FERMENTACJE

cd. Wykładu 3 (Inżynieria bioprocesowa)

Fermentacja

Do najważniejszych rodzajów fermentacji należą:



Fermentacja alkoholowa



Fermentacja cytrynowa



Fermentacja masłowa



Fermentacja mlekowa



Fermentacja mannitowa (zwana też "śluzową" lub
"gumową")



Fermentacja metanowa



Fermentacja octowa (fermentacja tlenowa)



Fermentacja propionowa.

Fermentacja

cytrynowa

Fermentacja cytrynowa

Fermentacja cytrynowa – metoda otrzymywania kwasu
cytrynowego z glukozy z wykorzystaniem odpowiednich
pleśni.
Sam proces nie jest właściwą fermentacją, gdyż ma
charakter ściśle tlenowy, jednak został tak nazwany ze
względów historycznych i zwyczajowych.
Równanie sumaryczne fermentacji cytrynowej

3C

6

H

12

O

6

+ 9O

2

+ pleśnie Aspergillus niger

→ 2C

6

H

8

O

7

+ 6CO

2

+ 10H

2

O + kcal

Fermentacja cytrynowa -

pleśnie

Pleśnie – potoczna nazwa saprofitycznych grzybów z

różnych grup systematycznych (np. pleśniak, pędzlak,

kropidlak

, sierpik).

Ich grzybnia rozwija się na różnych związkach

organicznych (np. pokarmach roślinnych, nawozie,

kompoście, skórze), pokrywając je gęstym, białym lub

barwnym kożuszkiem (szkodliwe zjawisko pleśnienia);
Niektóre gatunki i odmiany tzw. pleśni szlachetnych

(np. pędzlaków, kropidlaków) stosuje się w technologii

żywności (np. przez zaszczepianie w serowarstwie,

winiarstwie).
Pleśnie stosuje się też do produkcji antybiotyków, np.

penicyliny.
Wyrabia się z nich też środki czyszczące.

Fermentacja cytrynowa -
kropidlak

Kropidlak czarny

(Aspergillus niger) – gatunek
grzyba z rodzaju kropidlaków.
Jest pospolity na całym
świecie.
Występuje w glebie i innych
wilgotnych miejscach. Często
atakuje produkty spożywcze
żywności (tzw. czarna pleśń).

Kropidlak czarny (Aspergillus
niger

)

Fermentacja cytrynowa -
kropidlak

Kropidlak czarny wytwarza również

enzymy, m.in. glukoamylazę i

pektynazę.

Konidiofory

mają różne

rozmiary, ścianki trzonka gładkie,

bezbarwne lub lekko brązowawe.
Trzonki pod szczytem przechodzą w

rozdętą buławkę (pęcherzyk –

vesicle), której średnica może

osiągać nawet 100μm.

Kropidlak czarny (Aspergillus
niger)

Konidiofor

[gr.], bot. szczytowa część strzępki u grzybów, na której

powstają zarodniki, tzw. konidia; Konidiofory występują głównie u
workowców
(np. pędzlaka, kropidlaka) i grzybów niedoskonałych.

Fermentacja cytrynowa

Metody produkcji kwasu cytrynowego

Metoda

fermentacyjna

przewyższa metodę uzyskiwania

kwasu cytrynowego z owoców

cytrusowych, ponieważ jest

tańsza.

W metodzie fermentacyjnej

wykorzystuje się melasę, będącą

produktem ubocznym przemysłu

cukrowniczego.
Wytwarzanie kwasu cytrynowego

związane jest z okresem głodowania

grzyba (Kropidlak czarny).
Skład pożywki powinien być tak

dobrany, aby umożliwić tylko

nieznaczny rozwój grzybów, a

jednocześnie uniemożliwić

zarodnikowanie.

Melas
a

Melasa (melas) – ciemnobrązowy,
gęsty syrop o odczynie słabo
alkalicznym. Powstaje jako produkt
uboczny podczas produkcji cukru
spożywczego. Jest produktem o
zawartości około 50% sacharozy,
której dalsze odzyskiwanie jest
nieopłacalne

.

Fermentacja
masłowa

Fermentacja masłowa

Fermentacja masłowa - fermentacja wywoływana

przez bakterie masłowe
Równanie sumaryczne fermentacji masłowej
C

6

H

12

O

6

+ bakterie masłowe → CH

3

CH

2

CH

2

COOH + 2CO

2

+ 2H

2

+ ok. 15 kcal/mol (63 kJ/mol)

(glukoza + bakterie → kwas masłowy)

Fermentacja masłowa

Charakterystyka bakterii
masłowych

Charakterystyka bakterii masłowych



należą do rodzaju Clostridium,



są beztlenowcami,



mają kształt laseczek,



wytwarzają przetrwalniki (endospory) nadające

komórce kształt buławki lub wrzeciona,



mają zdolność do rozkładu wielocukrów na cukry

proste, a więc m.in. rozkładają skrobię,

dekstryny

, błonnik, pektyny,



naturalnym ich środowiskiem jest gleba.

Fermentacja masłowa

dekstryny

Dekstryny

— grupa złożonych węglowodanów,

zbudowanych z pochodnych cukrów prostych,
połączonych wiązaniami α1,4-acetalowymi, o
długości od 3 do ok. 12-14

merów

.

Mer

(gr. meros = "część") – najprostszy, jaki da

się wyróżnić, stale powtarzający się fragment
cząsteczek polimerów, które składają się z
bardzo długiego łańcucha merów, zakończonych
na obu końcach grupami końcowymi.

