12. W technologii żywności stosuje się takie
odmiany technik membranowych jak: mikrofiltracja, ultrafiltracja,
odwrócona osmoza, elektrodializa, nanofiltracja. Korzyści
wynikające ze stosowania wyżej wymienionych metod to przede
wszystkim:
-możliwość jednoczesnego zagęszczania, frakcjonowania i
oczyszczania roztworów,
-redukcja do minimum termicznej degradacji składników
żywności i mikroorganizmów,
-niskie zużycie energii,
-eliminacja przemian fazowych rozdzielanych składników
(jak np. przy destylacji),
-prosta, modułowa budowa urządzeń.
PODSTAWOWE POJĘCIA I PARAMETRY OPISUJĄCE
TECHNIKI MEMBRANOWE
Permeat - filtrat; roztwór przenikający przez membranę filtracyjną,
zawierający rozpuszczalnik wraz z cząstkami, które nie zostały
zatrzymane na filtrze.
Retentat - roztwór zawierający zatrzymane na filtrze cząstki.
Polaryzacja stężeniowa membrany - zjawisko adsorpcji drobin na
powierzchni membrany, powodujące zalepianie się por. Pod
wpływem działającego na membranę ciśnienia, zatrzymane na niej
cząstki akumulują się tworząc warstwę żelową lub tzw. wtórną
membranę. Powoduje to spadek szybkości filtrowania.
Strumień objętości (flux rate)
Wyraża objętość otrzymanego permeatu na jednostkę powierzchni
filtra.
Z materiałów wykładowych:
Techniki membranowe separacji polegają na wykorzystaniu różnic szybkości przenikania (permeacji) składników rozdzielanej mieszaniny przez przegrody o różnym stopniu porowatości (membrany). Transport składników mieszaniny przez membranę zachodzi pod wpływem określonej siły napędowej, która może być różnicą: ciśnienia, stężenia i potencjału elektrycznego. Membranowe procesy rozdzielania są stosowane zarówno do rozdzielania roztworów ciekłych, jak i mieszanin gazowych. Procesy separacji, zachodzące pod wpływem różnicy ciśnień panujących po obu stronach membrany, noszą ogólną nazwę filtracji membranowej. Roztworem poddawanym oczyszczaniu lub rozdzielaniu w filtracji membranowej może być zawiesina mikrometrowych lub submikrometrowych cząstek, ale też roztwór molekularny i jonowy.
Procesy filtracji membranowej różnią się między sobą:
-wielkością cząstek i cząsteczek zatrzymanych przez membranę i przechodzących do strumienia retentatu,
-rodzajem używanych membran,
-wartością stosowanej różnicy ciśnień,
-mechanizmem przenikania składników roztworu przez membranę.
15. Suszenie rozpyłowe, inaczej rozpryskowe, jest metodą odwadniania produktów w postaci roztworu lub koloidalnym (zawiesin) do postaci proszku. Polega na rozpyleniu płynnego produktu w komorze suszarni, przez którą przepływa jednocześnie gorący czynnik suszący (powietrze lub gaz obojętny w temperaturze około 130-240 °C), powodując gwałtowne odparowanie rozpuszczalnika z kropel (mgły), które w ten sposób zamieniają się w drobiny proszku opadającego na dno komory. Metoda ta należy do grupy konwekcyjnych metod suszenia. Charakteryzuje się stosunkowo niskim (np. w porównaniu do liofilizacji) nakładem energetycznym i jest łatwa do wykorzystania na dużą skalę, w procesach ciągłych. Powszechnie stosowana w wielu branżach przemysłu, w tym w przemyśle spożywczym do otrzymywania produktów takich, jak mleko w proszku czy kawa rozpuszczalna, (instant) oraz wielu półproduktów, jak również w przemyśle chemicznym i kosmetycznym.
Z wykładów:
Suszenie rozpyłowe roztworów polega na ich zdyspergowaniu do postaci kropel w urządzeniach rozpylających, dyszach lub tarczach obrotowych (dyskach) i wprowadzeniu do komory suszarniczej współ- lub przeciwprądowo do strumienia czynnika suszącego, najczęściej powietrza ogrzanego do 150-220°C. Intensywne mieszanie się oraz kontakt poszczególnych suszonych drobin z powietrzem warunkują wyrównywanie temperatury w całej masie suszonego produktu.
16. Podział bakterii kwasu mlekowego (z wikipedii)
Lactococcus - paciorkowce homofermentatywne (Lactococcus lactis paciorkowiec mlekowy, Lactococcus cremoris - paciorkowiec śmietanowy)
Leuconostoc - paciorkowce heterofermentatywne (Leuconostoc citrovorum - bywa używany jako dodatek do zakwasów przy wyrobie masła)
Lactobacillus - pałeczki homo- i heterofermentatywne (Lactobacillus bulgaricus - pałeczka bułgarska występująca w jogurcie, Lactobacillus viridescens - powoduje zielenienie mięsa peklowanego i surowych kiełbas).
Bakterie właściwej fermentacji mlekowej dzieli się na:
homofermentatywne - fermentują cukrowce wytwarzając głównie kwas mlekowy
heterofermentatywne - fermentują cukrowce wytwarzając obok kwasu mlekowego produkty uboczne
z innego źródła:
Podział bakterii fermentacji mlekowej ze względu na wymagania temperaturowe:
- mezofile - optymalna temp.20-28°C, produkcja do 1,5% kwasu mlekowego;
Lactococcus lactis, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum,
Leuconostoc.
- termofile - optymalna temp. 40-45°C, produkcja do 3% kwasu mlekowego;
Lactobacillus delbrueckii, Streptococcus thermophilus
Podział bakterii mlekowych ze wzg. na szlaki przemian cukrów:
- homofermentatywne (produkt końcowy: kwas mlekowy)
(Lactococcus lactis, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus
plantarum, Lactobacillus acidophilus).
