W5
BIOTECHNOLOGIA DLA MEDYCYNY - POLSKA
Poznań, Łódź- techniki chemicznej syntezy genów i ich analogów
zespół prof. W. Markiewicza (JChB PAN Poznań)- nowe biblioteki kombinatoryjne
zespół A. Legockiego (JChB PAN Poznań)- ekspresja immunogennego białka powierzchniowego HBV w transgenicznych roślinach jadalnych
zespół B. Szewczyk (UG-AMG Gdańsk)- system bakulowirusa do ekspresji heterologicznych białek (antygenów białkowych wirusów grypy oraz opryszczki)
AM Łódź- Escherichia coli (czynniki nekrozy nowotworów)
BROWARNICTWO
Egipcjanie praktykowali warzenie piwa już 6000 lat temu. Narody wschodu potrafiły otrzymywać napoje fermentowane z ryżu.
1643 r.- król Karol I opodatkował produkcję piwa
XIX w.- Niemcy; produkcja i eksport
XIX w.- L. Pasteur; badania mające na celu udoskonalenie francuskich technologii produkcji piwa (1889 r. francuski kongres browarników)
1883 r.- E. Hansen; czyste szczepy drożdży
SŁÓD
otrzymywany z jęczmienia browarnego (odpowiednie odmiany)
produkcja słodu (wytworzenie i uaktywnienie enzymów ziarna koniecznych do rozkładu skrobi i białek) obejmuje:
moczenie ziarna jęczmienia
kiełkowanie
suszenie
podział słodów:
jasne (pilzneńskie)
ciemne (monachijskie)
CHMIEL
przyprawa
rozdzielnopłciowa bylina (Humulus lupus)
kwiatostany żeńskie: gorzkie żywice (goryczka); olejki chmielowe (składniki aromatyczne)
stosowano suszone szyszki chmielowe (chmiel naturalny siarkowany w balotach)
stosuje się preparaty chmielowe: proszki, granulaty, ekstrakty
rodzaje chmielu:
14-21% żywice chmielowe: walory smakowe poprawiające stabilność piany, właściwości bakteriobójcze
200 g/l piwa (słodu 100 razy więcej)
W5
WODA
zużycie wody w browarze: 3,7-10,9 hl/hl wyprodukowanego piwa
woda- zacieranie
alkaliczność resztkowa- różnice pomiędzy właściwościami alkalizującymi anionów (HCO3_), a właściwościami zakwaszającymi kationów (Ca2+, Mg2+)
piwa pilzneńskie- AR<5°n
jony wpływające ujemnie na proces produkcji: Fe2+, Fe3+, Mn2+, NO3-, SiO3-, SO42-
systemy uzdatniania wody: (Ca2+)
DODATKI NIESŁODOWANE
źródło węglowodanów: 15-20% dodatek do słodu
kukurydza, śruta, płatki, skrobia, syrop kukurydziany, ryż, jęczmień, sorgo, pszenica, cukier
preparaty enzymatyczne, stabilizujące, filtrujące
DROŻDŻE
mikroorganizmy odgrywają pierwszoplanową rolę w produkcji piwa
Polska- wyłącznie drożdże; Niemcy, Belgia- bakteria (mlekowe):
drożdże- wytwarzanie alkoholu, substancji chromatycznych, obniżenie pH brzeczki
bakterie- obniżenie kwasowości brzeczki
drożdże dolnej fermentacji
drożdże górnej fermentacji- Sacharomyces cerevisiae
dzikie drożdże - Sacharomyces pastorianus, Torulopsis (stęchły smak i zapach)
ETAPY PRODUKCJI PIWA
Przygotowanie słodu:
usunięcie kiełków
5-6 tyg. odleżenia
Mielenie słodu
przygotowanie słodu do procesu zacierania
celem mielenia jest ułatwienie rozpuszczenia składników ekstraktywnych słodu w wodzie i pobudzenie działania enzymów; stworzenie materiału do budowy warstwy filtracyjnej brzeczki w kadzi fermentacyjnej
najmniejsze rozdrobnienie łuski, największe rozdrobnienie bielma
Zacieranie
ma na celu wyprodukowanie brzeczki (surowiec i podłoże dla mikrobów)
I faza - przechodzą do roztworu substancje rozpuszczalne słodu powstałe na skutek enzymatycznych przemian bielma w czasie kiełkowania
II faza - hydroliza skrobi w temp. 35-75°C (maltoza i dekstryny graniczne); hydroliza białek w temp. 48-55°C; 50°C przerwa białkowa
typowy skład węglowodanów w typowej brzeczce: 44% maltoza, 31% dekstryny, 11% maltotrioza, 9% glukoza, 3% sacharoza, 2% fruktoza
Filtracja brzeczki
W5
Gotowanie brzeczki z chmielem
smak i aromat
ma na celu:
sterylizacja brzeczki
wytrącanie osadów
usuwanie niepożądanych składników
ustalenie barwy
zakwaszenie i zagęszczenie brzeczki
inaktywacja enzymów
dawkę chmielu ustala się na podstawie aktualnej zawartości „izo-związków” w chmielu oraz wymaganej zawartości w piwie
związki goryczkowe- „kwasy”, gotowanie formy „izo” (odpowiedni czas dodawania odpowiedniego rodzaju chmielu)
Usuwanie osadów gorących.