Fermentacja masłowa

Charakterystyka bakterii
masłowych

Bakterie rodzaju Clostridium
Rodzaj ten obejmuje ok. 60 gatunków drobnoustrojów,

powszechnie występujących przede wszystkim w glebie oraz

przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt, narządach rodnych

kobiet, a także w wodzie i ściekach.
Bakterie te cechują się możliwością wiązania azotu

atmosferycznego oraz redukcji siarczanów (IV).
Większość bakterii z tego rodzaju to saporfity, przeprowadzające

procesy fermentacyjne oraz rozkładające celulozę i pektyny.
Niektóre gatunki mają właściwości chorobotwórcze,

uwarunkowane wytwarzaniem silnych egzotoksyn, inne są

drobnoustrojami oportunistycznymi.
Saprotrofy, (z gr. saprós - zgniły) – cudzożywne organizmy

pobierające energię z martwych szczątków organicznych,

rozkładając je do związków prostych.

Fermentacja masłowa

Charakterystyka bakterii
masłowych

Udział bakterii masłowych w niszczeniu produktów

spożywczych



w mleczarstwie powodują psucie się pasteryzowanego

mleka i tzw. późne wzdęcia serów podpuszczkowych

dojrzewających (do mleka mogą dostać się np. przy

karmieniu krów nieprawidłowo przygotowanymi

kiszonkami),



powodują psucie się konserw warzywnych i owocowych,



powodują psucie się kiszonych pasz.

Korzystny udział bakterii masłowych
Bakterie masłowe odgrywają ważną rolę w procesie

moczenia lnu i konopi, ponieważ umożliwiają, na skutek

zachodzącej fermentacji błonnika, oddzielenie włókien

przędnych od tkanki korowej i zdrewniałej.

Fermentacj

a mlekowa

Fermentacja mlekowa

Fermentacja mlekowa – fermentacja węglowodanów
do kwasu mlekowego odbywająca się pod wpływem
działania bakterii fermentacji mlekowej.
Fermentacja ta odgrywa kluczowe znaczenie przy
produkcji wielu przetworów mlecznych.
Równanie sumaryczne właściwej fermentacji
mlekowej
C

6

H

12

O

6

+ bakterie mlekowe → 2CH

3

CHOHCOOH + 22,5

kcal

(cukier prosty → kwas mlekowy + energia

)

Fermentacja mlekowa

Rola różnych grup bakterii fermentacji mlekowej

w przetwórstwie żywności

Właściwą fermentację mlekową wywołują bakterie

fermentacji mlekowej zaliczane do rodzajów:



Lactococcus - paciorkowce homofermentatywne

(Lactococcus lactis - paciorkowiec mlekowy, Lactococcus cremori -

paciorkowiec śmietanowy)



Leuconostoc - paciorkowce heterofermentatywne

(Leuconostoc citrovorum - bywa używany jako dodatek do

zakwasów przy wyrobie masła)



Lactobacillus - pałeczki homo- i heterofermentatywne

(Lactobacillus bulgaris - pałeczka bułgarska występująca w

jogurcie, Lactobacillus viridenscens - powoduje zielenienie mięsa

peklowanego i surowych kiełbas).

Fermentacja mlekowa

Bakterie właściwej fermentacji mlekowej dzieli się na

:



homofermentatywne - fermentują cukrowce

wytwarzając głównie kwas mlekowy



heterofermentatywne - fermentują cukrowce

wytwarzając obok kwasu mlekowego produkty uboczne

Zastosowanie bakterii mlekowych

w przemyśle

spożywczym



w przemyśle mleczarskim (produkcja napojów mlecznych

fermentowanych, ukwaszanie mleka, śmietanki, dojrzewanie

serów)



w przemyśle warzywnym (kwaszenie ogórków i kapustyk)



w przemyśle mięsnym (produkcja wędlin surowych, np. metka,

salami)



w przemyśle piekarskim (wchodzą w skład zakwasów

chlebowych, używanych przy produkcji pieczywa żytniego)

Fermentacja mlekowa

Szkodliwe działanie bakterii mlekowych

w

przemyśle spożywczym



we wszystkich przemysłach opartych na fermentacji
alkoholowej (przemysł piwowarski, winiarski, gorzelniczy),



w cukrownictwie (powodują śluzowacenie soków
dyfuzyjnych),



w przemyśle drożdżowym,



w przemyśle mięsnym.

Fermentacja
pseudomlekowa

Fermentacja

pseudomlekowa

Obok bakterii właściwej fermentacji

mlekowej wyróżnia się bakterie

fermentacji pseudomlekowej, jak np.:



Escherichia coli - pałeczki okrężnicy

(wywołują różne wady mleka,

wczesne wzdęcie sera, wady masła),

pałeczki
okrężnicy



mikrokoki - rodzina powszechnych heterotroficznych

kulistych bakterii, zazwyczaj tlenowych, które występują

w glebie, wodach, powietrzu, na produktach

spożywczych; ziarenkowce. (wywołują różne wady

mleka i serów).

Fermentacja
pseudomlekowa

Fermentacja pseudomlekowa charakteryzuje się tym, że
kwas mlekowy jest tylko jednym z produktów, a ponadto
powstaje dwutlenek węgla, kwas octowy, alkohol etylowy i
inne.
Fermentacja pseudomlekowa występuje w mleku
zakażonym bakteriami pseudomlekowymi łącznie z
właściwą fermentacją mlekową, a także przy fermentacji
podłoża roślinnego (np. kwaszenie kapusty i ogórków)
obniżając wartość końcową produktu.
W mleku powoduje gazowanie oraz rozrywanie skrzepu.

Produkcja serów