Реферат : Применение достижений биотехнологии и биоинженерии в переработке и хранении сельскохозяйственной продукции.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глубокая переработка молока на основе нанотехнологий
Увеличение сроков хранения охлажденного мяса
Перспективные биотехнологии в спиртовой и ликероводочной промышленности
Применение биологически активных добавок в хлебопекарной промышленности
Заключение

Список использованной литературы

Введение

Важнейшая национальная задача — сохранение здоровья и продление жизни населения страны, что напрямую связано с обеспечением адекватного и биологически полноценного питания для всех возрастных и социальных групп РФ.

По своему содержанию, целям и задачам биотехнология становится важнейшей составной частью экономики мира, в том числе и агропромышленного производства. Сельское хозяйство — это крупнейший биотехнологический цех с многолетней историей. В его основе — использование биологических объектов - растений, животных и микроорганизмов, биологических процессов, эффективное управление которыми и составляет суть биотехнологии.

Большое место в оживлении аграрного сектора экономики России должно быть отведено его биологазации и, прежде всего, разработке и освоению биотехнологий, направленных на хранение и переработку продуктов растениеводства и животноводства.

Так же одним из приоритетных направлений развития отечественной отраслевой науки является разработка на базе современных достижений науки и техники принципиально новых, оригинальных процессов и технологий, среди которых важное место занимает разработка теоретических и практических основ глубокого фракционирования компонентов молока. Актуальность проблемы глубокого фракционирования биологически активных веществ молока состоит в том, что рациональное использование сырьевых ресурсов молочной промышленности позволяет получать принципиально новые продукты различного функционального назначения, в том числе, обладающие направленным действием в соответствии с Концепцией государственной политики в области здорового питания населения России.

1. Глубокая переработка молока на основе нанотехнологий

[sms]

Анализ современного состояния науки о питании свидетельствует о том, что сегодня одно из приоритетных направлений науки о питании — создание и широкомасштабное применение биологически активных добавок (БАД) в адекватном питании. При этом БАД парафармацевтического действия, применяемые для профилактики и вспомогательной терапии и поддержания в физиологических границах функциональной активности органов и систем, имеют первостепенное значение. В связи с этим представляется актуальным получение из молочного сырья низкомолекулярных биологически активных веществ, в частности ангиогенина. Среди известных источников ангиогенина можно выделить природные и рекомбинантные. К числу первых относится культуральная среда клеток карциномы человека Нт-29 и плазма крови, а также коровье молоко и вторичное молочное сырье. Рекомбинантные источники сконструированы при использовании генно-инженерной техники на основе естественного или синтезированного гена ангиогенина человека.

Исследования в области нанотехнологий легли в основу концепции получения молочного ангиогенина. Разработанная концепция предполагает использовать в качестве сырья вторичное сырье, в частности, обезжиренное молоко и подсырную сыворотку. Разработан оригинальный способ хроматографической очистки ангиогенина на СМ-целлюлозе, получение обогащенной ангиогенином фракции низкомолекулярных белков молока (БАД ангиогенина).

На основе проведенных исследований была разработана НТД, по которой получен препарат в жидкой и сухой формах под торговой маркой БАД “МИЛ-КАНГ”. БАД “МИЛКАНГ” — это новый вид продукта, аналогов которому не обнаружено ни в отечественных, ни в зарубежных доступных источниках информации. В связи с этим был выполнен физико-химический скрининг, который состоял из подробного анализа физических свойств, теплофизических характеристик и реологических показателей. Исследован аминокислотный состав БАД “МИЛКАНГ”. Рассчитанный аминокислотный скор незаменимых аминокислот, входящих в состав БАД, свидетельствует о том, что имеется дефицит только валина и изолейцина, содержание метионина практически соответствует идеальному белку, а других аминокислот превышает почти на 50 %. Это позволяет сделать вывод о его достаточно высокой биологической ценности.

Биологические свойства ангиогенина в составе БАД “МИЛКАНГ” были доказаны тестированием на биологическую активность и клиническими исследованиями.

Разработаны пути использования БАД “МИЛКАНГ”:

в качестве самостоятельной БАД;

в качестве БАД к парафармацевтическим молочным продуктам, в частности, для лиц, страдающих заболеваниями, связанными с патологическим ан-гиогенезом; для больных с травмами; для ожоговых больных; для людей, страдающих нарушениями иммунной системы; для детей различных возрастных групп;

в качестве фармакологического препарата;

как основа в разработке новых лекарственных форм для лечения ран различного генеза.
Другим перспективным направлением использования ангиогенина молока может стать обогащение традиционных молочных продуктов, частично утративших свою биологическую ценность в процессе технологической обработки, ангиогенином, приближая его содержание к парному молоку.

