HRANA je….Zakaj sploh predelava živil?-potrošniki vedno zahtevajo kaj novega-kompleksen problem (ali je možen tehnološki postopek, mikrobiološka sestavaFood suply chain ≠ Food chainFoodfarming, processing, presentation, storage & distribution, consumptionTQM (total quality management)- nikoli ne bomo dosegli popolnosti se pa trudimo priti čim bližje…

FUNKCIONALNA HRANA je posebna kategorija hrane, ki ji pripisujemo nekaj več kot tradicionalnim živilom, ki okrbujejo organizem z osnovnimi hranili. Funkcionalna hrana naj bi imela dokazane učinke na preprečevanje in lajšanje določenih obolenj ali pa ima pozitiven vpliv na bolše počutje.

OBOGATENA HRANA je hrana z dodatki določenh snovi, ki jih organizem potrebuje (dodatek Ca v mleku)

ORGANIC FOOD- je hrana, ki (pravjo kar narava nardi nardi :) problematična zaradi potencialne okužbe s plesnijo

Monilia sitophila (Chrysonilia sitophila) največkrat problematična v pekarstvu kjer povzroča kvar kruha (tanek pinki sloj na kruhu-predvsem že narezan kruh, zraste kljub odatku sorbata)

KVAR HRANE-autolitično delovanje encimov, ki katalizirajo reakcije razgradnje Bacillus subtilisPatogenci so slabi tekmeci za prevlado v mešani kulturi. Kontaminacija z MO je odvisna od aw hrane. Primer moka in sadje imata isti aw, čeprav ima sadje 80% vode in moka 20% vode.Patogenci aw > 91

Temperaturna območja za MOpsihrofili 20-25C (večina patogenih MO)mezofili 30-37Ctermofili >40

Zeljepoči zaradi prevelike količine dušika (gnojenje), prehitra rast-naseli se Pseudomonas in kontaminira s toksini.Toksin Staphylococus aureus preživi 30 min pri 100C, Clostridium botulinum pa 3min pri 121C. (v severnih državah problem pri ribah).Možnost sterilizacije pri tlaku 100bar (hidrostatski tlak) ali aktivno pakiranje (vsebuje snov, ki kompenzira hlapni proces).

EUROPEAN FEDERATION OF BIOTECHNOLOGY

Po letu 1995 razmišljanje o razdelitvi vej bth po barvah. 1974- razvoj humanega insulina1981- prvo uspešno kloniranjeModra bth?-proizvodnja v mali kulturi.Gojenje živali na majhnih kapacitetah povečuje možnost za prenos bolezni. Našim piščancem so dodali gene divje kokoši, ki živi v vročih razmerah in ti so postali tolerantni na višje T.

Vrste biotehnologije po barvah:

1) ZELENA (rastline, okolje)2) RDEČA (humana)3) BELA (industrijska)4) MODRA (bth vod)5) SIVA (okolje?)

PODROČJA BIOTEHNOLOGIJE

(1) INDUSTRIJSKE STARTERSKE KULTUREKvasovke (sektorske kolonije zaradi mutacij), plesni, ocetnokislinske bakterije, mlečnokislinske bakterije.

Tradicionalna fermentirana hrana - misu, - sojina omaka - sake - tempeh-raste na soji in rižu, prerast na fižolu-razgradi proteine, ki so toksični v fižolu-garij-ima alkaloid (iz manioka-koreni kasave)-....lahko bi naštevali cel dan

Novi fermentirani proizvodi-biohrana-SCP (produkcija celičnih proteinov-MO, plesni, alge)-SCF (produkcija celičnh maščob-samo MO)

(2) TEHNOLOŠKO- PROCESNI AGENSI IN ADITIVI- novi encimski postopki v živilstvu, biopolimeri, inmodificirani polisaharidi- aditivi, ingradienti in ojačevalci okusov (glutamat)- potencial uporabe celičnih kultur ob MO

(3) MEDIKAMENTI-Antibiotiki (palinizin je dovoljen v živilstvu, rezistenca na antibiotike se širi med delovne MOvnos s probiotiki v telo)-proizvodnja čistih organskih kislin, soli za zdravila

(4) ČISTO OKOLJEAnaerobne in aerobne tehnologije, reciklacija surovin, reciklacija energije, varnostni in pravni aspekti.

(5) BIOTRENDI- Zniževanje stroškov produkcije z bth principi v klasičnih tehnologijah (encimi-povečanje učinkovitosti ektrakcije, večji izkoristek npr.sok iz sadja, zelenjave)- Biosenzorji- Tkivne kulture- Aromatske komponente (šikonin)

(Basic Technology AP, London 1987)EFOST OF FOODSYSTEMVARNOST, ZAŠČITA PROIZVODA, HIGIENA IN DRUGI PARAMETRI OBVLADOVANJA INDUSTRIJSKE PROIZVODNJE

VARNOST – food safety aktivna oblika zagotavljanja varnosti (varnost, sigurnost, netveganost, dobro stanje, varna (s)hranitev, varovalo)Pomeni zagotavljanje varnosti surovin, dodatkov, pomožnih sredstev, embalažnih materialov in vseh tehnik/procesov pri proizvodnji živil (regulativa iz strani države-zdravstvena in veterinarska, kmetijska inšpekcija).

VARNOST- food security ali oskrba z živili je pasivna oblika zagotavljanja varnosti (varnost, sigurnost, jamčenje, zaščita, mirnost, brezkrbnost, garancja, zanesljivost, zaupanje)Humanitarna pomoč in zagotovitev zadostne količine živil in primerne kakovosti.

VARNOST pomeni, da se zavedamo vseh možnih tveganj, ki so povezana z rokovanjem nevarnih materialov in jih budno spremljamo, imamo vedenje o mehanizmih izpostavitve in poznamo uporabo varnostnih priporočil in tehnik, ki znižajo potencialno izpostavitev zaradi nepazljivosti ali malomarnosti oz. napake pri delu.

TVEGANJE v biotehnoloških obratih so mikrobiološka, kemijska in fizikalna tveganja, ki so potencialni kontaminenti.Kontaminacijo preprečujemo z ustrezno tehnologijo dela in tehnikami, ki so ustrezne za določeno biotehnološko proizvodnjo, predelavo, dodelavo ter končno pripravo izdelkov pred zaužitjem.

KRITIČNE KONTROLNE TOČKE (KKT) v sistemu HACCP omogočajo nadzor nad tveganjem v tehnologiji.

SLEDLJIVOST (Varnost živil, Bitenčevi dnevi)

Izsledovanje sledenje

Primarna identifikacija Sekundarna identiikacija(biomarkerji) (črtna koda, RFID)

a) Sledenje lastnostim –obsegPRIMER: koruza (sorta, kultivar, hibrid, GMO)Ostale lastnosti- mikotoksini, pesticidi, herbicidi, tip, transpot, sanitarni pogoji, stopnje v procesu, kemikalije, prodaja od proizvajalca do kupca)

b) Kako obsežno? –globina Vrsta izdelka: zdrob za polento, (Fairtrade,, Agrotehnični posegi, GSO varnost) c) Kako natančno? – natančnostSpremenljiva napaka,- identiteta, konzerviranje, segregacija

MARKERJI- Biološki markerji se odražajo v določenih problemih v sistemu. Markerji morajo biti časovno stabilni, odporni na kislost, kem.sestavo, količino soli, pH, prosti klor. Biomarkerji so genomski markerji?. Narava markerja je vezava na določene značilnosti v živilu, ki je hitra v primerjvi z bioindikatorjem, kjer je odzivni čas počasen. Bioindikatorji hitrejši specifični stresni odziv, medtem ko se biomarkerji odzivajo zmerno.

MERITVE- sledljivost je lastnost merila, ki omogoča njegoo navezavo na pripadajoče etalone??? (nanaša na med).

KRITERIJI ZA DOBER MARKER- kem.specifičnost, biološka specifičnost- jasnost tolmačenja signala- odzivni čas čim krajši- absolutna in relativn občutljivost- validacija markerja/metode- uporaba v realnosti

MOŽNOST ISKANJA Z MARKERJEM-promotor + kodirajoče regije-promotor-terminator-protein, ki iz tega nastane

DRUGI NAČINA SLEDENJA ŽIVIL

- ČRTNE KODE (Linearne, 2D)- EID + DNA sledenje govedi- radiofrekvenčno sledenje- mikrosateliti STR- nukleotidi SNP

MIKROBNA BIOMASA

VRSTE BIOMASE aktivna biomasa (Je encimsko in reprodukcijsko aktivna biomasastarter kulture, nitrifikacijske bakterije, pekovski kvas, bioinsekticidi) neaktivna biomasa (celični material MO, ki jih gojimo zaradi visoke vrednosti beljakovin za krmo, prehrano (SCP-single cell protein), neustrezno ime, ke izkoriščamo tudi alge, glive; produkcija tudi maščob, NK, vitaminov, mineralov )

Razlike v konceptu vodenja bioprocesa za aktivno oz.neaktivno biomaso. V prvem vodimo proces za akumulacijo metabolitov, temu je podrejena receptura gojišča in procesni parametri. V drugem pa je osnono vodilo bioprocesa encimska in življenska aktivnost biomase in optimizacija aktivnosti ter časovne stabilnosti.

Biomasa je celična masa proizvedena v bioprocesu ali celotna živa masa v populaciji ali ekosistemu. Biomaso po izvoru poznamo kot mikrobna, živalska, rastlinska.Biomasa je lahko proizvod sam po sebi oz. se uporabljajo substrati za proizvod (melasa, sulfitne lužine, sirotka…) Proteine se večinoma pridobiva in vitro samo za določene proteine je potrebno in vivo. Izplen in masna bilanca je glede na formulo organizma in na končni produkt. Z vsak element potrebna masna bilanca-celotna slika o produkciji biomase.

Bioproces je proces, ki uporablja žive celice ali njihove komponente (encimi, kloroplasti,..) z namenom, da izvršijo fizikalne oz. kemijske spremembe.

BIOMASA IN SEKUNDARNI METABOLITI

UvodSubstrati različnega porekla so definirani, poldefinirani in kompleksni.

