Документи
Опубліковано 30 листопада 2015 р
Стенограма Біоферменту до досугу
ВИРОБНИЦТВО, ВИКОРИСТАННЯ ТА ЯКІ ТЕХНІЧНІ АСПЕКТИ БІОФЕРМЕНТІВ
ВИРОБНИЦТВО, ВИКОРИСТАННЯ ТА ЯКІ ТЕХНІЧНІ АСПЕКТИ БІОФЕРМЕНТІВ.
Автор: Ing. Agro. Фабін Пачеко Р.
Біоферменти є продуктом процесу бродіння органічних матеріалів. Цей процес походить від інтенсивної діяльності мікроорганізмів, які вільно знаходяться в природі. Багато мікроорганізмів, які можна знайти в біоферментах, відіграють важливу роль у сільському господарстві, а також у виробництві деяких продуктів харчування. Такий випадок з мікроорганізмами, відповідальними за виробництво йогурту, чичі, вина тощо.
Біоферменти є чудовою заміною високорозчинних хімічних добрив у промисловості. Вони представляють альтернативу для фермерів, які залежать від синтетичних сільськогосподарських ресурсів. Виробництво надзвичайно просте, а матеріали дуже доступні. Біоферменти - це рідкі добрива, багаті енергією та мінеральним балансом. В основному вони складаються зі свіжої бойги, розчиненої у воді, патоки, сироватки чи молока, мінеральних солей, меленого гірського борошна, серед інших компонентів. Процес отримання біоферментів - це анаеробний процес, коли різні мікроорганізми відповідають за процес бродіння. (Рестрепо 2002)
Цей документ містить ряд технічних та методологічних факультативів, які дозволять читачеві зрозуміти процес створення та використання біоферментів доброякісної якості. Цей процес є однозначно біохімічним. Тому в цьому документі буде представлено, проаналізовано та застосовано багато концепцій біотехнології у виробництві харчових продуктів, а також основні принципи екологічної мікробіології.
Фото 1: Завод з біоферментів в Інтегрованій органічній фермі. Університет ЗЕМЛИ
2 ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
Камерон (SF) вказує: Походження слова ферментація пов'язане з виділенням вуглекислого газу, коли дріжджі діють на цукор, що створює схожість, схожу на кипіння (від латинського fervimentum: кипіння).
Пастер показав, що бродіння викликане живими мікроорганізмами. У 1897 році Бутчнер додав, що цей біохімічний процес бродіння зумовлений речовинами, що виділяються мікроорганізмами, зокрема дріжджами. Технічно ці речовини можна назвати біокаталізаторами або ферментами, Камерон (SF). Однак наразі відомо понад 1000 різних ферментів, і кожен з них може каталізувати певну хімічну реакцію. Ферменти походять від біохімічного синтезу, що здійснюється різними організмами. (Alberl and Lehninger 1975).
Bruchmann (1980) вказує, що бродіння - це анаеробні процеси, що виділяють енергію. Під час бродіння органічний субстрат - продукт розкладу вуглеводів більшу частину часу - дає еквіваленти відновлення, тобто електрони або водень, зв’язані з коферментами, які поглинаються органічним акцептором. Сміт і Вуд (1998) вказують, що бродіння можна розуміти як катаболічну стратегію використання джерела енергії за відсутності зовнішнього акцептора електронів. Таким зовнішнім акцептором був би кисень, але оскільки ферментація відбувається в анаеробних середовищах, джерелом енергії в разі біоферментів буде глюкоза. У більш загальних рисах, Уорд (Ward, 1989) вказує, що бродіння передбачає використання мікроорганізмів для перетворення органічної речовини за допомогою процесів каталізу, що генеруються ферментами.
Вироблення біоферментів є біохімічним процесом, і успіх у їх розробці значною мірою залежить від розуміння та вдосконалення процесів, що відбуваються у процесі бродіння. Bruchmann (1980) вказує, що бродіння можна узагальнити наступним чином: Це розпад цукру до тих пір, поки не буде отриманий центральний проміжний продукт, званий піровиноградної кислотою, з якого походять різні продукти бродіння. Серед отриманих продуктів є: етанол, бутанол, ацетон, ізопропанол, ацетоїн, мурашина кислота, оцтова кислота, молочна кислота, пропінова кислота, пропінова кислота, масляна кислота, бурштинова кислота, вуглекислий газ, водень та метанол.
