Bakteriális poliészter fermentáció. Az élelmiszerek fermentációja és jelentősége

Kedves Barátaim! Szeretnénk megosztani veletek egy rövid részletet a "Wild Fermentation: The Flavor, Nutrition and Craft of Live-Culture Foods, 2nd Edition" (2. kiadás) című könyvből.

A könyv szerzője "az amerikai kulináris szcéna rocksztárja" - a New York Times szerint autodidakta, antiglobalista, lefelé váltó és nyíltan meleg - Elix Katz Sándor. Ez a könyv, amint azt valószínűleg már sejtette, számos elegáns kulináris "dohányzóasztalra való könyv" közül esik ki (ahogy az angolszász világban szokás nevezni súlyos és színes köteteket, amelyek célja, hogy ráfeküdjenek. az asztal a nappaliban, és inkább legyen dekorációs elem, mint tudásforrás) ...

A könyvben található fényképek külön említést érdemelnek: rájuk nézve az a benyomásom támad, mintha egészen véletlenül kerültek elő. De ez a könyv valóban tele van egyedi információkkal: hogyan erjesztik a maniókát, sütik a nemzeti etióp süteményeket tefflisztből, a kvast Oroszországban készítik (igen, még az is!) És még sok más. Az elméleti rész az antropológia, a történelem, az orvostudomány, a táplálkozástudomány és a mikrobiológia területéről tartalmaz adatokat. A könyvben rengeteg recept található: több tematikus részre tagolódnak (erjesztett zöldségek, kenyér, bor, tejtermékek főzése).

Itt van egy nagyon laza fordítása a fermentáció előnyös tulajdonságairól szóló fejezetnek.

A fermentált élelmiszerek számos egészségügyi előnye

A fermentált élelmiszereknek szó szerint élénk ízük és élő tápanyaguk van. Ízük általában kifejezett. Gondoljon az aromás érett sajtokra, a savanyú káposztára, a sűrű fanyar miso pasztára, a gazdag nemes borokra. Természetesen elmondhatjuk, hogy egyes fermentált ételek íze nem mindenkinek való. Az emberek azonban mindig is nagyra értékelték azokat az egyedi ízeket és étvágyat ébresztő aromákat, amelyeket a baktériumok és gombák sajátítanak el az élelmiszerekben.

Gyakorlati szempontból a fermentált élelmiszerek fő előnye, hogy hosszabb a szavatossági ideje. Az erjesztési folyamatban részt vevő mikroorganizmusok alkoholt, tejsavat és ecetsavat termelnek. Mindezek a "bio-tartósítószerek" megőrzik a tápanyagokat és gátolják a kórokozó baktériumok szaporodását, így megakadályozzák az élelmiszer-készletek romlását.

A zöldségek, gyümölcsök, tej, hal és hús gyorsan megromlanak. És amikor lehetőség volt a feleslegükhöz jutni, őseink minden rendelkezésre álló eszközt bevetettek, hogy minél tovább megőrizzék az élelmiszerkészleteket. Az emberiség története során az erjesztést mindenhol alkalmazták erre: a trópusoktól az Északi-sarkvidékig.

James Cook kapitány híres 18. századi angol felfedező volt. Erőteljes tevékenységének köszönhetően jelentősen bővültek a Brit Birodalom határai. Ezenkívül Cook elismerést kapott a Londoni Királyi Társaságtól – Nagy-Britannia vezető tudományos társaságától –, amiért meggyógyította csapatát a skorbutból (a C-vitamin akut hiánya által okozott betegség).Cook azért tudta legyőzni a betegséget, mert expedíciói során nagy mennyiségű savanyú káposztát vitt a fedélzetre.(amely jelentős mennyiségű C-vitamint tartalmaz).

Felfedezésének köszönhetően Cook számos új földet fedezhetett fel, amelyek aztán a brit korona uralma alá kerültek, és megerősítették hatalmát, köztük a Hawaii-szigeteket, ahol később megölték.