В результате проведенной работы впервые доказана возможность получения из вторичного сырья молочной промышленности уникального белка молока — ангиогенина, обладающего биологическими свойствами, и на его основе создана БАД “МИЛ-КАНТ” парафармацевтического действия.

2. Увеличение сроков хранения охлажденного мяса

Качество мяса, поступающего на переработку и в торговую сеть, зависит от его способности сохранять свои свойства при хранении, характера протекающих в нем автолитических процессов.

Наиболее распространенным способом увеличения сроков хранения мяса является его холодильная обработка, при которой достигается более полное сохранение первоначальных натуральных свойств мяса. Обработка холодом обусловливает подавление жизнедеятельности микроорганизмов, а также замедление химических и биохимических процессов, происходящих в продукте под действием собственных ферментов, кислорода воздуха, тепла и света.

Первоначальные натуральные свойства мяса лучше сохраняются в охлажденном мясе, которое по качеству превосходит замороженное и подмороженное.

Известно, что на продолжительность сроков хранения мяса влияет первоначальное его качество. Качество мяса, в свою очередь, зависит от вида убитых животных, породы, генотипа, условий их содержания и кормления.

Мы изучили сроки хранения мяса бычков разных внутрипородных типов казахской белоголовой породы (заволжского, исходного) при температуре от 1 до 5 "С. Следует отметить, что туши бычков исходного типа отличались от туш бычков заволжского типа более плотным и ровным жировым поливом. Изучалась эффективность обработки мяса перед закладкой на хранение композицией из анолита и горчицы при соотношении компонентов 98,0-98,5 : 1,5-2,0%. При этом рН анолита составлял не более 3 ед., окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) — не менее 1000 мВ, а содержание активного хлора - не менее 0,03 %.

Композицию готовили с помощью двухкамерного диафрагменного электролизера униполярной обработкой в анодной камере с добавлением в нее 0,8-0,9 мае. % поваренной соли. Анолит получали с рН 2,0-3,0, ОВП - 1000-1200 мВ и содержанием активного хлора — 0,03-0,05 %. В приготовленный анолит добавляли 1,5-2,0 мае. % сухого порошка горчицы и перемешивали до получения равномерной суспензии.

Подготовленные для хранения мясные полутуши животных после мокрого туалета обрабатывали приготовленной композицией (суспензией) из анолита и горчицы путем орошения в течение 8—10 мин. После стекания с поверхности излишков суспензии полутуши закладывали на хранение в холодильные камеры и хранили при температуре 0...5 °С.

Количество горчицы в суспензии (композиции), качество анолита (ОВП) и температуру в холодильной камере выбирали в зависимости от изучаемых сроков хранения мяса: с увеличением срока хранения мяса концентрацию горчицы в анолите увеличивали, повышали ОВП анолита и содержание в нем активного хлора, снижали температуру хранения мяса.

Полученные в экспериментах данные показывают, что оптимальная концентрация горчицы в композиции находится в пределах 1,5-2,0 мае. %, рН анолита - 2,0-3,0 и ОВП - 1000-1200 мВ. Использование анолита с рН < 3 и ОВП более 1200 мВ нецелесообразно из-за повышенного расхода электроэнергии при его получении и практически той же эффективности, что и при рН 2,0 и ОВП 1200 мВ. При рН более 3 и ОВП менее 1000 мВ так же, как и при содержании активного хлора менее 0,03 %, эффективность композиции резко снижается, что приводит к снижению срока хранения мяса.

Более высокая эффективность предложенной композиции при обработке ею мяса по сравнению с контролем (без использования горчицы) объясняется тем, что мелкодисперсные частицы горчицы в анолите активируются, повышают тем самым бактериостатические и бактерицидные свойства композиции, более эффективно подавляя процесс размножения гнилостных бактерий на поверхности мяса.

Таким образом, основным преимуществом предложенного способа хранения мяса животных в охлажденном состоянии по сравнению с контролем является то, что обработка мяса композицией из анолита и горчицы значительно увеличивает сроки хранения охлажденного мяса и позволяет хранить его при более высокой, чем в известных способах, температуре, чем достигается снижение энергозатрат.

Кроме того, использование горчицы в композиции приводит к образованию более плотной, чем обычно, и стойкой к разрушению пленки на поверхности туши, что снижает потери мяса за счет усушки.