2.2 Субстрати для ферментації
Мікроорганізми в більшості випадків ростуть на самому ферментованому субстраті. Отже, цей субстрат підходить як середовище для вирощування, оскільки він має всі харчові потреби. Винятки з цього правила трапляються, коли людина готує ідеальний субстрат для певного виду мікробіології, який згодом інокулюють і таким чином отримують конкретний кінцевий продукт. Йогурт або інші ферментовані продукти є хорошим прикладом вищезазначеного. Однак у переважній більшості ферментацій мікробіологія, що має бути встановлена, і кінцевий продукт впливають, зрештою, на тип використовуваного субстрату. (Брухманн 1980)
Сировина для бродіння надходить з рослин у переважній більшості. Сировина, що полегшує процес бродіння, містить вуглеводи, азотисті сполуки та інші поживні сполуки. Ці типи сполук присутні в продуктах, багатих на цукор, таких як патока, леджас, сироватки, лактоза та ін. Крім того, ці поживні речовини можна знайти в матеріалах, багатих крохмалем, таких як різні злакові або кореневі борошна. (Bruchmann 1980) Поживні речовини виконують три функції: забезпечують сировину, необхідну для розвитку протоплазматичного синтезу, забезпечують енергією, необхідною для росту клітин, і відповідні біосинтетичні реакції. Нарешті, поживні речовини повинні служити акцепторами електронів, що виділяються в реакції, що забезпечує енергію організмів. В аеробних організмах O2 відіграє роль акцептора, а в суворих або факультативних анаеробних організмах якийсь органічний продукт метаболізму або якась неорганічна речовина замінює O2. (Мартн | 1980)
Серед джерел енергії, які найбільш використовуються гетертрофними ґрунтовими мікроорганізмами, є: целюлоза, геміцелюлоза, лігнін, крохмаль, практичні речовини, інулін, хітин, вуглеводні, цукри, білки, амінокислоти та органічні кислоти (Martin, 1980). Аналізуючи те, що сказано Фрейзером та Вестхоффом (1991), важливим є не тільки тип енергетичної їжі, але її концентрація, вона безпосередньо впливає на такі аспекти, як доступна вода та деякі осмотичні ефекти на мікробіологію. Для даного відсотка цукру осмотичний тиск змінюється залежно від молекулярної маси цукру. Прикладом цього є те, що 10% розчин глюкози мав би подвоєний осмотичний тиск розчину мальтози або сахарози при одному і тому ж розведенні, або він би мав подвійну утримуючу вологу. Як приклад можна зазначити, що дріжджі добре ростуть при досить високій концентрації цукру, інакше вони є бактеріями, які краще ростуть у низьких умовах. Однак завжди є винятки з правила, і деякі бактерії не мають проблем із зростанням при більш високих концентраціях цукру.
Застосовуючи деякі мікробіологічні концепції виноробної промисловості, важливо зазначити, що кінцеві ступені Брикса біоферменту не повинні перевищувати 24, виходячи з того, що на кожні 2 градуси Брикса виробляється один відсоток алкоголю. Відсотки, що перевищують 12% алкоголю, пригнічують мікробіологічний розвиток у процесі бродіння. За даними Borrad (1988), етанол у 4 або 5 разів більше інгібує, ніж цукор, тому можна вважати, що вироблення біоферменту є процесом, дуже подібним до вироблення вина, концепції, згадані раніше для забезпечення успіху процес.
2.3 БІОЛОГІЯ АНАЕРБНОЇ ФЕРМЕНТАЦІЇ.
Враховуючи, що біохімічний процес отримання біоферментів є анаеробним процесом бродіння, важливо виділити та обговорити мікробіологічні аспекти процесу. Таким чином, необхідні критерії для правильної інтерпретації різних результатів, отриманих при мікробіологічних аналізах, можуть бути розширені.
З усіх живих мікроорганізмів, що існують на планеті, лише деякі є суворо анаеробними. Як правило, цей тип мікроорганізмів живе в середовищах, де бракує кисню або що присутність цього елемента мінімальна, наприклад, у грунтах або глибоких водах або в морських грязях. Хоча анаеробних організмів небагато, вони здійснюють біохімічні процеси, що мають особливе значення для людини. Наприклад, вони здатні витягувати енергію з глюкози та інших молекул поживних речовин за відсутності кисню, в результаті чого утворюються різні продукти особливого значення, такі як багато речовин, що містяться в біоферментах (Alberl and Lehninger 1975). За даними Frazier та Westhoff (1991), важливо зазначити, що деякі мікроорганізми, які вважаються аеробними, можуть ненадійно розмножуватися в анаеробних умовах. Це дозволяє зробити висновок, що біофермент, незважаючи на те, що був продукований в анаеробних умовах, є продуктом, який при застосуванні в польових умовах також відповідає за посів аеробних мікроорганізмів.
Слід зазначити, що існує велика кількість мікроорганізмів, які можуть пристосовуватися як до аеробних, так і до анаеробних умов. Ці типи мікроорганізмів називаються факультативними. Вони характеризуються можливістю приймати енергію з глюкози в анаеробних умовах за допомогою того самого типу біохімічного механізму, що використовує строго анаеробні мікроорганізми. Цей процес відомий як анаеробне бродіння.