Chłodzenie i natlenianie brzeczki.
Usuwanie osadów zimnych.
Zadawanie drożdżami:
czysta kultura lub drożdże z wcześniejszych szarży
pielęgnacja drożdży: dekarboksylacja, przemywanie, przesiewanie, napowietrzanie, homogenizacja, przechowywanie
przygotowanie do zaszczepu, napowietrzanie i mieszanie w celu ujednolicenia
Fermentacja:
konwersja cukrów brzeczki do etanolu i CO2
węglowodany zużywane w odpowiedniej kolejności
związki azotowe- aminokwasy, peptydy niskocząsteczkowe, zasady azotowe, purynowe i pirymidynowe
aminokwasy- wyższe alkohole alifatyczne i aromatyczne (Wal- diacetyl)
jony
temperatura
fermentacja dolna (8-10 dni)
fermentacja górna (2-3 dni)
fermentacja główna (burzliwa):
zaszczepienie
faza krążków niskich
faza krążków wysokich
faza opadania krążków
Dojrzewanie piwa (leżakowanie):
dojrzewanie piwa (fermentacja wtórna)
zachodzi: nasycenie piwa CO2, sklarowanie piwa, uzyskanie odpowiedniego stopnia odfermentowania, wytworzenie właściwego bukietu smakowo-zapachowego
parametry kontrolowane- temperatura, zawartość ekstraktu, zawartość CO2, zmiana pH, zawartość diacetylu, ilość osadów drożdżowych
Filtracja, karbonizacja, rozlew piwa.
Piwa angielskie:
ALE- owocowy smak
Lager- dolna fermentacja, złocista barwa
W5
Porter- mocne, ciemne piwo
Piwa niemieckie:
Altbier- miedziana barwa, ze słodu jęczmiennego
Bock- fermentacja dolna, mocne, sezonowe
Eisbock- moc wzrasta dzięki procesowi mrożenia
Weissbier- piwo pszennicze
Piwa belgijskie:
Guezue
Saison
Piwa holenderskie:
Kruidenbier- piwo z przyprawami
Piwa hiszpańskie:
Oscura- ciemne piwo
Produkcja piwa- etapy (E)
PRODUKCJA DROŻDŻY PIEKARSKICH
czołowe miejsce wśród przemysłów fermentacyjnych
piekarnictwo, dodatek żywieniowy (witaminy B, aminokwasy)
drożdże prasowane, suszone, suszone instant
drożdże fermentacji górnej Sacharomyces cerevisiae
cechy drożdży piekarskich:
wysoka, właściwa szybkość wzrostu
wysoka aktywność w procesie glikolizy
zdolność adaptacji do szybko zmieniających się substratów w pożywce hodowlanej
wysoka aktywność inwertazy α-glukozydazy, β-fruktofuranozydazy
zdolność do wzrostu i syntezy enzymów i koenzymów zarówno w procesie tlenowym jak i beztlenowym
produkt- dobra trwałość w czasie przechowywania
przemysłowa produkcja drożdży piekarskich- prowadzenie kilkuetapowej hodowli tlenowej ze zwiększeniem objętości pożywki hodowlanej
brzeczka hodowlana- melasa, związki będące źródłem azotu i fosforu, witaminy (biotyna, kwas pantotenowy, inozytol, tiapirodoksyna, niacyna)
III etapy produkcji:
stadium czystych kultur
generacja I
generacja handlowa
PRODUKCJA SCP (Single Cell Protein)
wykorzystywanie do produkcji białka
biomasa mikroorganizmów źródłem białka
W5
wykorzystywana przede wszystkim jako pasza dla zwierząt
SCP
korzyści z zastosowania:
bardzo szybki wzrost mikroorganizmów
możliwość modyfikacji genetycznej
odpady jako składnik pokarmowy
wytwarzanie SCP z węglowodanów:
węglowodory aromatyczne Pseudomonas sp., Anthrobacter sp., Nocardia sp.,
Candida sp., Torulopsis sp., Aspergillus sp., Penicillium sp.
n-oktadekan, n-heksadekan
produkcyjna hodowla odbywa się w warunkach silnego napowietrzenia pożywki w zemulgowanych środowiskach
metan jako substrat dla mikroorganizmów
SCP z alkoholi
etanol i metanol
SCP z metanolu- firma U.V.Hoechst (Niemcy), Mitshubishi (Japonia), Methylophilus methylotrophus, ICI (Anglia), Pseudomonas sp.
SCP z etanolu- Skonaft (Czechy), Amoco Foods (USA)- drożdże
SCP ze ścieków i odpadów przemysłowych:
wywary gorzelnicze, melasa, serwatka, poślady zbóż, korzenie, słoma, łuski, osady czynne biologicznych oczyszczalni ścieków
Szwecja- produkcja SCP z odpadów przemysłu krochmalniczego, mieszanka dwóch szczepów Endgmycopsis fibuligria, Candida utilis
Finlandia- produkcja z SCP z ługów posiarczanowych zbiałczonych przez Peacilomyces sp.
Anglia- Rank Haris McDougall wykorzystanie przemysłu rolno-spożywczego
odpady lignino- celulozowe Clostridium thermocellum
Szwecja- rozkład lignin Sporotriculum pulvenilentum
3