Produkcija biomase za prehranoVRSTE BIOMASE

glede na MO vir proteinov (nitaste glive, AK, nukleinskih kislin bakterije vir biomaseKriteriji za izbiro tehnološkega MO (Bunker)- specifična hitrost rasti- uporabni spekter substratov in pridobivanje biomase na njih- toleranca na pH, temperaturo- nepatogenost, netoksičnost- zahteve za dovajanje zraka- odpornost na infekcije in genetska stabilnost (možnost gen.modifikacije)- enostavnost separacije- sprejemljivost okusa, visoka hranljivost, prebavljivost- visoka kvaliteta proteinov, maščob, OH

1. NEAKTIVNE BIOKULTURE

PROIZVODNJA IZ OGLJIKOVODIKOV* Gas oil- Candida tropicalis* Metanol* n-alkani

Različni substrati glede na svoje fizikalno stanje(voda,plin,viskozna tekočina), zahtevajo različne bioreaktorje. Več kot sam bioproces ponavadi stane substrat in odstranjevanje vode.

METANOLCH3OH- toksičen za organizme (encimi za razgradnjo-metanol oksidaza, metanol dehidrogenaza, katalaza, formaldehid dehidrogenaza, format?…)-Methylophilus-Methylomonas clara (producent C, zelo ustrezna sestava, ker žita vsebujejo zelo malo lizina, kvasovke pa ga vsebujejo dovolj, poleg tega vsebujejo tudi veliko vitaminov in mineralov Knorr str. 369)-Methylococcus-Methylocystis

Zahtevna priprava substrata, pogoji pomembni za produkcijo substrata (temperatura, pH, substrat input, prenos kisika, izpiranje, celična gostota, poraba kisika, mera aeracije, reakcijski volumen, produktivnost)

Produkcija metanola na ogljikovodikih

ALGE fotosintetska reakcija. Biomaso alg lahko vzdržujemo na sterilizirani vodi in na definiranih gojiščih, morski vodi oziroma odpadnih snoveh (produkcija O2). Produkcija komercialin kemikalij-metalov, gnojil, metana, za humano prehrano, animalni proteini,.

GLIVETradicionalna tehnologija: Na gojišče organskega izvora z anorganskimi dodatki namnožimo micelij, ga razprostiramo 9 tednov, ostanke pa pasteriziramo za kompost. Problem je lahko previsoka koncentracija nukleinskih kislin.

BAKTERIJA METANOL CEL.PROTEINI

Prehrana

Animalna krma

Industrijska uporaba

OGLJIKOVODIKI

KOMPOST ogljikovi hidrati CO2

SELEKCIJA GOBSelekcija frutifikacijskih teles, ker stare gobe ne tvorijo več telesa. Izberemo gobe z razvitim razrastom, hiter prerast, ne sme biti kontaminentov, da ne pride do senescence kulture. Ko pride do končnega prerasta in razvoja fruktifikacijskega telesa se razvije goba. NA razvoj vplivajo T, svetloba, aeracija, razmerje CO2 :O2, ph, vlažnost,…Ostanek uporabimo kot kompost.

PREHRANSKE VREDNOSTI PRI GLIVAHAgaricus bisporus (šampinjon)Lentinus edodes (Shiitake, azijske gobe)Pleurotus ostreatus (bukov ostrigar)Volvariella volvacea (azijska goba)

PROTEINSKI in NEPROTEINSKI DUŠIKNeorg. dušik :proteini

Agaricus bisporus (šampinjon)Boletus edulis (jurček)Pleurotus ostreatus

63:3771:29

Neproteinski dušik je zanimiv za farmacijo, medicino kot suplement. Agaricus bisporusagaritin , β-amino-izobutirična kislina, hidroksivalin, hidroksitriptofan. Pleurotus pa ima dovolj velike količine vitaminov.

HITIN je industrijsko zanimiv hitozan (pretvorba) Agaricus purpureus.DRUGI POLISAHARIDI-antitumorno delovanje, znižujejo holesterol

Kako hitro gobe rastejo? 12 tednov do 6 let. Glive imajo dosti lizina.Razlika med starimi in novimi gobami. S starostjo količina prostih AK pada, prav tako količina glikogena, etanola, tpnih sladkorjev in proteinov.Gobe rastejo na ligninu, celulozi in hemicelulozi zato imajo encime (Mn-peroksidazo in lignazo). Z razgrajevanjem so del kroženja materialav naravi.

Razgradnja celulaze za produkcijo biomase

LignocelulozaAmilolitični encimiCelulolitični encimiLignolitični encimiPektinolitični encimiKislolitični encimi

EKONOMIČNOST PROCESA Podatki iz publikacije o gobah pravijo, da se poraba svežih in procesiranih gob povečuje za 42%.Splošen ciklus gob je sestavljen iz seksualnega cikla s sporami in aseksualnega cikla. Iz basidiuma nastanejo spore, ki se razvijejo v nove gobe. Fruktifikacijarazmnoži se micelij, tvorba vozlička tvorba gobe micelij se oblikuje v obliko gobe

Gobe so zanimive zaradi polinenasičenih (PUFA) maščobnih kislin. Zanimiv je z aspekta vonja in arome. Slabost gob je, da akomulirajo težke kovine.

ODSTRANJEVANJE DNKMikroorganizmi so bili zaradi hitrega priraščanja biomase dolgo raziskovano področje, vendar so postali realno uporabni šele, ko so bile razvite tehnike odstranjevanja nukleinskih kislin, saj te povzročajo težave v metabolizmu človeka (protin).Knorr Dietrich Food Biotech 1987 p.385 p.379 in p.383.Kvasni proteini z nizko koncentracijo nukleinskih kislin (Na-klorat n P-klorat)???So proteini z nizko vsebnostjo RNK kislin. Če želimo vsebnost 5% moramo naredit vsaj 4 ekstrakcije (slabost).

Metode odstranjevanja nukleinskih kislin:-eksogene ribonukleaze-endogene RNA-ze-sukcinilacija

proteini

lignin

MIKROBI življenje

NH3

-alkalna hidroliza-fosforilacija

p.383 KnorrEkstrakcija vsaj 4x, da je proizvod dovolj čist.

Produkcija proteinov na metanu (Knorr 380-381-Primerjava med izplenom različnih snovi)Kvasovke Methylomonas clara (uporaba za otroško hrano –zamenjava za materine beljakovine)Zelo različne metode in različni izpleni. Večja koncentracija ali nižja koncentracija amoniaka na koncu-cisten praktično razpade. Ko kupujemo protein vedno želimo vedeti tudi metodo s katero je bil proizveden->vemo kaj imamo in kje lahko uporabimo.

MONOTERMINALNA OKSIDACIJA n-ALKANOVMetanol topen v vodi vendar toksičen, metan ni topen v vodi in je eksploziven.Methylomonas clara je najugodnejši MO.

Računalniška bioprocesna biotehnologijaRabimo manj delovne sile. Podprocesi so:- rastna kinetika (prenos mase encimska kinetika) - razdgradni postopki za vse substrate - biorazgradljivost

- biorazpoložljivostSubmerzne metode???

TIPI GOJIŠČ-mikrobiološko gojišče-obogatitveno gojišče (obogatitev za Salmonello, obogatitev za kvarljivce)-bioprocesno-definirano-kompleksno-kultivacijsko-minimalno-obogateno (bistveno več določenih snovi)-ohranjevalno (min količina zahtevanih snovi, za vzdrževanje)-osnovno-proizvajalno-selektivno (samo določen preživi)….itd

PROIZVODNJA SLADKORJAMelasa je ključni substrat gojišč

100t sladkorne pese vsebuje 4,5ton melase (5%) in 108 ton odpadne vode

Melasa: 48-60% je izkoristljivih sladkorjev (saharoza, fruktoza, glukoza) in 10-15% anorganskih snovi. Glede sestave vitaminov je velika razlika med trsno in repično melaso (ena nima biotina ali betaina????). Na trsni melasi kvasovke bolje rastejo-vitamin biotin?

Obnovljivi viri-produkcija melase-Candida utilisProdukcija melasa, škrob- Corynebacterium malassicola in Brevibacterium lactofermentum.

PLESNISuper hidrolitični ekstracelularni potencial vendar počasi rastejo.

KVASOVKEProdukcija pekovskega kvasa spada med najstarejše vodene biotehnološke procese v bioreaktorjih (18.stol). Danes gojijo kvasovke (Saccharomyces cerevisiae) na melasnem gojišču pri aerobnih razmerah v smeri čim višje produktivnosti tvorbe CO2, najlepše se obnaša v plavajoči postelji. Pekovski kvas vsebuje 52% proteinov in izvor arom in vitaminov. Kvasovke pa lažje ločimo od procesne brozge kot bakterije. Za hrano in krmo uporabljajo tudi: S.fragilis in Candida utilis-krmilo ali hrana (na melasi). Izkoriščanje sirotke s Kluyveromyces fragilis. Za konverzijo škrobnih substratov: Candida tropicalis, C.utilis,

Endomycopsis fibuligera. Fermentograf je naprava za ugotavljanje količine CO2 na enoto starterskega fermentiranega pekovskega kvasa.

Proizvodnja pekovskega kvasa

Proces z dohranjevanjemCrabtree efekt : represija z glukozo pri aerobnih razmerah rasti. Kratkotrajni efekt- adaptirane kvasovke na aerobne razmere zaradi limitirane respiracije in velike konc.sladkorja proizvajajo fermentacijske proizvode. Dolgotrajni efekt.

-poz (-neg (lahko nevtralizirajo stopnjo glikolize z akumulacijo rezervnih polisaharidov)

Saturacijska konstanta- koncentracija pri kateri snov začne delovati zaviralno.

Reologija-strukturaDovajati moramo dovolj kisika, da se producira biomasa in ne EtOH. Za procesni substrat uporabljamo melaso-saharozo. Kvasovke imajo encim invertazo v celični steni, ki pretvarja saharozo v glukozo(hrana za kvasovke) in fruktozo. Bioreaktorja pred uporabo ne steriliziramo, v kvasu najdemo tudi Laktobacile. Problem pa so okužbe z divjimi kvasovkami.

Kvaliteta pekovskega kvasa- ↑ vsebnost ogljikovih hidratov (glikogen, trehaloza->prenehamo dohranjevat 1h pred ustavitvijo bioprocesa-zorenje kvasovk- ↓ vsebnost proteinov- dobra stabilnost za skladiščenje- dobre pekovske lastnosti

ALGE Euglena, Chlorela, SpirulineaDanes alge vedno bolj izkoriščamo pri čiščenju odpadnih voda ali za animalno prehrano.

KINETIKA ENCIMOV je odvisna glede na rastne razmere (in vitro, in vivo, anaerobna/aerobna rast, rast na substratih-glukoza).

Fosfofruktokinaza in vitro (anaerobno) aktivnost 34,8; Aerobno in vitro 31,68 in vivo 0,71

ORGANIZMI ZA PRODUKCIJO BIOMASE

Ogljikovodiki so vir hranil.

