З виготовленням харчових продуктів та напоїв пов'язані самі найстаріші біотехнології. Виробництво хліба, сиру, йогурту, оцту та алкогольних напоїв, таких як пиво і вино, існує вже тисячі років і відоме здоісторичних часів. У Старому Завіті є багато згадок про вино (римляни пили пиво і вино). Відомо, що 4000 років до н.е. древні єгиптяни варили пиво і при виготовленні хліба використовували дріжджі, щоб піднімалося тісто. У певному сенсі до біотехнології можна віднести схрещування тварин і рослин з метою отримання продуктів харчування і сільське господарство, яке нараховує вже понад 10 000 років.

У даній статті ми розглянемо не тільки новіпідходи до деяких з цих старих технологій, а й нові методи виробництва харчових продуктів.

Дріжджі - Це одноклітинний гриб. Дріжджі широко поширені в природі, і не важко уявити собі, як були відкриті способи приготування дріжджового тіста або зброджування цукру з утворенням спирту, хоча реальні причини процесів могли залишатися незрозумілими. Тільки в XIX в. Луї Пастер вперше показав,що причиною бродіння є активність мікроорганізмів.

Хліб

Хліб печуть з борошна, яку отримують з перемелених насіння хлібних злаків, найчастіше з пшениці. Борошно - це головним чином крохмаль (біла частина насіння), який є запасним поживним речовиною і в нормі витрачається при проростанні насіння. Присутні в насінні ферменти частково розщеплюютькрохмаль до Сахаров, таких як мальтоза і глюкоза. Щоб підвищити вміст цукру, можна додати амілазу з грибів, яка розщеплює крохмаль. Дріжджі використовують цукру в якості джерела енергії в процесі дихання. В результаті як аеробного, так і анаеробного дихання утворюється вуглекислий газ. Пухирці газу затримуються в теплому тесті, змушуючи його підніматися. Цей етап називається заквашуванням тесту. Виділено штами дріжджів Saccharomyces cerevisiae, які утворюють дуже багатовуглекислого газу. В процесі анаеробного бродіння утворюється також спирт, який випаровується в процесі випічки, наступного за закваскою.

Пиво

Найстаршим виробництвом, В якому використовується ферментація, є пивоваріння. Пиво варять з ячмінного зерна, якому попередньо дають прорости, щоб крохмаль перетворився на цукор, наприклад в мальтозу. Цей процес називається солодження. Для прискорення цього процесу, а також для більш точного його регулювання використовують гібереліни. Крім того, щоб збільшити кількість утворюється цукру, додають ряд інших ферментів, наприклад амілазу. Це в свою чергу призводить до підвищеного утворення спирту. У суміші присутній також азот, який виділяється при розщепленні білків.

Проростання насіння зупиняють, повільно нагріваючи їх приблизно до 80 ° С, однак при приготуванні «солоду», який використовують на наступних етапах виробництва, прогрівання проводять при більш низьких температурах. Від температури прогрівання залежить аромат і колір пива. Потім насіння розмелюють і занурюють у гарячу воду, щоб екстрагувати цукру. До отриманого таким чином водному екстракту, або солодового сусла, додають хміль, що надає пиву гіркуватий смак і запобігає зростання бактерій. Сусло концентрують кип'ятінням і, попередньо видаливши хміль, охолоджують до температури, при якій відбувається бродіння. Потім сусло поміщають в ферментер для періодичного культивування і додають пивні дріжджі, які зазвичай залишаються від попередньої ферментації. Найчастіше використовують два види дріжджів: Saccharomyces cerevisiae та Saccharomyces carlshergensis. Останній використовується при виготовленні більш легких сортів пива. Бродіння відбувається в анаеробних умовах. В процесі бродіння цукор перетворюється на спирт і двоокис вуглецю, як і при виготовленні хліба. Через 2-5 добу вміст спирту сягає 35-8% (найчастіше 35-5%).

Дріжджі, Які традиційно використовуються при виготовленні легких сортів пива, зазвичай ростуть в нижній частині ферментера і називаються низовими дріжджами, тоді як верхові дріжджі, які використовуються при виготовленні міцних сортів пива з високим вмістом алкоголю, піднімаються до поверхні. Однак зараз у виробництві міцних сортів пива використовуються нові штами пивних дріжджів, які також є низовими дріжджами, тому один і той же ферментер не може служити для отримання відразу двох сортів пива. Після закінчення процесу бродіння дріжджі відокремлюють від пива.

Вино

Джерелом цукру для бродіння, Що триває кілька днів, є виноград. Смак вина визначається як сортом винограду, так і штамом дріжджів, що використовується в процесі бродіння. Червоні вина набувають свій колір за рахунок шкірки, яка не видаляється перед початком бродіння. При виготовленні білого вина вінофадную шкірку, як правило, викидають. Зараз віддають перевагу використовувати комерційні штами дріжджів, які більш надійні в порівнянні з дикими. Зібраний виноград давлять, і в утворюється при цьому «мусті» починається бродіння. Іноді вино може піддаватися другого бродіння за участю молочнокислих бактерій, при цьому яблучна кислота перетворюється в молочну кислоту і двоокис вуглецю. Кислотність вина при цьому знижується.