- heterofermentatywne (produkt końcowy: kwas mlekowy, kwas octowy i alkohol etylowy)
(Leuconostoc, niektóre z rodzaju Lactobacillus, np.: Lactobacillus
brevis, Lactobacillus fermentum).
17. Cechy szczepu probiotycznego (wyklady z biotechnologii żywności z chomika)
• dokładnie zidentyfikowane pochodzenie, gatunek i szczep.
• Status GRAS (z ang. generally recognized as safe ), potwierdzone badaniami in vitro i in vivo bezpieczeństwo
stosowania (i mechanizm prozdrowotnego działania). Całkowity brak toksyczności i patogenności
(np. mutagenności i kancerogenności). Brak zdolności do wywoływania reakcji alergicznych.
Gatunki z rodzajów Lactobacillus i Lactococcus są już powszechnie uznawane za GRAS. Natomiast rodzaje
Streptococcus i Enterococcus oraz niektóre inne bakterie z rodzaju LAB nie są uważane za GRAS, gdyż wśród nich
są też gatunki oportunistyczne patogenne.
• Zdolność do zasiedlania jelit związana z właściwościami adhezyjnymi bakterii (które zależą od szczepu, a nie
gatunku). Probiotyki są najczęściej izolowane spośród naturalnej mikroflory przewodu pokarmowego.
Istotne jest, aby ze względu na możliwość wymiany genów między bakteriami w przewodzie pokarmowym
zdolności adhezyjne nie były silne (dodatkowo - brak zdolności przekazywania genu lekooporności innym
drobnoustrojom).
• Zdolność przeżywania i proliferacji (namnażania) w górnych odcinkach przewodu pokarmowego.
Istnieją 2 bariery: pierwsza to żołądek (niskie pH = 1 - 2,5) i druga: żółć. Odporność na te czynniki zależy
od szczepu, a nie gatunku. Kolonizacja może być przejściowa lub względnie stała.
• Właściwości antagonistyczne w stosunku do mikroorganizmów chorobotwórczych.
Zapobieganie infekcjom pokarmowym i zdolność do konkurencji z bakteriami chorobotwórczymi (produkcja
substancji przeciwdrobnoustrojowych np. bakteriocyn, kwasów organicznych, np. octowego i mlekowego, aldehydu
octowego).
• Stymulowanie układu odpornościowego (produkcji przeciwciał IgM, IgA, IgG, interferonu, cytokin, interleukin,
właściwości antywirusowe, aktywność fagocytarna).
• Działanie hipocholesterolemiczne (obniżania poziomu cholesterolu w serum krwi),
• Obniżanie ciśnienia tętniczego u osób z nadciśnieniem tętniczym,
• Właściwości przeciwbiegunkowe.
• Działanie potwierdzone w randomizowanych, kontrolowanych badaniach z podwójnie ślepą próbą z placebo na
ludziach,
• Wyniki wszystkich badań klinicznych powinny być potwierdzone przez niezależne jednostki badawcze i
opublikowane w międzynarodowych recenzowanych pismach naukowych .
• Łatwe namnażanie w warunkach in vitro,
• Zachowanie właściwości probiotycznych po przejściu przez cykl produkcyjny (odporność na czynniki stresowe np.
niskie pH),
• Stabilność genetyczna (najlepiej, by cechy probiotyczne były zakodowane na chromosomalnym DNA).
Uwaga:
• Nie wszystkie powyżej wymienione właściwości są wymagane, aby szczep bakterii mlekowych można było uznać za
probiotyczny,
• Powyższe kryteria te wciąż ewoluują m.in. na skutek postępu badań naukowych i dokonywanych odkryć.
Szczepy probiotyczne
• Lactobacillus acidophilus (udokumentowane dla 4 szczepów) - pobudza działanie przeciwciał klasy IgG
i IgA.
• Lactobacillus casei Shirota.
• Lactobacillus casei ssp. rhamnosus GG (Goldin-Gorbach) - będący własnością firmy VALIO z Finlandii. Wykazano
działanie antybakteryjne wobec bakterii z rodzajów: Salmonella, Shigella oraz EEC, Campylobacter jejuni i
Helicobacter pylori . Jako jeden z nielicznych probiotyków posiada właściwości antynowotworowe. Dodawany jest
do jogurtów i innych napojów mlecznych fermentowanych, a także do mleka spożywczego i produktów
serwatkowych.
• Lb. reuteri - będący własnością szwedzkiej firmy BIO-GAJA. Wytwarza bakteriocynę reuterynę, w ilościach
wystarczających by hamowała rozwój Listeria, Salmonella, Escherichia, Campylobacter, Staphylococcus a także
drożdży Candida i pierwotniaka Typansoma . Inną korzystną jego cechą jest stymulowanie systemu
immunologicznego człowieka (przy spożywaniu dużych ilości jogurtu uzyskanego przez dodatek kultury tego
szczepu obserwowano wzrost poziomu immunoglobuliny IgG 2 A we krwi).
• Lb. gasseri
• Bifidobacterium sp. (nie wszystkie są uznane za probiotyczne), najczęściej: B. breve, B. bifidum (1 szczep), B.
longum, B. infantis, B. adolescentis.
• Lactococcus lactis sp. lactis
• Enterococcus faecium SF 68 (dopuszczony w USA i Europie). Inne prawdopodobnie probiotyczne to:
E. faecium K77d i E. faecium CX (ten ostatni obniża poziom cholesterolu lepiej niż Lb. acidophilus ).
• Inne (jeszcze nie udokumentowane): Lb. helveticus, Streptococcus salivarius ssp. thermophilus .