Документи
Публикувано на 30 ноември 2015 г.
Препис на Био ферментация на Dos
ПРОИЗВОДСТВО, ИЗПОЛЗВАНЕ И НЯКОИ ТЕХНИЧЕСКИ АСПЕКТИ НА БИОФЕРМЕНТИТЕ
ПРОИЗВОДСТВО, ИЗПОЛЗВАНЕ И НЯКОИ ТЕХНИЧЕСКИ АСПЕКТИ НА БИОФЕРМЕНТИТЕ.
От: Ing. Agro. Fabin Pacheco R.
Биоферментите са продукт на ферментационен процес на органични материали. Този процес произхожда от интензивната дейност на микроорганизми, които се намират свободно в природата. Много микроорганизми, които могат да бъдат намерени в биоферментите, играят важна роля в селското стопанство, както и в производството на някои храни. Такъв е случаят с микроорганизмите, отговорни за производството на кисело мляко, чича, вино и др.
Биоферментите са отличен заместител на високо разтворимите химически торове в индустрията. Те представляват алтернатива за фермерите, зависими от синтетичните селскостопански суровини. Производството е изключително просто и материалите са силно достъпни. Биоферментите са течни торове, богати на енергия и минерален баланс. Те са основно съставени от прясна боига, разтворена във вода, меласа, суроватка или мляко, минерални соли, мляно скално брашно, наред с други компоненти. Процесът на получаване на биоферменти е анаеробен процес, при който различни микроорганизми са отговорни за генерирания процес на ферментация. (Restrepo 2002)
Този документ съдържа поредица от технически и методологически избираеми елементи, които ще позволят на читателя да разбере процеса за получаване и използване на качествени биоензими. Този процес е ясно биохимичен. Следователно в този документ ще бъдат представени, анализирани и приложени много концепции за биотехнологии в производството на храни, както и основни принципи на микробиологията на околната среда.
Снимка 1: Завод за биоферменти в Интегрирана биологична ферма. Университет EARTH
2 ПРЕГЛЕД НА ЛИТЕРАТУРАТА
Камерън (SF) Показва: Произходът на думата ферментация се дължи на отделянето на въглероден диоксид, когато маята действа върху захарта, което генерира шум, подобен на кипене (от латински fervimentum: кипене).
Пастьор показа, че ферментацията е причинена от живи микроорганизми. През 1897 г. Бучнер добавя, че този процес на биохимична ферментация се дължи на вещества, секретирани от микроорганизми, по-специално дрожди. Технически тези вещества могат да се нарекат биокатализатори или ензими, Камерън (SF). В момента обаче са известни повече от 1000 различни ензими и всеки от тях може да катализира специфична химическа реакция. Ензимите идват от биохимичен синтез, осъществяван от различни организми. (Алберл и Ленингер 1975).
Bruchmann (1980) посочва, че ферментациите са анаеробни процеси, които освобождават енергия. При ферментациите органичният субстрат - продукт на разграждането на въглехидратите през повечето време - дава еквиваленти на редукция, тоест електрони или водород, свързани с коензими, погълнати от органичен акцептор. Смит и Ууд (1998) показват, че ферментацията може да се разбира като катаболна стратегия за използване на енергиен източник при липса на външен електронен акцептор. Този външен акцептор би бил кислород, но тъй като ферментацията се извършва в анаеробна среда, източникът на енергия ще бъде глюкоза в случай на биоензими. По-общо, Ward (1989) посочва, че ферментацията включва използването на микроорганизми за трансформиране на органични вещества чрез процеси на катализа, генерирани от ензими.
Разработването на биоферменти е биохимичен процес и успехът в тяхното разработване зависи до голяма степен от разбирането и подобряването на процесите, които протичат във ферментациите. Bruchmann (1980) посочва, че ферментацията може да бъде обобщена, както следва: Това е разграждането на захар, докато се получи централният междинен продукт, наречен пировиноградна киселина, от който произхождат различните ферментационни продукти. Сред получените продукти са: етанол, бутанол, ацетон, изопропанол, ацетоин, мравчена киселина, оцетна киселина, млечна киселина, пропинова киселина, пропинова киселина, маслена киселина, янтарна киселина, въглероден диоксид, водород и метанол.
