1 / 36

Principi biotehnološke proizvodnje hrane

Principi biotehnološke proizvodnje hrane. “Procesi prije bioreaktora” (upstream). 3. Predavanje Mikroorganizmi u biotehnološkim procesima proizvodnje hrane i priprema inokuluma za biotehnološki proces. Doc.dr.sc. Jasna Mrvčić. Pitanja za ponavljanje – 1. predavanje.

sidney
Download Presentation

Principi biotehnološke proizvodnje hrane

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Principi biotehnološke proizvodnje hrane “Procesi prije bioreaktora” (upstream) 3. Predavanje Mikroorganizmi u biotehnološkim procesima proizvodnje hrane i priprema inokuluma za biotehnološki proces Doc.dr.sc. Jasna Mrvčić

  2. Pitanja za ponavljanje – 1. predavanje • Definicija biotehnologije • Podjela biotehnoloških procesa s obzirom na vrstu biokatalizatora • Što je bioproces, od kojih se faza sastoji? • Kako izgleda bioreaktor? • Razvoj biotehnologije kroz povijest • Grane biotehnologije • Osnovne grupe biotehnoloških proizvoda

  3. Principi biotehnološke proizvodnje hrane • Pitanja za ponavljanje – 2. predavanje – hranjive podloge • Kako sastaviti hranjivu podlogu, o čemu to ovisi? • Podjela hranjivih podloga po kem. sastavu, njihove prednosti i mane? • Što sve uvijek sadrže hranjive podloge za mikrobni proces? • Podjela m.o. po načinu pridobivanja energije • Kada neki spoj može služiti kao izvor energije za mikrobni proces? • Nabrojati i opisati primarne i sekundarne sirovine kao izvore C i N! • Najznačajnije industrijske hranjive podloge i njihove karakteristike! • Što su faktori rasta i koji su njihovi izvori? • Što je sterilizacija, čemu služi i kako se provodi?

  4. Ponavljanje - o mikroorganizmima

  5. Mikroorganizmi u biotehnološkim procesima proizvodnje hrane Spontana - provode različiti mikroorganizmi (mješovite kulture) prisutni u namirnici - proizvod ima specifičan okus i miris (autohtoni mikroorg. i proizvodi) - neujednačene kvalitete (promjenjiva mikroflora!)Kontrolirana fermentacija - koristi čiste kulture mikroorg., jedne ili više vrsta - standardizacija proizvoda - gubitak raznovrsnosti …jedna vrsta…= monokultura…ili više vrsta = mješovite kulture

  6. Mikroorganizmi u biotehnološkim procesima proizvodnje hrane ČISTE KULTURE • mikroorganizmi za bioproces - čiste kulture mikroorg. • čista kultura - potomstvo mikroorganizama koje je nastalo razmnožavanjem jedne stanice (na ploči – KOLONIJA) • izoliraju se iz prirodnih staništa u kojima se oni nalaze u mješovitim kulturama Kolonija L. brevis Kolonija L. plantarum Slika. Mješovita kultura BMK prisutnih u kiselom tijestu

  7. Mikroorganizmi u biotehnološkim procesima proizvodnje hrane RADNI MIKROORGANIZMI • izoliraju se iz prirodnih staništa u kojima se oni nalaze u mješovitim kulturama (IDENTIFIKACIJA !) • komercijalno su dostupni u mikrobiološkim zbirkama (ATCC - American Type Culture Collection, DSMZ - Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen) • mutanti proizvedeni u laboratoriju (primjer: gen za sintezu -galaktozidaze u kvascu S. cerevisiae) • Za pojedine mikrobne procese – pripremljeni starteri - Chr. Hansen's – starter kulture za mljekarstvo - Böcker – starter kulture za kisala tijesta...

  8. Čuvanje čistih kultura mikroorganizama Prilikom čuvanja čistih kultura razlikujemo radne i trajnekulture 1. Na kosom hranjivom agaru (radne) - sastav hranjive podloge prema m.o. - čuvanje na hladnom, pri +4oC - potrebno precjepljivanje svakih 14 – 30 dana 2. Liofilizirane kulture (trajne) - sušenje pri niskim temperaturama - trajnost oko 1 god. 3. Zamrzavanje pri niskim temperaturama u glicerolu (trajne) - čuvanje na -20 oC - trajnost oko 1 god.

  9. Industrijski najvažniji mikroorganizmi (1)

  10. Industrijski najvažniji mikroorganizmi (1) - primjer BMK u prehrambenoj industriji – mliječno kiselo vrenje

  11. Industrijski najvažniji mikroorganizmi (2)

  12. Industrijski najvažniji mikroorganizmi (2) – primjer 1 Saccharomyces cerevisiae - alkoholno vrenje 95% šećera 5% BMK

  13. Industrijski najvažniji mikroorganizmi (2) – primjer 2 Glutenska mreža Saccharomyces cerevisiae - alkoholno vrenje - Fermentacija u tijestu Glutenska mreža tijekom fermentacije

  14. Industrijski najvažniji mikroorganizmi (3) Enzimi u prehrambenoj industriji: Proteaze - sirenje, omekšavanje mesa, obrada mesnog otpada, razgradnja glutena,... Amilaze – hidroliza škroba Pektinaze – tehnologija voća i povrća

