кислотам, фенольным соединениям, гликозидам, алкалоидам, эфирным маслам и смолам.

Авторы не претендуют на всеобъемлющую полноту представленного материала, с благодарностью примут все замечания и пожелания, направленные на улучшение структуры и содержания данного издания.

Часть I. ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Глава 1. ТРАДИЦИОННОЕ РАСТИТЕЛЬНОЕ СЫРЬЕ

  • 1.1. Общая характеристика и классификация растительного сырья
  • 1.2. Химический состав и строение растительных клеток
  • 1.2.1. Углеводы растений
  • 1.2.2. Белки
  • 1.2.3. Липиды
  • 1.2.4. Органические кислоты алифатического ряда
  • 1.2.5. Фенольные соединения
  • 1.2.6. Гликозиды
  • 1.2.7. Алкалоиды
  • 1.2.8. Эфирные масла и смолы
  • 1.2.9. Минеральные вещества
  • 1.2.10. Витамины и витаминоподобные вещества

Глава 2. ГЕНЕТИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННОЕ РАСТИТЕЛЬНОЕ СЫРЬЕ

  • 2.1. Создание и применение генетически модифицированных растений
  • 2.2. Обеспечение безопасности пищевой продукции из ГМИ
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>