FOTOTROFIG- (palčke, koki)G+ (fakult.anaerobni kokobaciliCoryneform bacteriaActinomyceteSkKVASOVKEAscomycete (C.maltosa, C.parapsilosis, Candida tropicalis)Basidiomycete

Mucorales, Fungi imperfecti

ALGEChlorela vulgaris

Kvasovke sposobne popolnoma predelati….Delovanje citokroma P-450, koriščenje maščobnih kislin v β-ciklusu.Tvorba hidroperoksidov (bakterije), ko so MO v stresu.Monoterminalna (OH na enem koncu) in diterminalna oksidacija (OH na obeh koncih).

BIOREAKTORJIMešalni bioeaktor, biorekatorji z Deep jetKisik-CH (visok Kla za vmešan kisik)

Mešalni bioreaktorz obtočno črpalkoMicrococcus cerefians, Mycobacterium phlei, Nocerdia sp., Candida intermedia, C.lipolytica C.tropicalis, Pseudomonas (vsi razen Pseudomonas rabijo kislo področje in 30°C)

ALGESpirulina, Chlorella, MicractiniumOgromno vitaminov, linolenska MKSpecifična hitrost rasti se spreminja naravnimi pogojiOdpadne vode animalna prehrana (CO2 in organski odpadki), največkrat se uporablja sistem alge+MO

SEPARACIJAPloščni evaporatorSeparatorjiDekanterFlash drieršpricneš, potem zaokroži, če ni dovolj suho gre še 1x (slabost: visoka T 380°C, prednosti: hitra, vedno ista vlažnost; uporaba pri enoceličnih organizmih)Spray drierRotatin drum drierFlash driers-fluidizied bedFluidizided bed dryer

UPORABA ENOCELIČNIH MO ZA PROIZVODNJO BIOMASEProdukcija enoceličnih proteinov Fusarium graminearumPrimerjavaKrava- 1kg krme …………..14g mesaFusarium - 1kg substrata……….134g mokre biomase

p.46 1987 Food BTH Knorr

Spirulina platensis…………24.300 suhe teže/ha/letoChlorella…………………...15.700 suhe teže/ha/letoTriperesna deteljica…………1680 suhe teže/ha/letoMleko…………………….....100 suhe teže/ha/letoMeso…………………………60 suhe teže/ha/leto

ENERGIJA RASTLIN =1Piščanec………………..0,113Goba……………………0,111Mleko…………………..0,048SvinjinaGovedina

FUNKCIJE PROTEINOV-tvorba testa-daje viskoznost gelov, vzdrževanje stabilnosti, okusa, visokoelastičnost, vzdrževanje pene, koloidna stabilnost, formacija matriksa. MO zlahka zamenjajo vir proteinov.

QUORN je komercialno ime za izdelke iz mikoproteionov iz UK (mikoprotein-je prehransko bogata hrana iz procesiranih gliv. Quorn pridobijo iz plesni Fusarium venenatum (napačno ne spada med Fusarium graminearum!!!). Plesen je gojena kontinuirno v fermentacijskih tankih na oksigenirani sterilni vodi. Med rastno fazo dodajamo glukozo, vitamine in minerale kot vir hrane za plesen. Mikoproteini so potem ekstrahirani in temperaturno obdelani, da se znebimo večjih količin RNA, ki so nevarni za zdravje ljudi. Quorn je alternativa za mesne proteine za vegetarijance, vendar ni primerna za vegane, ker uporabljajo kot vezno snov jajčni albumin.

2. AKTIVNE BIOKULTURE

STARTER KULTURESTARTER KULTURE so tekoče, zamrznjene ali liofilizirane, mono-, združene ali mešane kulture živih organizmov z encimskim potencialom, ki v pogoih proizvodnje odločilno vplivajo na oblikovanje lastnosti izdelka (Smole-Možina, Raspor 1994 BTH)

Starterska kultura je lahko spontana ali selekcionirana. Spontana je mešana kultura in jo namnožimo za direktno uporabo v bioprocesu ali pa je združena kultura, kjer se razne vrste različno obnašajo. Selekcionirane kulture se nacepijo iz čiste kulture iz zbirke v tekočino v bioreaktor in nato subkultiviramo do želene koncentracije. Lahko namnožujemo iz matične kulture ali iz koncentriranih starterjev. Najbolj pomembno je, da so starter kulture zdrave, gensko stabilne, imajo kratek produkcijski čas in vsebujejo zaščito pred ostalimi bakterijami, toksini.

PREDNOSTI: Predvidevanje in nadzor nad procesom:

Omogočajo vodenje procesa in vplivamo na končno kvaliteto izdelka, časovno skrajšajo faze prilagajanja, rasti in procesa, popolnejša konverzija substrata v proizvod-manjše izgube in boljša ekonomičnost procesa.

Varnost proizvoda:Povečan higienski nivo bioprocesa z ustreznimi MO (inhibicija nevarnih patogencev, vpliv na izločanje toksinov (genski inžiniring), izognemo se kontaminaciji s fagi, zmanjša se vpliv teh.kvarljivcev, boljši biološki standardi.

Kvaliteta:Izdelki so boljše kakovosti ( razvoj bioprocesnega organizma s selekcijo), lahko povečamo biološko in prehrambeno vrednost (vitamini, peptidi, AK, MK), lahko kreiramo nove tipe izdelkov (okus, barva, aroma, izgled, tekstura). Nove izdelke lahko uporabljamo za zdravljenje in preventivo pred boleznimi.

SLABOSTI:S starter kulturami lahko prikrijemo uporabo slabih surovin. Poleg tega s starter kulturami uniformiramo izdelke, ki zahtevajo senzorično kompleksnost.

SHRANJEVANJE STARTER BIOKULTUR1.SubkultivacijaSerijsko precepljanje na svež medij. Stopnjo rasti pa zmanjšamo na min (nizka T, počasna asimilacija hranil, restrikcija kisika). Delovno zahtevna metoda, ker laho pride do kontaminacije, fizioloških ali genetskih sprememb,…

2.KriopreservacijaPostopek: najprej zmrzujemo vodo okoli celic, nato višamo osmotski pritisk in nazadnje zamrzovanje vode iz celic. Dodatek krioprotektorjevKrioprezervacija v tekočem dušiku je najboljša metoda shranjevanja, vendar so visoki stroški vzdrževanja. Krioprezervacija pri -80C je sicer enostavna metoda in dostop do sevov je hiterm vendar pa je revitalizacija potrebna vsake 5 let.

3.Liofilizacija je dehidracija mikroorganizmov s sublimacijo. Lioprotektant-mleko v prahu + suspenzija celic nato počasi zamrzujemo 1C/min, zaradi dehidracije. Liofilizator 4-5h do ostanka <2% vode. Emulgatorji so dodatki pri sušenju biokultur. Suh pekovski kvas-čim nižja temperatura shranjevanja vpliva na dolgo trajnost pri skladiščenju.

4. Dehidracija s sušenjem (spray drying) je sušenje v razpršenem zraku Potrebni so protektorji.Biomasa je izredno higroskopična. Med 60 in 70 suhe snovi smo izgubili največ aktivnosti-krioprotektorji. Več kot 5% vlage je usodna. Dodatek dušika 79,5% primerna, ali 85% Co2

Zaščitne snovi pri sušenju biokultur:1. krioprotektorji-povečajo koncentracijo raztopine kar upočasni zamrzovanje vode-tvorba manjših kristalov, zmanjšanje propustnosti por c.membrane in voda gre počasneje v celico (askobil palmitat, Ca stearoillaktilaktat, monogliceridi-citrat, glicerol, poliestri, soja lecitin, diacetilni estri)

2. osmoregulatorji pomagajo obvladovati proces (glutamat, glicin betain, pirolin, butirobetain, aminobutirat)

Prednosti/SlabostiNajbolša stopnja preživetja je pri kriopreservaciji, dobra pri subkultivaciji zmerna in najslabša pri liofilizaciji. Stabilnost kulture je pri krioprezervaciji najbolša, dobra pri liofilizaciji. Primernost za distribucijo ke dobra pri liofilizaciji in subkultivaciji. Cena nizka pri subkultivaciji pri ostalih dveh visoka in potrebno je tehnično znanje in pazljivost pri delu. Vmesni čas precepitve je pri subkultivaciji kratek, pri ostalih dveh pa dolg. REVITALIZACIJA in REHIDRACIJANajbolj uspešen je direkten vnos v testo ali emulzija voda/olje.Primer pekovski kvas:-vlaženje z zrakom, nasičenem z vodnimi hlapi-vmešavanje direktno v testo-priprava premiksa z moko-suspenzija voda/olje-suspenzija v toplo ali hladno vodo

Uporaba shranjenih biokultur- Komercialno kulturo nacepimo direktno v bioproces- Liofilizirano kulturo najprej namnožujemo- Bulk starter (način generiranja kulture glede na shranevanje, 2-5% na fermentacijski tank)

S.thermophilus L.acidophilus (močno kislo)L.bulgaricusBifidobacterium (ne kislo)

Lažje delati z bakterijami, ker je veliko informacij na plazmidu. Mikroorganizmi imajo različne poti….TAGATOZNA POTpr laktobacilihLaktoza –P-fosfat

Zahteve za starterske kulture-MO neoporečnost, brez infektivnih sevov-Deklarirano število MO-Pri mešanih kulturah potreben tudi test kompatibilnosti in resistenca na fage-Le 20-25% tradicionalno uporabljenih starterjev je primerna za proizvodnjo koncentrirane, liofilizirane kulture-Substrati za namnoževanje biomase morajo biti poceni-Rastni pogoji – MO je mogoče ustaviti na določeni stopnji rasti

Predindustrijske aplikacijeproizvodi, ki še niso industrializirani

Uporaba starterskih kultur v zdravstvene namene*kolonizacija intestinalnega trakta ljudi in živali*zmanjšanje simptomov laktozne intolerance*zmanjšanje in preprečevanje zaprtja*preprečevanje infekcij*preprečevanje potovalnih drisk*zdravljenje razdraženosti črevesja in Chronove bolezni*razgradnja antibiotikov*driska (Clostridium difficile)*inhibicija Salmonele

Uporaba starterskih kultur v okoljuKontrola patogenov, produkcija bakterij Bacillus-proti gosenicamFiksacija dušika Ryzobium (trifolin)

PrihodnostGenska izboljšava starterskih kultur (plesni, konzorc. Kulture?)Selekcija kultur

PRIMARNI METABOLITI

PROIZVODNJA MIKROBNIH BIOPOLISAHARIDOV IN UPORABA

Sinteza biopolisaharidov je odziv določenih MO na specifične okoljske razmere (dovolj vira ogljika in primanjkuje ostalih esencialnih snovi). Mikroorganizmi začnejo nalagati energijo. Bakterije jo nalagajo v polihidroksialkanoat (PHA), druge mikrobi pa jih pretvorijo v olje in lipide, glikogen ali trehalozo. Najbolj komercialno zanimivi za industrijo pa je nalaganje polisaharidov izven celice-eksopolisaharidi. Ti se raztopijo v gojišče ali pa delujejo kot kapsule oz. sluzaste ovojnice.UPORABA BIOPOLISAHARIDOVSpreminjajo reološke lastnosti vodnih raztopin (večajo viskoznost), uporaba za želiranje, zgoščevanje, suspendiranje. Aplikacije v prehranska, farmacevtski, kozmetični industriji, proizvodnja olj, papirna, tekstilna industrija.