3. Перспективные биотехнологии в спиртовой и ликероводочнои промышленности

В настоящее время в России создана отечественная, конкурентоспособная ресурсосберегающая технология производства спирта, соответствующая лучшим отечественным и зарубежным достижениям, обеспечивающая сокращение теплоэнергозатрат на 15 %, улучшение качества спирта, сокращение выхода барды на 40 %, что дает экономический эффект 6 млн. руб. в год на завод средней мощностью 3000 дал/сут. Технология основана на применении тонкого помола зерна и высококонцентрированного сусла, частичном использовании барды, разжижающих ферментов и повторном использовании дрожжевой биомассы. Предусматривается сушка барды с получением белково-углеводных кормопродуктов. Созданы ресурсосберегающая технология и оборудование, не уступающие по качеству зарубежному, но значительно ниже по стоимости. Эта работа решает важнейшую экологическую проблему спиртовой отрасли, связанную с ликвидацией отходов спиртового производства — барды, объем которой по России превышает 10 млн. т в год. Технология внедрена на Корыстовском, Новолядинском, Фокинском спиртзаводах с использованием оборудования отечественного производства.

Проведена оригинальная работа по созданию нового эффективного способа утилизации барды путем обработки ее кислотообразующими бактериями с последующей нейтрализацией, фильтрацией и использованием фильтрата взамен воды при разваривании. Обработка барды пропионово-кислыми бактериями в течение 18-20 ч с последующей фильтрацией снижает содержание органических веществ в ней в 2-3 раза. Барда становится подвижной, хорошо фильтруется, и приготовленное на фильтрате сусло сбраживается без затруднений. При этом фильтратом можно заменить до 90-100 % воды, и результаты сбраживания не ухудшаются. Составлена инструкция по использованию барды, обработанной кислотообразующими бактериями; работа внедрена на Лужковском спиртзаводе.

Для интенсификации спиртового брожения отселекционированы новые расы дрожжей, обладающие высокой кислото- и термоустойчивостью, осмо-фильностью, а также конкурентоспособностью по отношению к посторонней микрофлоре. Применение новых термотолерантных и осмофильных рас дрожжей позволяет сократить процесс брожения в производстве спирта до 55-60 ч, повысить температуру сбраживания сусла до 35...36 °С, что позволяет экономить 20-30 % осахаривающих средств, сократить расход воды на охлаждение бражки, увеличить концентрацию сбраживаемого сусла, стабилизировать процессы дрожжегенерации и брожения, сократить потери сырья при биосинтезе этанола, повысить качество спирта. Новая раса дрожжей внедрена на 40 спиртзаводах.

Важнейшие исследования, решающие проблему расширения ассортимента перерабатываемого сырья за счет использования отходов крахмального производства, проведены для комплексной переработки зерна ржи на крахмал, этиловый спирт и кормопродукты. Разрабатываемая совместно с ВНИИ крахма-лопродуктов технология не имеет аналогов в мировой практике, основывается на поэтапной переработке сырья с получением продуктов высокого качества и с минимальной себестоимостью. Так как рожь имеет низкую рыночную цену, то только за счет низкой стоимости сырья себестоимость спирта и крахмала снижается на 20-30 %. Совмещение процессов подготовки и обработки зерна для извлечения крахмала и для осахаривания сырья позволяет сократить топливно-энергетические затраты на 20-30 %.

4. Применение биологически активных добавок в хлебопекарной промышленности

Хлебобулочные изделия широко используются в питании населения, несмотря на ограниченный в них состав пищевых веществ, ежедневно требующихся человеку. Большинство этих изделий, особенно из пшеничной муки высшего сорта, содержат недостаточное количество белка, аминокислот, витаминов и некоторых других физиологически важных компонентов. Отсутствие или недостаточное содержание этих веществ в пище приводит к нарушению обменных процессов и возникновению различного рода заболеваний. Для их предупреждения и эффективного лечения необходимы разработка и создание нового поколения хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности.

Под пищевой ценностью хлеба понимают комплекс свойств, обеспечивающих физиологические потребности человека в энергии и основных пищевых веществах (белках, жирах, углеводах, витаминах, минеральных веществах, пищевых волокнах). Повышение питательной ценности хлеба можно осуществлять регулированием химического состава изделий в результате использования традиционного для хлебопечения сырья и введением различных пищевых и биологически активных добавок, позволяющих получать готовые изделия, обладающие функциональными свойствами и предназначенные для лечебного и профилактического питания.

В сложившихся условиях дефицита пищевого белка микробный синтез представляет собой одни из перспективных путей получения белковых веществ. В этом отношении наиболее исследованным микробиологическим объектом являются дрожжи, которые содержат 40-55 % белка и усваиваются организмом человека на 85—88 %, занимая по этому показателю промежуточное положение между белками растительного и животного происхождения.

В классификации, представленной в Дополнениях к “Медико-биологическим требованиям н санитарным нормам качества продовольственного сырья и пищевых продуктов”, концентраты и изоляты белка относятся к группе биологически активных добавок (БАД), которые являются иутрицевтиками, применяемыми для коррекции химического состава пищи.