  15. Industrijski najvažniji mikroorganizmi (3) – primjer 1 A. niger – proizvodnja limunske kiseline Citrat sintaza

  16. Industrijski najvažniji mikroorganizmi (3) – primjer 2 A. oryzae

  17. Okolina i rast mikroorganizama Sastav hranjive podloge Okolišni uvijeti • - prisustvo kisika • - pH vrijednost • - temperatura • - aw • prisustvo nepoželjnih • mikroorg. Okolina i rast mikroorganizama

  18. Okolina i rast mikroorganizama - prisustvo kisika • pH vrijednost S. Duraković, 1991

  19. Okolina i rast mikroorganizama - aw S. Duraković, 1991 - temperatura

  20. Okolina i rast mikroorganizama Pri optimalnom sastavu hranjive podloge i optimalnim okolišnim uvjetima mikroorganizmi rastu prema krivulji rasta: S. Duraković, 1991

  21. Kinetika rasta No………..20No 2No……..21No 4No……..22No 8No……..23No Nt……...2nNo n = t/tg Nt= No*2n Nt= No*2t/tg Nt/No= 2t/tg (ln) ln Nt – lnNo=ln2*t/ tg ln Nt=ln2/tg*t + lnNo ln Nt= μ*t + lnNo tg – generacijsko vrijeme – vrijeme potrebno da se broj stanica u populaciji udvostruči μ - specifična brzina rasta ln Xt = μ*t + lnXo

  22. Kinetika rasta Ovisnost μ o konc. graničnog supstrata Ovisnost μ o konc. proizvoda koji ograničava rast μ μ = μ = μmax ako je S> 10 Ks

  23. Metabolizam ugljikohidrata • Ugljikohidrati – izvor energije većine industrijskih m.o. • Metabolizam – ovisi o raznolikosti enzimnog sustava radnog mo. • Glukoza – osnovni ugljikohidrat u metabolizmu • Poznata su 4 metabolička puta razgradnje Glc u m.o: • Glikoliza (Embden-Mayerhof-Parnasov put) • Ciklus pentoza-fosfata • Fosfoketolazni put • Entner-Doudorff-ov put Ponoviti metaboličke puteve !!!

  24. Metabolizam ugljikohidrata Bakterije mliječne kiseline Fermentacija mliječne kiseline TCA Kvasci i bak. Acetobacter, Erwinia Zymomonas, Sarcina, O2 Alkoholna fermentacija Piruvat Propionibacterium Clostridium propionicum Fermentacija propionske kiseline “Fermentacija butiričkog tipa” Clostridium Fermentacija mravlje kiseline Ind. proizvodnja otapala

  25. Mliječno-kisela fermentacija Homofermentativni put sinteze mliječne kiseline

  26. Mliječno-kisela fermentacija Heterofermentativni put sinteze mliječne kiseline

  27. Produkti metabolizma BMK utječu na reologiju, okus, miris, nutritivnu i zdravstvenu vrijednost fermentiranih proizvoda- heterofermentativne BMK “aromatična mikroflora” * ornitin-prekursor arome 2-acetil-1-pirolina = “pečena” aroma kore kruha ** ADI pathway – arginin deaminaza put *** branched-chain amino acid (BCAA)

  28. Alkoholna fermentacija NAD – nikotinamid-adenin-dinukleotid!

  29. Razgradnja šećera u kvaščevim stanicama Alkoholna fermentacija

  30. Metabolizam citrata Mlijeko – 0,02% limunske kis. Cit+ BMK – proizvođači tvari arome- metaboliziraju citrat diacetil i acetat – tvari arome Propionsko- kiselo vrenje Tratnik, 1998. 3CH3CHOHCOO- 2CH3CH2-COO- + CH3-COO- + CO2 + H2O propionat acetat laktat tvari arome

  31. Metabolizam laktoze PEP/PTS fosfoenolpiruvat fosfotransferazni sustav PMS sustav spec. permeaza Tratnik, 1998.

  32. Radni mikroorganizam mora zadovoljiti slijedeće tehnološke, fiziološke i genetičke karakteristike: 1. Tehnološke - prikladan za proizvodni proces - lako izdvajanje iz proizvoda - kontrola procesa – samozaštita od kontaminacije - mora se lako održavati 2. Fiziološke - mora biti čista kultura - mora brzo rasti i lako se umnažati - mora proizvoditi željene metabolite što brže - mora podnositi velike koncentracije supstrata i produkta - ne smije biti patogen, niti proizvoditi toksine 3. Genetičke - stabilnost osnovnih svojstava

  33. Priprema laboratorijske čiste kulture Kosi agar (izolacija i identifikacija ili zbirka mikroorganizama)

  34. Priprema inokuluma u pogonu

  35. Opća shema mikrobnog procesa Lab. čista kultura Biokemijsko inženjerstvo, 1991.

  36. Pitanja za ponavljanje – 3. predavanje – mikroorganizmi • Osnovne karakteristike spontane i kontrolirane fermentacije • Što su čiste kulture i kako se izoliraju • Čuvanje čistih kultura radnih mikroorganizama • Koje zahtjeve mora zadovoljiti m.o da bi se mogao koristiti kao radni m.o u biotehnološkom procesu • Znati nabrojati najvažnije industrijske mo. u proizvodnji fermentirane hrane • Koji su optimalni okolišni uvjeti za industrijske mo.? • Nabrojati i opisati glavne metaboličke puteve razgradnje ugljikohidrata • Objasniti važnost Cit+ bakterija i propionsko-kiselog vrenja u fermentiranim namirnicama • Nacrtati opću shemu mikrobnog procesa

More Related