???DEFINICIJA- hidrokoloidi so heterogeni ali homogeni polisaharidi, izolirani iz eksudatov rastlin, semen, alg in mikroorganizmov ter imajo sposobnost večanja viskoznosti, emulgiranja in stabilizacije vodnih sistemov. Sinonimi(gume, karbohidrati, ekstracelularni in intracelularni polisaharidi)

(a) RASTLINSKI-eksudati semen, plodov (pektin,škrob), trave (gumi arabikum, traga(e)nt, geti) in alg (alginati, agar, karagenan)

Problem je variiranje rastlinskih virov polisaharidov v kem.sestavi polisaharidov glede na okolje-letni čas, vreme, starost,… Potrebni so grobi mehanski postopki pri procesiranju proizvoda (npr. kisla percipitacija, beljenje, luženje) kar je energetsko zahtevno, dragi substrati za poceni proizvod. Problem je tudi sezonska proizvodnja in omejenost polimerov-heksoze, metil pentoze, amino sladkorji in uronske k.

(b) MIKROBNI- Veliko izolatov in malo potencialnih producentov, veliko vložka za postavitev v industrijsko merilo-halofitske arheje (nov vir polisaharidov; sulfatizirane D-manoze) -bakterije (alginati, celuloza, dekstrani, hitozan, gelan, ksantan, kurdlan???-glive (glukan, hitozan, manan)

Eksopolisaharidi ( Azotobacter vinelandii (alginati), Rhizobium, Xanthomonas campestris (ksantan), Alcaligenes faecalis (kurdlan in sukcinoglukan))

Homopolisaharidi : nevtralni glukani (3 variante: samo 1,3-β-glukan vezi, na vsaki 3 glukozi 1,6-α-D-glukozil vezi , razvejana homopolisaharidna enota)

Heteropolisaharidi: polielektroliti (uronske kisline) 2-8 enot sladkorjev, ki vsebujejo po eno enoto glukoronske, galakturonske ali manuronske kisline)

Fiziološki pogoji, ki favorizirajo sintezo polisaharidov so visoko razmerje C:N in nizke T inkubacije. Izkoristek in produktivnost pa sta povezana z oksidativnim stanjem ogljika. Zmanjšanje produktivnosti, če je substrat v višjem ali v nižjem oksidacijskem stanju kot glukoza. Nekateri polisaharidi tvorijo v vodnih raztopinah gel, ki ga moramo sproti odstranjevati –kemijsko s kislino ali mutirati proizv.organizem, da ne proizvaja obeh snovi (npr.ksantan+piruvat= mikrogel). Lahko, da MO proizvaja snov in encime za razgradnjo-odstranitev encima ali represija proizvajanja encima. Separacijske postopke lahko poenostavimo tako, da genetsko spremenimo organizme (MO brez zunanje cel.stene=

BIOPROCESNI PARAMETRI-Proizvodnja polisaharidov na poceni substratih: koruzni sirup (uparjanje razt., ki ostane po namakanju koruze), hidrolizati škroba, n-alkani(problem: tudi rastni faktorji in AK so v komplex substratih, prav tako limitirajoča hranila: dušik, S, Mg, K, P)-Suboptimalne temperature spodbujajo produkcijo eksopolisaharidov-termofilne vrste

Pri mikrobnih eksudatih lahko dosežemo enovito kakovost z regulacijo produkcije, medtem ko produkcije ne moremo nadzorovati pri rastlinah in algah. Produkcija se vrši v celici ali izven celice. Rast celic ni nujno povezana z rastjo biomase. Lahko je vezana na rast celic, lahko je mešano vezana (Rhizobium, Acinetobacter) ali ni vezana na rast (X. juglandis).

(c) MODIFICIRANI- škrobni, celulozni

POLIMERI V INDUSTRIJI

1. CELULOZA (Acetobacter, Agrobacter)2. DEKSTRAN

3. ALGINAT4. KURDLAN (Alcaligens, Agrobacter,..)5. PULLULAN (Aureobasidium)6. KSANTAN (Xanthomonas, najbolj razvejana struktura)7. HITOZAN (Mucorale)8. KARAGENAN

1. CELULOZA (Acetobacter, Agrobacter)

2. DEKSTRAN (Aerobacter spp., Streptococcus bovis, S.viridans, Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus spp.)*Struktura: α-glukan, različne vezi, različni dekstrani glede na količino saharoze:

70 w/v saharozenizkomolekularni dekstran.

*Substrat za proizvodnjo: Sinteza ekstracelularno iz dekstrosaharoze.

*Uporaba: Iz dekstrana pripravljajo raztopine, ki zamenjujejo kri, ker ima podobno viskoznost. Poleg tega ga v medicini uporabljajo za preprečevanje tromboze in oskrbo ran. Patent za pridobivanje kliničnega dekstrana je prišel na dan 1953 vendar pa proizvodnja zelo bremeni okolje zaradi veliko odpadov, ki pri tem nastanejo. PRODUKCIJA KLINIČNEGA DEKSTRANA Bioch. Engineering and –biotech.HandbookUporaba v laboratorijski tehnologiji za kolone Sephadex.

3. ALGINAT (Azobacter vinelandii, Pseudomonas spp.)*Struktura: 3 različnih polisharidov saharozafruktozapolimanuronska k.alginat

*Lastnosti: Podoben alginatu alg, vendar pa ni komercialno uporaben zaradi encimov, ki jih MO sproščajo.

4. KURDLAN (Alcaligenes faecalis, Agrobacter,..)*Lastnosti: Segrevanje nad 54C tvori nereverzibilno tvorbo gela, pri nadaljnem segrevanju do 120C pa se jakost gela

povečuje.

*Uporaba: -želirno sredstvo pri proizvodnji hrane-Imobilizacija encimov

5. PULLULAN (Aureobasidium pullulans)*Struktura: v okolju se prenaša z lipidnim prenosnikom- dolihol fosfat. (strukturirana veriga iz α-glukana 3-1, 3-1, 4-1, 3-1)

*Lastnosti: Tvori močan film in ga je mogoče obdelovati, Skozenj ne prehaja kisik.

*Uporaba: Omogoča izdelavo užitnih folij z različnimi procesi.

6. KSANTAN (Xanthomonas campestris)*Razvejana struktura: osnovna veriga iz 1,4-β-glukan, stranske verige iz β-D-manoze, glukuronske kisline in α-D-

manoze.

*Substrati za proizvodnjo:glukoza, saharoza, škrob, koruzni sirup

*Uporaba: Prva uporaba leta 1967 industrija barv, lubrikant pri vrtanju naftnih vrtin, od 1969 uporaba tudi v živilski industriji. Aplikacija za stabilizacijo, suspendiranje, želiranje, uravnavanje viskoznosti. Visoka viskoznost v nizkih koncentracijah in neodvisna od pH, T in prisotnosti soli. S topilom se znatno vpliva na navidezno viskoznost polisaharidov. Guma ksantan v vodi viskoznost 19.000 ml/g in v NaCl 1.900 ml/g.KSANTANSKA GUMA- nabit polisaharid s stransko verigo; disagregacija/agregacija-glede na ionsko jakost (nizka ionska jakost –neorganiziranost, visoka ionska jakost-urejenost agregatov). Ksantan pridobivamo na alkoholu z reciklacijo.

7. HITOZAN (Mucorale)

8. KARAGENAN

PRODUKCIJA KARAGENANA

-sušenje (klasično)-obarjanje z etanolom-koncentriranje z ohlajevanjem

Aplikacija v živilstvu

9. GELAN(Pseudomonas elodea)*Struktura: linearen heteropolisaharid

*Uporaba: Pred uporabo je treba proizvod deacetilirati, da tvori trdne gele-nadomestek agarja za zgoščevanje v živilstvu.

10. SKLEROGLUKAN (filamentozna gliva: Sclerotium rolfsii in S.glucanicum)*Struktura: nevtralni polisaharid z β-1,4-glukansko osnovno verigo in stranskimi glukoznimi ostanki

*Uporaba: Topen polisaharid na katerega ne vpliva pH, T in soli. Uporablja se v barvah na osnovi lateksa, barve za printanje, prevleke semen, vrtalne naprave.

??????????Kam to spada??????Sinteza komponentGlukozaUDP glukoza okoljeMark Houwinkov eksponent polisaharidi???? Sinteza iz glukoze

Različne strukture - stegnjen trak (α-1,2; β-1,2), - heliks- (α-1,4; β- 1,3).

ŽELJENE LASTNOSTI PROIZVODOV

-stabilnost in formacija pene-tvorba emulzije (stabilnost in preventiva tvorbe kristalov)-vezava vode-nabrekanje-film in foil formacija-manth fell-želiranje (trdnost, prozornost, obstojnost, krhkost)-pričvrstitev na-stabiliziranje-formacija glazure (da ostane trdna)

Knorr Food BTH str 65

A) Aplikacija polisaharidov v ne-živilstvu -kmetijstvo-plastične mase-različne funkcije (tvorba/ odstranjevanje pene, močenje, emulsifikacija) (Industrial use of hydrocolloids)Površinsko aktivne komponente-največkrat klasični produkti kmetijstva, ki se počasi selijo v bioreaktor kot produkt MO.

Funkcija

Suspendiranje

Flokulacija

Viskoznost

Stabilizacija

Želiranje

AplikacijaFitofarmacevt.sredstva, tekoči dodatki krmi, prevleke papirja

Čiščenje vod

Naftne vrtine, hidravlične naprave

Barve na vodni osnovi

Eksploziva

*Nekonvencionalni polisaharidi P.Raspor, Kovač B. Tabela 6.Knorr p.64Lišaji, polisaharidi v majhnih količinah

B) Uporaba mikrobnih polisaharidov v živilstvu Zahteve za uporabo v prehranski industriji so, da so polisaharidi stabilni v koncentracijah soli, pri nizkih pH, nimajo vonja in okusa ter določeno stopnjo viskoznosti, pomembna je cena in konstantna kakovost.