На кафедре “Биотехнология” МГУПП была разработана технология получения из биомассы хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae БАД в виде белково-углеводных концентратов, обладающих высокой питательной ценностью и хорошими функциональными свойствами для создания хлебобулочных изделий диетического и лечебно-профилактического назначения.

Материалом исследований являлась биомасса хлебопекарных дрожжей, имеющая следующий состав, %: белок 49, липиды 10, НК 8, углеводы 19. В ходе экспериментов были определены оптимальные условия обезжиривания дрожжей водным раствором этилового спирта. Гидролиз нуклеиновых кислот дрожжевой биомассы осуществляли под действием собственных эндонуклеаз клетки. Для частичного разрушения биополимеров клеточной стенки дрожжей использовали ферментные препараты гидролитического действия. Полученные белково-углеводные концентраты содержат, %: сырого протеина 60,0-64,0, липидов 1,65-2,18, нуклеиновых кислот 2,35-2,38, углеводов 20,0-21,0, золы 5,20-6,59.

В настоящее время имеется достаточно фактических данных, свидетельствующихся о наличии пребиотических свойств (т.е. способности оказывать благотворный эффект па симбиотическую микрофлору человека) у едрожжей рода Saccharomyces. Подобный пребиотический эффект оказывают остатки маннанов, глюканов и хитин клеточных стенок дрожжевой клетки. Также известно, что микроорганизмы, в том числе дрожжи, способны извлекать из среды катионы тяжелых металлов. При этом особое значение во взаимодействии последних с дрожжевыми клетками имеют также полисахариды клеточных стенок.

Полученные БАД содержат в своем составе 20,0— 21,0 % (в зависимости от типа предобработки исходной биомассы дрожжей) углеводов, в том числе и полисахаридов клеточной стенки. Исследование сорбционной способности полученных белково-углеводных концентратов по отношению к патогенной, условно-патогенной микрофлоре и тяжелым металлам показало наличие хороших сорбирующих свойств, что позволяет рекомендовать их к использованию при изготовлении продуктов диетического и лечебно-профилактического назначения.

Дрожжи и продукты, получаемые из них, широко используются в различных пищевых системах.

Заключение

В прошедшее десятилетие отставание России в области биотехнологии, и особенно биоинженерии, от передовых стран мира значительно возросло по многим направлениям. Особенно опасно для нашей страны в этих условиях возникновение мощной волны протестного движения в Западной Европе и в России, направленного против научных исследований, применения трансгенных технологий, использования генетически модифицированных организмов в производстве, получения из них пищевых и кормовых продуктов.

Генноинженерные технологии и трансгенные организмы действительно могут быть объектами риска, но он устраняется соблюдением законов и научного мониторинга за осуществлением трансгеноза, тестированием ГМО в лабораторных и полевых условиях. С учетом этого волна протестов против трансгенных технологий и использования ГМО имеет тенденцию к снижению какв России, так и в других странах мира.

Крупнейшие аграрные проблемы РФ, вызванные ошибочным выбором путей реформирования АПК, конечно же должны прежде всего решаться путем изменения курса и содержания реформ. Но многие конкретные задачи по повышению эффективности и устойчивости развития сельского хозяйства могут быть решены с помощью его биологизации, использования методов биотехнологии и биоинженерии.

Список использованной литературы

Шевелуха В.С. Мир вступил в эпоху биотехнологии и биоинженерии: Россия не должна отставать! // Достижения науки и техники АПК.-2002.-N10.-С.2-7.
Шевелуха В. С. Биотехнологии и биобезопасность в агропромышленном производстве В. С. Шевелуха // Достижения науки и техники АПК.-2004.-N 1. - С. 6-9.
Рогов И.А. Глубокая переработка молока на основе нанотехнологий для получения биопрепаратов // Хранение и переработка сельхозсырья.-2003.-N11.-С.51-53.
Горлов И.Ф. Увеличение сроков хранения охлажденного мяса // Хранение и переработка сельхозсырья.-2003.-N11.-С.53-55.
Поляков В. А. Перспективные биотехнологии в спиртовой, ферментной, дрожжевой и ликероводочной промышленности В. А. Поляков // Хранение и переработка сельхозсырья.-2004.-N 6. - С. 41-44.
Иванова Л.А. Применение биологически активных добавок, полученных из дрожжевой биомассы, в хлебопекарной промышленности // Хранение и переработка сельхозсырья.-2003.-N2.-С.38-40.
Гуськов Е. П. Перспективы развития биотехнологии Е. П. Гуськов // Научная мысль Кавказа.-2004.-N 3. - С. 41-48.
Эрнст Л.К. Современное состояние и перспективы биотехнологии в животноводстве // Достижения науки и техники АПК.-2003.-N10.-С.2-6.
  [/sms]