2.2 СУБСТРАТИ ЗА ФЕРМЕНТАЦИЯ
Микроорганизмите в повечето случаи растат върху самия ферментиращ субстрат. Следователно този субстрат е подходящ като хранителна среда, тъй като има всички хранителни нужди. Изключения от това правило се случват, когато човек подготвя идеалния субстрат за специфичен вид микробиология, който впоследствие се инокулира и по този начин се получава специфичен краен продукт. Киселото мляко или други ферментирали храни са добър пример за горното. Въпреки това, при по-голямата част от ферментациите, микробиологията, която трябва да бъде установена, и крайният продукт се влияят в края на краищата от вида на използвания субстрат. (Bruchmann 1980)
Суровините за ферментация идват от растения в тяхното огромно мнозинство. Суровините, които улесняват процеса на ферментация, съдържат въглехидрати, азотни съединения и други хранителни съединения. Тези видове съединения присъстват в продукти, богати на захари като меласа, леджас, серуми, лактоза и др. В допълнение, тези хранителни вещества могат да бъдат намерени в материали, богати на нишесте, като различни зърнени или коренови брашна. (Bruchmann 1980) Хранителните вещества имат три функции: осигуряват суровината, необходима за развитието на протоплазмен синтез, доставят енергията, необходима за растежа на клетките и съответните биосинтетични реакции. И накрая, хранителните вещества трябва да служат като акцептори на електроните, освободени в реакцията, които осигуряват енергия на организмите. В аеробните организми O2 играе ролята на акцептор, а в строги или факултативни анаеробни организми, някакъв органичен продукт от метаболизма или някакво неорганично вещество замества O2. (Мартн | 1980)
Сред източниците на енергия, които най-често се използват от хетеротрофните микроорганизми в почвата, са: целулоза, хемицелулоза, лигнин, нишесте, практически вещества, инулин, хитин, въглеводороди, захари, протеини, аминокиселини и органични киселини (Martín, 1980). Анализирайки казаното от Фрейзър и Уестхоф (1991), не само видът енергийна храна е важен, но и концентрацията му, той пряко засяга аспекти като наличната вода и някои осмотични ефекти върху микробиологията. За даден процент захар осмотичното налягане варира в зависимост от молекулното тегло на захарта. Пример за това е, че 10% разтвор на глюкоза би имал двойно осмотично налягане от разтвор на малтоза или захароза при същото разреждане или би имал два пъти задържане на влага. Като пример може да се посочи, че дрождите растат добре при доста високи концентрации на захар, в противен случай те са бактериите, които растат по-добре при ниски условия. Винаги обаче има изключения от правилото и някои бактерии нямат проблем да растат при по-високи концентрации на захар.
Прилагайки някои микробиологични концепции на лозаро-винарската индустрия, важно е да се отбележи, че крайните Brix степени на биофермента не трябва да надвишават 24, това се основава на факта, че на всеки 2 Brix градуса се произвежда един процент алкохол. Процентите над 12% от алкохола инхибират микробиологичното развитие в процеса на ферментация. Според Borrad (1988) етанолът е 4 или 5 пъти по-инхибиторен от захарта, така че може да се счита, че разработването на биофермент е процес, много подобен на разработването на вино, горепосочените концепции трябва да се прилагат, за да се осигури успех на процеса.
2.3 БИОЛОГИЯ НА АНАЕРБНАТА ФЕРМЕНТАЦИЯ.
Като се има предвид, че биохимичният процес за получаване на биоферменти е анаеробен процес на ферментация, важно е да се подчертаят и обсъдят микробиологичните аспекти на процеса. По този начин могат да се разширят необходимите критерии за правилна интерпретация на различните резултати, получени при микробиологичните анализи.
От всички живи микроорганизми, които съществуват на планетата, само няколко са строго анаеробни. Обикновено този тип микроорганизми живеят в среда, в която липсва кислород или че присъствието на този елемент е минимално, например в почви или дълбоки води или в морски тини. Въпреки че има малко анаеробни организми, те извършват биохимични процеси с изключително значение за човека. Например, те са способни да извличат енергия от глюкоза и други хранителни молекули в отсъствието на кислород, което води до различни продукти с изключително значение, като много от веществата, съдържащи се в биоферментите (Alberl и Lehninger 1975). Според Frazier и Westhoff (1991) е важно да се отбележи, че някои микроорганизми, считани за аеробни, могат да се размножават по несигурен начин при анаеробни условия. Това ни позволява да заключим, че биоферментът, въпреки че е произведен при анаеробни условия, е продукт, който, когато се прилага в полето, е отговорен и за инокулиране на аеробни микроорганизми.
Трябва да се отбележи, че има голям брой микроорганизми, които могат да се адаптират както към аеробни, така и към анаеробни условия. Тези видове микроорганизми се наричат факултативни. Те се характеризират с възможността да поемат енергия от глюкоза при анаеробни условия, чрез същия тип биохимичен механизъм, който използва строго анаеробни микроорганизми. Този процес е известен като анаеробна ферментация.