Funkcija

Vezava

Emulgator

Tvorba filma

Precipitacija koloidov

Želiranje

Inhibitorji tvorbe kristalov

Stabilizatorji

Zgoščevalci

Aplikacija

Oblivi in glazure, pasja hrana

Solatni prelivi

Klobase

Vino in pivo

Slaščice

Zamrznjena hrana

Sladoledi, solatni prelivi

Marmelade, sirupi, nadevi

AROMEDefinicija:Aromo pojmujemo kot skupen vtis vonja in okusa, ki ga zazna človek s svojimi čutili. Aroma je velik faktor v kozmetiki in higieni. Diacetil je sestavina arome masla. Do 30 let tega stoletja margarina ni imela okusa. Problem ekstraktov je vsebnost velike količine toksinov.

NARAVNE AROME:Ekstrakti, destilati, koncentrati, eterična olja, proizvodi

Vzroki za naraščanje pomembnosti arome živil so:- porabniki- nižanje cen arom- nadomeščanje sladkorjev, maščob

Pomembnejše značilnosti dobrih arom:- učinkovite so v nizkih koncentracijah- kemično kompleksne mešane spojine- veliko različnih spojin ima aromatične lastnosti- pri sintezi sodelujejo številni encimi: hidrolaze, esteraze, lipaze, encimi β-kompleksa

PRIDOBIVANJE AROM1. Ekstrakcija iz živalskih virov (mesa)

iz rastlinskih virov (gobe, začimbe)

2. Destilacija agrumi, mint okusi (spearmint,pepermint)

3. Koncentriranje koncentrati, sadni sokovi

4. Biotehnologija bioproces, encimska modifikacijaBiotehnološki procesi so zelo uporabni za proizvodnjo arom: oznaka naraven produkt. Pridobivanje aromatičnih komponent spomočjo encimskega delovanja.

AROMATIČNE KOMPONENTE-ogljikovodiki, alkoholi, aldehidi, acetali, karboksilne kisline, estri (alifatski, aromatski, terpenski), etri,-ketali, ketoni, laktoni, oksidi, fenoli, komponente z dušikom, žveplom

ALKANONIprisotnost karboksilne kislineKETONI sestavljajo aromo zorjenega sira, sirni koncentrati so pridobljeni s plesnijo Penicillium sp.DIKETONI nahaja se v mlečnih izdelkih (maslo, sirotka, kislo mleko), v vinu in sokovihALDEHIDI (CHO)od C2-C7 ekonomsko so najbolj pomembni vanilin, cinamonaldehid, benzaldehidALKOHOLI (OH) višji alkoholi so aromatični(oktanol, dekanol, nonamol), prekurzorji za nekatere aromeKARBOKSILNE KISLINE z naraščanjem molekularne teže postaja tudi vonj močnejši (smrdijo). Organske kisline uporabljamo za konzerviranje in aromatiziranje (citronska, ocetna, glukonska, mlečna kislina. Vse organske kisline lahko proizvajamo tudi biotehnološko. Propionibacterium sp (propionska kislina), Aspergillus niger (iz D-glukoze proizvaja citronsko kislino). Glukonsko kislino uporabljamo za pH regulacijo, zelo redko pa za aromo. Jabolčno kislino proizvajajo kvasovke ali bakterije-fumarazoni (kemijsko).

ESTRI so tipične arome sadja in zelenjave. Geotrichum in Candidum. Uspešna tvorba estrov z encimi gliv. Pirazin in derivati aroma orehov, lešnikov, tvorijo se med toplotno obdelavo, vendar ne v mikrovalovki.

TERPENI esencialna olja, kavčuk,vitamin A. vsebujejo 5-karbon izoprensko enoto (2-metil-1,3-butadien). Sintetizirajo jih višje rastline in MO (askomicete in basidiomicete).

LAKTONI nukleofilna substitucija γ-laktoni (γ-dekalakton-sadni vonj po breskvah, γ-oktalakton-vonj po kokosu), v glavnem jih proizvajajo glive.

Rastlinske tkivne kulture imajo več sekundarnih metabolitov.

MO/RTKNeobčutljivaUre, dnevi, podvojitveni čas

ENCIMI: več kot 800 komercialno dostopnih (od 2000 klasificiranih) aromMIKROORGANIZMI: številni vplivajo na aromo med proizvodnjo živil, pri terpenih, laktonih, estrih, diacetilu. Iz citrata v diacetil (Streptococcus lactis).

OJAČEVALEC AROME- glutamat, glutaminska kislina-AK

***1 od tehnologij opisat inokulum, namnožimo kulturo, filtracija biomase, kisline v nekaj letih razvijejo sistem, opremo

Mlečna k., citronska k.-->dodajati je potrebno prekurzor tiaminFlow sheet????=hodogram (zaporedje dogodkov)Prekurzor z glutaminsko k. je alfa ketoglutarična kislina

****GLUKOZNA POT-ponovi-glikoliza, bifido pot, 6-fruktoza fosfatna pot??? Piruvat-sučnost mlečna kislina -, - mlečna kislina -, +

MEŠANI METABOLITI: FERMENTIRANA PIJAČA, ŽIVILA in KRMA

VLOGA FERMENTIRANIH ŽIVIL:-Obogatitev prehrane z raznovrstnimi okusi, aromami, spremenjenimi reološkimi lastnostmi.-Zavarovanje živil pred kvarom zaradi mlečno-kislinske, alkoholne, ocetno-kislinske ali alkalne fermentacije-Obogatitev živila s proteini, amino-kislinami, maščobnimi kislinami, vitamini (lizin)-Lažja prebavljivost hrane (kislo zelje, salama, sir)

-Krajši čas kuhanja

FERMENTACIJA RASTLINSKIH SUBSTRATOV

1. ANAEROBNI PROCES

Mlečno-kislinska fermentacija

Lactobacillus lactisLactobacillus spp.Lactobacillus plantarumLactobacillus brevisLeuconostoc mesenteroides

(kislo zelje, repa, kumare, rastlinski sokovi-pesa, korenje; olive/kisava, napitki, Kim-chee-Kitajsko zelje)

(k.zelje)

Alkoholna fermentacijaSaccharomyces cerevisiae (moke, kruh, pivo)

Mlečno-kislinska-alkoholna Saccharomyces cerevisiae,Pichia satoiCandida cruseiTorulopsis holmii,Lactobacillus sanfrancisco, L.brevis, L.plantarum, L.panis, L.fructivorans, L.fermentum

Candida guillermondii

Aspergillus oryzae, A.soyae, Periococcus halophilus, Saccharomyces rouxii, Torulopsis versatilis, T.etchellsii

(ržena-pšenična moka/kisli kruhi)

(koruza, oves, pšenica, sorgum-afriško proso/injera (Etiopija-krušni nadomestek)krušni nadomestek-pizza, poparjen kruh (nato pečen-Kitajska)

(Soja, pšenica, riž/sojina omaka, miso-kot neka jušna osnova)

KRUH- dodatek starterske kulture ali pa s kvasnim nastavkom

2. AEROBNI PROCESOcetno-kislinska fermentacija

Acetobacter aceti, A.europeus, A.suboxydans, A.pasteurianus, A.hansenii, Gluconobacter oxydans

Kis, vino

Endogeni encimiAmilaze, proteaze, pektinaze, lipaze

Avena sativa-zrnje, ječmenov slad, Camellia sinesis-listi/ čaj, listi tobak, listi kavčuka.

Ekstracelularni hidrolitični encimiAspergillus oryzae, A.soyae

Rhisopus oligosporusKoji

Ragi -Hlebčki preraščeni z gljivo

Jabolčni kis izredno aromatičen, iz divjih jabolk,

ČAJ Listi rastline Camellia sinensisPriprava čaja:-obiranje listov (3-4x letno)-sortiranje-segrevanje (parjenje) listov, da ovenejo/ temni čaji-nižje T, da encimi ostanejo, zeleni čaji-višja T, razgradnja encimov-zvijanje listov-hitrejše sušenje, boljša ekstrakcija-fermentacija temnih čajev (nekaj dni)-sušenje na soncu/v sušilnikih)-segrevanje –80C temni čaj

-70C zeleni čajFERMENTACIJA ŽIVALSKIH SUBSTRATOV

Tisti MO ki so enaki za vse in se jih dodaja kot starter kulture->okisovalci.1. ANAEROBNI PROCESMlečno-kislinska fermentacija

Lactobacillus lactis subsp.lactisL. lactis biovar diacetylactisLeuconostoc mesenteroides subsp.cremoris

kislo mleko

Streptococcus salivarius subsp.thermophilusLactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus jogurt

Lactobacillus acidophilus Acidofilno mleko (rekonstruira mikrofloro)

Lactobacillus acidophilus, Streptococcus salivarius subsp.thermophilus, Bifidobacterium bifidum

Mleko Biogard

Lactococcus lactis subsp.lactisL.lactis subsp.cremorisL.lactis subsp.diacetylactisLeuconostoc mesenteroides subsp.cremoris

Smetana/maslo, kisla smetana

Candida kefirSaccharomyces cerevisiaeLactobacillus kefir, L.acidophilus, lactococcus lactis subsp.lactis,Leuconostoc mesenteroides subsp.meseteroides

Kefir

1. ANAEROBNI PROCESMlečno-kislinska fermentacijaStreptococcus salivarius subsp.thermophilus ali Streptococcus thermophilus-homoferment.b. Lactobacillus sp.: Lactobacillus casei, L. helveticus, L. delbrueckii subsp. bulgaricus L. parabuchneri, and L. buchneri

Zelo trdi siri:Parmesano Regiano, Grana Padano, Tilzit:

Streptococcus salivarius subsp.thermophilusLactobacillus helveticus (AK za Propionibact.)L. bulgaricus, Propionibacterium freudenreichii - porablja mlečno kislino, ki jo pridelajo druge bakterije in izloča CO2 odgovorna za očesa v siru in je odvisna od L.helveticus

Trdi siri: Grojer, Ementalski sir, siri z očesi, Nanoški sir, Bohinjski sir

Lactobacillus lactis subsp.lactis, Lactobacillus lactis subsp.cremoris

Poltrdi siri: Čedar, Gauda, Edam

Mucor sp. Sirni nadomestki: Fermentiran tofu- Su FuCurd je narezan na majhne kocke, dvig T nato ohladitev in inokulacija s plesnijo Mucor. Po enem tednu prestavimo za nekaj mesecev kocke na zorenje v slanico+sojina omaka, sojina pasta, začimbe, riževo vino

1. ANAEROBNI PROCES in AEROBNI PROCESMlečno-kislinska fermentacijaLactobacillus lactis subsp.lactisLactobacillus lactis subsp.cremorisLactobacillus lactis subsp.diacetylactisLeuconostoc mesenteroides subsp.cremorisPenicillium caseicolumP.camembertiiP.roquefortii

Mehki siri s plesnijo: Roquefort, Gorgonzola, Brie, Camembert

Lactobacillus lactis subsp.lactisLactobacillus lactis subsp.cremorisLactobacillus lactis subsp.diacetylactisLeuconostoc mesenteroides subsp.cremorisBrevibacterium linens (vonj po prešvicanih štumfih)

Mehki siri s površinsko mažo: Trapist, Romadour, Limburški sir, Kvarglji

Vibrio costicola,Staphylococcus carnosus

Svinjina: Pršut

Lactobacillus curvatus,Staphylococcus carnosusMicrococcus varians

Govedina, svinjina: suhe salame, pršuti

Nitrit se veže na mioglobin –> nitrozamioglobin (rdeča barva). Micrococcus varians- fermentacija mesa, salam (starterji z proteolizo in nastanek mlečne kisline)

Lactobacillus curvatus,Staphylococcus carnosusMicrococcus variansPenicillium nalgiovenseP.caseicolumP.expansumDebariomyces spp.

Govedina, svinjina: suhe salame s plesnijo

Salame s plesnijo->bolje kot le dimljene (povzroči oksidacijo)

Vibrio costicola,Pediococcus spp.Micrococcus sp.

Ribe: sardele, fermentirane ribe: hoi-dong

Pediococcus spp.Micrococcus sp.Lactobacillus spp.

Ribja omaka-začimba; nuoc-mam

Bacillus spp., Staphylococcus spp.

Ribe:pasta-začimba

FERMENTACIJA FERMENTIRANIH PIJAČ1. ANAEROBNI PROCESAlkoholna fermentacijaS.cerevisiaeS.uvarum

Grozdje-> vino

S.cerevisiaeS.bayanus Sadje-> sadno vino, cider

S.cerevisiaeS.rouxii Grozdje-> Prošek

S.cerevisiaeS.uvarum

Grozdje+destilat -> Porto, Madeira, Malaga

S.cerevisiaeS.pastorianus Pivo

1. MIKROAEROFILNI PROCESAlkoholna in mlečno-kislinska fermentacijaS.cerevisiaeOenococcus oenos

Grozdje-> vino->biološki razkis (teran)

S.cerevisiaeS.uvarumSaccharomycodes ludwigiiLactobacillus caseiL.hilgardiiLeuconostoc mesenteroidesL.oenos

Mošt

S.cerevisiaeOenococcus oenos Grozdje->vino->destilacija->žganja (konjak)

Endogeni encimi in ekstracelularni hidrolitični encimi MO: Amilaze, proteaze, lipaze, pektinaze

Erwinia disssolventsFlavobacterium spp.Fusarium spp.Aspergillus spp.Penicillium spp.Saccharomyces marscianus

*Caffea sp.- plod, kavaEndogeni encimi in ekstracelularni hidrolitični encimi mikroorganizmovKava neprestano cveti in rodirdeči plodovi

Pichia spp.Hanseniaspora spp.Candida spp.Saccharomyces spp.Shizosaccharomyces spp.Acetobacter spp.Gluconobacter spp.Lactobacillus spp.

Pivo*Theobroma cacao- plod kakavV začetku zelo pomembne kvasovke, raste iz debla

ALKOHOLNE FERMENTIRANE PIJAČE

PIVOHmeljarstvo se prične v 11.stoletju, EL (OL)-staroslovanska pijača. Problematična plesen Fusarium, ki spošča mikotoksine.Danec Emil Chistian Hansen je ločil piva glede na fermentacijo:

HMELJ-deluje antimikrobno, zaradi prevelike količine hmelja lahko fermentacija ne poteče, pomembne so α-kisline-humuloni, β-kisline-lupuloni so manj pomembne

NEZAŽELENE AROMEdimetil sulfid (DMS, H2S), pookus po sladki koruzi ali po črnem ribezu, vezan je na kemijo in ne na MO. Delno nastaja med fermentacijo.Pentan 2,3-dien (acetil)

Nazaželene arome odstranimo s sekundarno fermentacijo.

a) PIVA ZGORNJEGA VRENJA- ALETvorijo peno med fermentacijo brozge, proizvedejo več alkohola in imajo rajši višje temperature fermentacije (16 - 24°C), pri tej temperaturi se proizvede več estrov. Saccharomyces cerevisiae .

ALE-angleško svetlo pivo, sladna alkoholna pijača običajno temnejša, težja in bolj grenka od piva. Uživa se ga pri temperaturi 15°C.Fermentacijski pogoji: 12-24°C, 4-7dni v tradicionalnih takih

in 2-3 dni v cilindrično-koničnih. b) PIVA SPODNJEGA VRENJA- LEŽAKKvasovke spodnjega vrenja fermentirajo več sladkorjev- piva z močnejšo grenčico in veliko vitaminov B-kompleksa. Rajši imajo nižjo temperaturo fermentacije.Saccharomyces pastorianus, včasih so jih imenovali Saccharomyces carlsbergensis.Ležak je po okusu bolj pust zato se ga pije pri nižji temperaturi

Fermentacijski pogoji: 3-14°C, 8-10dni v tradicionalnih takih in 5-7 dni v cilindrično-koničnih.

TEHNOLOGIJA PIVOVARSTVA

1.PRIPRAVA SLADA (aktivacija encimov)a) Namakanje ječmenaPosoda, mešalo, aeracija: 3dni v 40-45% vode pri T=15-20°Cb) Kaljenje ječmena7 dni pri RV=85% in T=15-20°CStalno mešanje. Giberelinska k.-hormon pozroči, da prehajajo encimi iz kalčka v alevronsko plast.

c) Sušenje zelenega sladaPočasno sušenje, da ne uničimo encimov razen α-amilaze. Svetli slad do 85°C , temni slad do 105°C, karamelni slad do 150°C.Max kakovost <65°C do 7-8% vode.

d) Ločevanje sladice od zrnaSLAD V bobnu.

e) Kuhanje slada dobimo sladicoDROZGANJE – mleti slad+voda delovati začnejo aktivirani proteolitični encimi (α-amilaze, β-amilaze, proteaze, celulaze, fosfataze)

2 načina drozganja : - Infuzijski (celotno drozgo postopno segrevamo 50°C > 60°C > 75°C )

Enotemperaturni ali programirano temperaturni

- Dekokcijski (drozgo segrejemo na 50°C nato 1/3 odvzamemo, jo segrejemo na 75°C-100°C in vrnemo nazaj, močno zaklejen škrob je bolj dostopen β-amilazam)

Med drozganjem se tvori barva z Mailardovo reakcijo.f) Bistrenje drozge (sladice)Plevca in grobi delci se usedejo na dno in tvorijo filtrni sloj v poodi za bistrenje. Z vodo spiramo topne snovi in sladico vračamo nazaj dokler ni bistra.

2.PRIPRAVA PIVINEa) Kuhanje sladicePIVINA !!!!Dodamo hmelj!!!!kuhalna posoda + sladica+hmelj (mešanje, vpihovanje pare, kuhanje z nadtlakom)Čas kuhanja odvisen od željenega ekstrakta v pivini.

Kaj se dogaja med kuhanjem pivine in dodatkom hmelja?-izparevanje vode-hmelj (izomerizacija α-kislin-humuloni, β-kislin-lupuloni)-zaustavitev delovanja encimov-izhajanje aromatičnih snovi (dimetilsulfid-neprijeten vonj)-oblikovanje barve (Mailardova reakcija)-koagulacija beljakovin, vezava s polifenoli iz hmelja-AO hmelja

-pasterizacija

b) Bistrenje pivine-Bistrenje v usedalniku (večji delci beljakovin in ostanki hmelja)-Fini filter pod visokim pristiskom (kroženje in nastanek usedline)

c) Hlajenje pivineNa T fermentacije. Zgornja fermentacija 15-18°C ali spodnja fermentacija 5-6°C.

3. PRIMARNA FERMENTACIJA ali fermentacija pivine

Konusni tanki cilindrične oblike. Mešanje- topla pivina se dviguje in ob strani kjer se hladi pada na dno. Hlajenje obvezno, ker se med fermentacijo T dviga. Nadzor T, CO2, tlaka in na začetku prezračevanje s kisikom. Dokler je prisoten kisik se kvasovke razmnožujejo, ko pa zmanjka kisika prične potekati fermentacija. Anaerobno kvasovke namreč ne morejo tvoriti sterolov.-fermentacija sp.vrenja (5-8°C /5-7dni, več sekundarnih metabolitov zaradi višje T, 30x 106 kvasovk)- fermentacija zg.vrenja (15-18°C /3-4dni, ves čas prisotnost CO2, 50x106 kvasovk)VPLIV na AROMO-> začetek fermentacije je pomemben, nastanek diacetila (vonj po maslu, nezaželjen). Diacetil porabljajo tudi kvasovke med dozorevanjem. Sek.metaboliti nastajajo, ko je dovolj O2.

Raspor: PRIMARNA FERMENTACIJA 1 tedenKvasovke so uporabne samo nekaj ciklov fermentacije. Problem pride pri reprodukciji kvasovk, ker lahko pride do izgube nekaterih kromosomov pri naključnem parjenju in na ta način lahko pride do pridobivanja arom. Pri obeh vrenjih kvasovke po koncu fermentacije flokulirajo in se posedejo. Kvasovke flokulirajo, ko se lektin združi s sladkorjem (glukoze, ?moze). Do 15 šarž lahko uporabimo isto kvasovko, največkrat pa šaržo zamenejajo po 5x uporabi. Imobilizirane kvasovke-Finska.Killer značilnosti kvasovk (zimocidnost)kvasovka ubije in iliminiraostale kvasovke.Laboratorijski sevi s pretežno diploidni.Glukoamilazna aktivnost light/nizko-kalorična piva- Malo škroba v pivu, skoraj nič dekstrinov kar pomeni tudi manj kalorij. Odstranjevanje neprijetnih fenolnih priokusov (off flavour), razgradnja diacetila v acetoin (brez vonja in okusa).

Dodatni produkti so še: glicerol, ocetna kislina. Odvisno od količine sladice, dodajanje duble/triple, proizvedemo različno močna piva. Pri ALE je zelo pomembna komponenta acetaldehid, medtem ko ga lagerji ne smejo vsebovati-deionizacija.

High gravity growing do 17% alkohola-razredčimo z destilirano vodo in dobimo normalno pivo (5% etanola)

4. SEKUNDARNA FERMENTACIJAMlado pivo prečrpajo v zorilne tanke za 7-12 tednov/ na 0°C. Sladkor povre do konca, oblikuje se aroma-tvorba estrov, pivo se zbistri, končna koncentracij CO2 okrog5g/l, 1-2% ekstrakta, pH=4,5.

SEKUNDARNA FERMENTACIJA merzen bier ( 3 mesece), danes 14 dni

5. STABILIZACIJA, POLNJENJE in PASTERIZACIJA PIVA Pivo po sekundarni fermentaciji bistrimo s filtracijo z diatomejsko zemljo in ribjim mehurjem, želatino. Oblikuje se aroma-odstranitev diacetila, prepojitev s CO2. 2 načina pasterizacije: -filtracijapasterizacijaaseptično polnjenje- filtracija polnjenje pasterizacija z vročo H2O. PE (pasterizacijska enota) Ena PE : T=60°C/1min ali T=74°C/6 sec (potrebujemo 15-20PE

Ameriški Budweiser- 40% škroba iz rižaCorona, Smile- mehiška piva z limono v prozornih steklenicah (oksidacija-piješ z limono, da deoksidiraš pivo)Biertanisation??? Burtonizacija -dodatek Mg in Ca-sulfidaLambijsko pivo- dodatek sadja 100kg na 650l piva.Afriško pivo iz afriškega proso, tanini, najpogosteje gojena žitarica, brez hmelja

ŽGANE PIJAČE

Destilirane pijače so pijače, pri katerih so bili uporabljeni postopki destilacije za čiščenje etanola. Ogljikovi hidrati v rastlinah so fermentirani z kvasovkami, ki proizvajajo etanol med vrenjem. Žgane pijače kot so viski in rum so pripravljene iz razredčenih raztopin etanola. Med destilacijo izločimo ostale komponente v kondezatu-voda, estri, ostali alkoholi, ki dajejo okus pijače. Največji izvoznik je Evropa predvsem pa GB.

FERMENTACIJA VINA

Vino je mogoče izdelati iz vsakega sadja, ki vsebuje dovolj fermentabilnih ogljikovih hidratov (jagode, kosmulje, breskve, višnje, ribez, medica, palmovo vino). V glavnem pa gre za vrste trt Vitis vinifera in V.rotundifolia. Pri fermentaciji vina se sladkorji soka oz.mošta pretvorijo v alkohol. Kvasovke so že v naravi prisotne na grozdju, zato je možna endogena fermentacija z divjimi kvasovkami, ki jo je težko kontrolirat. Moštu zato dodajajo čisto kultur kvasovk večinoma rodu Saccharomyces cerevisiae.

(1.1) Pridobivanje mošta in stiskanje OBIRANJE: Mehansko ali ročno pobiranje. Čas obiranja določimo glede na koncentracijo poliolov in glikozidov-sladkorna stopnja, prostih monoterpenov v kožici in v soku.

OKUS: Na okus vina vpliva poleg vrste trte, podnebja, zemlje, prisotnih mikroorganizmov tudi snovi, ki izvirajo iz mošta, primarne fermentacije, biološkega razkisa (jabolčno-mlečno kislinska fermentacija) in snovi, ki nastajajo med staranjem. Značilni okus se gradi postopoma preko procesa izdelave vina.

STISKANJE: Stiskanje pred ali po fermentaciji-glede na stopnjo stiskanja dobimo bolj ali manj kvalitetna vina. Lahko uporabljamo pektolitične encime-rdeča namizna vina.

BISTRENJE: Uporabljamo tudi različna bistrilna sredstva za odstranitev beljakovin in trdnih delcev ter izboljšanja barve, na žalost tudi izguba arome (bentonit, albuminska sredstva, kazeinati, aktivno oglje).

MACERACIJA: Pri belih sortah stisnemo sok iz jagod,nato takoj odstranimo kožice, da fenolne snovi iz kožic ne bi prehajale v vino. Rdeče grozdje pa pustimo macerirati-izluščijo se velike količine H2SO3, ogljikova maceracija-visoka količina CO2. Rdeče vino maceriramo-izluževanje barve in fenolnih snovi, večji izkoristki soka. Ogljikova maceracija pri visoki konceentraciji CO2. Botrytis cinerea (žlahtna plesen)Ima vlogo koncentratorja in zgoščanje snovi, ko je konc.sladkorja čez 200g/L. Če se pojavi na nezrelih na jagodah je škodljivec, če pa začne rasti pozno na jagodah še dodatno izsuši jagode-pozna trgatev.

Grozdne jagode

Mečkanje in pecljanje

SO2

Stiskanje

Sok

Fermentacija

Zaključni procesi

kvasovke

(1.2) Fermentacija Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus uporabljamo sicer drug sev kot pri pivu vendar podobne lastnosti. Vinske kvasovke so bolj divje od pivskih in lažje sporulirajo-interes izboljšanja lastnosti z genskim inženiringom. Izvirajo predvsem iz vinarske opreme. Ko se dvigne stopnja alkohola postopoma prevladajo. Vpliv temperature (T=25C S.exiguus, Zygosaccharomyces bailii; T=10C S.cerevisiae, Kloecera apiculata, Candida stellata, C.krusei) Spontane fermentacije: Sestava sevov je pogojena z okoljem (zemlja, podnebje) in že selekcionirana. Avtohtona mikroflora- Aureobasidium pullulans, Candida stellata, Hanseniaspora uvarum, H.osmophila, Issatchenkia orientalis, Kloeckera javanica, Metchnikowia pulcherrima, Pichia anomala. V prvih fazah fermentacije S.cerevisiae ni bistveno prisoten. Dodatek SO2 zavre delovanje drugih kvasovk in za S.cerevisiae so boljši pogoji. V primeru prezgodnjega odmiranja S.cerevisiae dodamo vir N (steroli, NH4, soli, tiamin, suhe cel.stene)

IDEALNI POGOJI za FERMENTACIJO:Rdeča vina- 24°C 3-5 dni (maceracija-tiha fermentacija)Bela vina - 7-21°C 7 dni do nekaj tednovTemperatura močno vpliva na kakovost.

UPORABA STARTERJEV V VINARSTVUMalo je znanega o dinamiki dodanih in divjih kvasovk. Ponavadi iste vrste prevladajo tako v nacepljenih kot tudi naravnih fermentacijah. Pomembno je dodati mešanico vrst in sevov, ki proizvedejo alkohol in dajo cvetico vinu. - H.uvarum da pomembne značilnosti vina.- Bela vina več putrescina, kadaverina in tiramina, rdeča vina pa več histamina- Plesni in MKB se nahajajo v začetni faze fermentacije in na koncu, kjer sodelujejo pri biološkem razkisu (jabolčno-mlečno-kislinska fermentacija)

Gensko spreminjanje: - zmanjšanje penjenjakvasovk - zmanjšana proizvodnja višjih alkoholov

- večja vsebnost glicerola (bolj polna vina)- preprečevanje produkcije uree (toksičen etil-karbamat)- sake kvasovke (neutralne v fermentaciji)- uvajanje flokulativnosti in zmanjšanje proizvodnje H2S

FERMENTACIJSKE POSODETradicionalno: odprte, lesene fermentacijske kadiModerno: cilindrične zaprte posode, navpično ali vodoravno postavljene, iz nerjavečega jekla ali steklenih vlaken. Opremljene so s hladilnimi napravami za uravnavanje fermentacije in CIP sistemi čiščenja.

(1.3) Biološki razkis oz. jabolčno-mlečno-kislinska fermentacija Bolj kisla jabolčna kislina se pretvori(dekarboksilacija) v manj kislo, nežnejšo mlečno kislino, kar igra veliko vlogo v zelo kislih vinih (kraški teran). Mlečnokislinske bakterije. Težko voden nespontan proces z inokulacijo Leuconostoc oenos. Lactobacillus, Pediococcus-prisotna. (1.4) Dozorevanje vina Zorenje v sodih (vrsta lesa) ali tankih. Beaujolas nouveau-kratek čas zorenja.Bela vina- 6 mesecev ali 1leto za bolj sladka vinaDozorevanje se nadaljuje tudi po polnjenju v steklenice.

(1.5) Filtriranje, bistrenje in stekleničenje

Filtracija s celuloznimi vlakni in/ali diatomejsko zemljo, bentonitom. Z obema procesoma izgubimo intenzivnost vonja in okusa, ker se rade vežejo z makromolekulami v vinu. Hidroliza s peptidazami nad 30C zato je ne uporabljamo za vrhunska vina.Mikrofiltracija pred stekleničenjem s souporabo bentonita za bistrenje.

Stekleničenje –navadno po filtraciji in bistrenju gre vino v tanke in nato na polnjenje v steklenice. Včasih pa se končna filtracija vrši pred polnjenjem v steklenice, prisotnost inertne atmosfere, CO2 in dušika za preprečitev oksidacije vina. Dodatek konzervansov (SO2, sorbat), alilni izo-tiociana za preprečitev površinskega filma kvasovk in plesni, zmanjšanje kislosti s bikarbonatom.

(1.6) Kvarljivci vina Konzervansi(SO2, sorbati) se dodajajo po končanem dozorevanju vina.Kvasovke Zygosaccharomyces and Brettanomyces so posledica kvarjenja vina, kerproizvajajo cel spekter metabolitov, med katerimi so hlapne fenolne komponente.Saccharomyces ludwigi- z žveplanjem je ne uničimo, nevarna in težavna

POSEBNE VRSTE VINAA.Peneča vinaOriginalni šampanjec je iz francoske pokrajine Champagne. Sindikat Grande Marque.Šampanjci in peneča vina-CO2 je posledica sekundarne fermentacije (dodatek posebnih selekcionranih kvasovk in nekaj sladkorja v sod pred polnjenje steklenice-Saccharomyces bayanus). Uporabimo laho črno vino (Pinot Noir) in bela vina (Chardonay).Lahko dodamo tudi tanine za preprečitev rasti bakterij. Količina sirupa, ki se dodaja je odvisna od željene končne sladkosti (suho do sladko-0,5-10% dodanega sirupa).Na vratu steklenice se pri zmašku nabere usedlina, ki jo odstranimo s pomočjo zamenjave zamaškov ali zamrzovanja. Zamaški so iz prekrižane plute, ki zdrži pritisk CO2. Cenena peneča vina so gazirana s CO2 tako kot brezalkoholne pijače.

B. Sherry in podobna vinaSherry prihaja iz juga Španije-Jerez de la frontiera. Posebna kultivarji trte zanje. Pred stiskanjem se grozdne jagode suši na soncu, da se sok skoncentrira. Grozdje potresejo z gipsom, ki zniža ph-nastane K-bitartrat in zniža možnosti za okužbo z bakterijami. Spontana fermentacija poteka v hrastovih sodih. Po zaključki ga prelijejo v drug sod na koncu pa sledi dodatek 15-16% vinskega žganja. Mlad sherry nato prelijejo v osode s starim sherrijem in nato postopoma prelivajo v verigo posod (Selera), ki dozoreva na soncu. Sledi še bistrenje, mešanje razlinih vrst in sladkosti Sherry-a, ki se včasih dosladka s sladim vinom iste sorte grozdja. Med manj intenzivno alkohol-producirajočo spontano fermentacijo se proizvedejo številne aromatične sestavine (ocetna k., estri, acetaldehid, izo-pentanol, heksanol).

Madeira je podoben izdelek. Vino se segreva na 41C tudi do 3 mesece pred dozorevanjem v prostorih-estufas. Ločimo različne glede na stopnjo alkohola 17-21% in sorto grozdja.

Portovec je t.i. ojačano vino (alkoholizirano). Vinsko žganje se uporablja za zaustavitev fermentacije pri željeni stopnji sladkorja. Običajno poteka dozorevanje v sodu nato še v steklenici kjer z leti pridobiva svojstven karakter. Pridobiva se iz črnih sort (Tinta francisca, Bastardo, Rufeta), beli portovec (Malvasia, Rabigato).

C. Različni vinski brizganci, aperitivi in drugi izdeli iz vinaRastlinski aperitivi oz. aromatizirana vina Vermouth (muškatne sorte), Martini (z ginom), Cinzano.

D. Brezalkoholna in manj alkoholna vinaZaradi prepovedi vožnje in pitja, občutljivost na alkohol, za otroke in druge, ki alkohola ne smejo. Postopek z toplotni odparevanjem (evaporacijo).

DRUGE VRSTE NEŽGANIH ALKOHOLNIH PIJAČ PODOBNIH VINUA. Jabolčnik in hruškovkaTehnologija in mikriči enaki kot pri vinu. Pretežno gre za nižje kakovostne pijače razen Perry šampanjec. Večinoma za domačo rabo, redko ind. proizvodnjo. Mešanice: pivo-jabolčnik. Največkrat se iz takih moštov naredi kis ali žganje. B. SakeJe tradicionalna japonska pijača. Osnova je koji-parjen riž, Aspergilllus niger, Saccharomyces cerevisiae + avtohtona mikroflora.Fermentacija brozge-Moromi poteka na 10C/20-25 dni. Vsebnost alkohola pa je 17,5-19,5%. Moromi se nato filtrira in pusti 4 tedne pred pasterizacijo in polnjenjem.

C.Palmovo vinoProizvaja se v tropski Afriki in je fermentiran sladki rastlinski sok palm (Raphia, Elaies) kateri vsebuje 10-12% sladkorja (saharoza). Fermentacija z avtohtonimi kvasovkami in mlečno-kislinskimi bakterijami-trajnost končnega izdelka je 2-3 dni.V Mehiki podobna pijača iz soka agav-pulque. Fermentacija poteče v glavnem s pomočjo rodu Zymommonas in manjši del kvasovke.

ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI VINA in KONTROLA PROCESOV- Uporabljajo se različne surovine, različne kakovosti- Kvaliteta proizvoda je odvisna od vinarja pri tradicionalni proizvodnji- Veliki vinarski obrati pa nič ne dopuščajo naključju (ugotavljanje kakovosti grozdja-sladkorna stopnja, poškodovanost, okuženost, različne analize…)rezultat boljša kvaliteta in večji nadzor nad konstantnostjo izdelkov

(Francija zagovarjala tradicionalno pridelavo- rezultat le-te je zmanjševanje interesa za dvigovanje kvalitete oz. konstantnost izdelka, netradicionalne države Avstralija, Kalifornija, J.Amerika prehiteli..Končni izdelek: -organoleptična analiza

-kemijska analiza-mikrobiološka analiza

KEMIJA VINA(a) Okus in cvetica vinaKompleksna sinteza snovi med procesom pridelave vina. Odvisna od sorte grozdja, zemlje, podnebja, geografske lege, načina in obdelave vinogradov. Kisline: V vinih veliko različnih kislin, 90% pa je hidroksi-karboksilne kisline, jabolčne in vinske. Botrytis cinerea je odgovorna za večino kvanti-, kvalitativnih sprememb sestave kislin. Bistvene spremembe pa se dogajajo tekom fermentacije. Kisline, ki vplivajo na okus in aromo vina*alifatske nasič., nenasič.: ocetna, pentanojska, dekanojska*di-, trikarboksilne: jantarna, glutarna, adipinska*hidroksi-karboksilne: 2-metil-2,3 dihidroksi butanojska, jabolčna, vinska, citronska*keto-karboksilne: piruvična, 2-keto-glutarna, levulinska*druge: vanilinska, šikimska, kofeinska

Ogljikovodiki: Nevtralne hlapne snovi iz grodnih jagod ali MO med fermentacijo. Monoterpeni: (Rizling) limonen, linalol, mircen

Estri: Iz grozdja- metil antralinat

SOJINA OMAKAProizvodnja fermentirane hrane je del kulture azijskih narodov in se v osnovi še danes proizvaja po tradicionalnih poteh. Prvi zapisi o omaki segajo 3000 let nazaj. Današnje ime pa Shoyu pa se je pojavilo okoli leta 1520, ko so začeli omako industrijsko proizvajati. Proizvodnja na Japonskem: 12 000 0000ton omake/leto.

Sojina omaka je fermentiran izdelek iz soje, temno rjave barve, slana tekočina s posebno aromo in mesnim okusom. Mlečno-kislinska fermentacija.IZBOLJŠAVE PROCESA PROIZVODNJE

1.GENERACIJAPred 19.stoletjem je namakala sojo v vodi in jo kuhala v odprtih posodah. Problem kontaminacija s sporogenci (B.subtilis)

2.GENERACIJAPo letu 1938 se razvije kuhanje v avtoklavih pod visokim pritiskom

3.GENERACIJANova kuhalna metoda po letu 1955-navlaženje zrn in kuhanje v rotirajočem kotlu pod pritiskom in takojšnje ohlajanje

4.GENERACIJA1.metoda-HTST: kuhanje navlažene soje pod visokim pritiskom brez predhodnega kuhanja 2.metodauporaba vroče pare pod pritiskom brez predhodnega kuhanja sojeMožna je tudi predhodna denaturacija proteinov z etanolom (slabša kakovost in manjša količina izdelka)

IZDELKI IZ SOJEA) Fermentirani izdelki: Sojina omakaTempeh je izdelek iz soje, narejen iz sojinih zrn, ki jih zdrobijo in jim dodajo koristne bakterije. Izdelek nato fermentirajo in oblikujejo v kocke. Pogosto se uporablja kot nadomestek mesa. 

Miso je podobno kot tempeh, fermentirana soja. Vsebuje nekaj izoflavonov in visoko vsebnost natrija, zato ni ravno najboljši vir sojinih beljakovin.

B) Nefermentirani izdelki   Sojino mleko, glavni vir sojinih beljakovin, je narejeno iz skuhanih, zmletih in odcejenih sojinih zrn.  Tofu, sojin sir, je bele barve in podoben siru. Narejen je iz sesirjenega sojinega mleka, ki ga oblikujejo v kocke.

MIKROBIOLOŠKE OSNOVE BIOPROCESA

A) PlesniKOJI (Aspergilllus oryzae, A.soyae, Rhizopus oryzae, R.oligosporus)*Ugodne lastnosti:-razgradnja naravnih substratov, -prenesejo nizek pH in visok osmotski pritisk,-majhne zahteve po rastnih faktorjih-vlaknasta micelijska struktura in nižja vsebnost NK pridobljene mase

*Neugodne lastnosti:-počasna rast-nižja biološka vrednost proteinov-možni stranski metaboliti, mikotoksini

B) Mlečno-kislinske bakterijeMOROMI (hidroliza do peptidov in prostih AK)-homofermentativne MKB (produkcija org.kislin, zniževanje pH-toleranca na nizek pH in alkohol; Pediococcus soyae, P.cerevisiae)

C)KvasovkePredstavniki: Zygosaccharomyces rouxii, Candida versatilis, Torulopsis versatilis

BIOPROCESSestavine: SOJINA ZRNA, PŠENICA, SOL, VODAProizvodnja: 1. priprava surovin (soja-namakanjebio.kisanje, metoda kuhanja NK, HTST metoda; hlajenje// obdelava pšenice praženje zrn, HTST metoda, drobljenje v rotirajočem cilindru, hlajenje) Mešanje in dodatek soli in vode

2. koji fermentacija v slanem okolju (plesni)Inokulacija čiste kulture plesni (Aspergilllus oryzae, A.soyae, Rhizopus oryzae, R.oligosporus)-encimi za hidrolizo surovin in razvoj arome, nastanek hranil potrebnih za sekundarno fermentacijo. Pladenjski bioreaktor (2-3 dni pri 25-30C) rumeno do rum-zelen koji.

3. moromi fermentacija (MKB-Pediococcus soyae,Saccharomyces rouxii)Inokulacija čiste kulture na začetku in po enomesečni fermentaciji. V času Moromi fermentacije prepihujemo z zrakom v kontrolirani atmosferi. Ta fermentacija lahko traja tudi do 3 leta do izrazite barve in okusa.

4. zorenje

5. čiščenje produkta

SEKUNDARNI METABOLITISekundarni metaboliti so snovi, ki jih organizem ne potrebuje nujno za svoj obstoj.Vloga sek. metabolitov?-orožje proti drugim bakterijam, glivam, rastlinam, živalim-Vezava/transport ionov kovin, zaščita pred UV (pigmenti)-Molekule, ki omogočajo simbiozo (parazitizem-endofiti)-Hormoni, regulatorji (diferenciacija)

ANTIBIOTIKI SO produkti metabolizma (spojine), ki kažejo visoko fiziološko aktivnost proti ciljnemu organizmu (bakterija, glive, rastlina, virus, zajedalec, rakasta celica).

OKOLJE in ODPADKI