A szigetek eredeti lakói, a polinézek több mint 1000 évvel Cook kapitány látogatása előtt átkeltek a Csendes-óceánon, és Hawaii-on telepedtek le. Érdekes tény, hogy az erjesztett ételek segítették őket túlélni a hosszú utakat, akárcsak Cook csapata! Jelen esetben a „poi”, a sűrű, keményítőtartalmú taro gyökérből készült zabkása, amely még mindig népszerű Hawaiin és a Csendes-óceán déli részén.

Tarot gyökér:

Kása poi taro gyökérből:

Az erjedés nemcsak a tápanyagok jótékony tulajdonságainak megőrzését teszi lehetővé, hanem segíti a szervezet felszívódását is... Sok tápanyag összetett kémiai vegyület, de az erjedés során az összetett molekulák egyszerűbb elemekre bomlanak le.

A szójababnál van példa a tulajdonságok ilyen átalakulására az erjedés során. Ez egy egyedülálló fehérjében gazdag étel. Erjedés nélkül azonban a szóját gyakorlatilag nem emészti meg az emberi szervezet (egyesek azt is állítják, hogy mérgező). Az erjedés során a szójabab összetett fehérjemolekulái lebomlanak, ennek eredményeként aminosavak képződnek, amelyeket a szervezet már képes asszimilálni. Ezzel egyidejűleg a szójababban található növényi toxinok lebontásra és semlegesítésre kerülnek. Ennek eredményeként hagyományos fermentált szójatermékeket kapunk, mint plszójaszósz, miso és tempeh.

Manapság sokan nehezen emésztik meg a tejet. Ennek oka a laktóz-tejcukor intolerancia. A fermentált tejtermékek tejsavbaktériumai a laktózt tejsavvá alakítják, ami már sokkal könnyebben felszívódik.

Ugyanez történik a gluténnel, a gabonafélék egyik fehérjével. Az indítókultúrák segítségével (ellentétben a ma pékségben leggyakrabban alkalmazott élesztős fermentációval) a bakteriális erjesztés során a gluténmolekulák lebontásra kerülnek, ill.a fermentált glutén könnyebben emészthető, mint a fermentálatlan.

Az ENSZ Élelmezésügyi és Mezőgazdasági Szervezetének szakértői szerint a fermentált élelmiszerek létfontosságú tápanyagok forrásai. A szervezet aktívan dolgozik a fermentált élelmiszerek népszerűségének növelésén szerte a világon. A Fermentációs Szervezet szerintnöveli az ásványi anyagok biológiai hozzáférhetőségét (vagyis a szervezet azon képességét, hogy egy adott anyagot asszimiláljon)jelen van a termékekben.

Bill Mollison, a The Permaculture Book of Ferment and Human Nutrition szerzője az erjesztést az "előemésztés formájának" nevezi. Az "előemésztés" bizonyos mérgező anyagokat is lebont és semlegesít az élelmiszerekben. A szójababot már említettük példaként.

A toxinok semlegesítési folyamatának másik példája azmanióka erjesztése(más néven yucca vagy manióka). Dél-Amerikában őshonos gyökérzöldség, amely később az egyenlítői Afrikában és Ázsiában alapvető élelmiszerré vált.

A manióka nagy koncentrációban tartalmazhat cianidot. Ennek az anyagnak a szintje nagymértékben függ a talaj típusától, amelyen a gyökérnövény nő. Ha nem semlegesíti a cianidot, akkor a maniókát nem lehet enni: egyszerűen mérgező. A toxin eltávolítására gyakran szokásos áztatást alkalmaznak: ehhez a hámozott és durvára vágott gumókat körülbelül 5 napig vízbe helyezik. Ez lehetővé teszi a cianid lebontását, és a manióka nemcsak biztonságossá teszi a fogyasztást, hanem megőrzi a benne lévő hasznos anyagokat is.

Manióka gyökér betakarítása:

Különféle típusú fermentált szójapaszta adalékanyagokkal:

De nem minden élelmiszerben lévő méreg olyan veszélyes, mint a cianid. Például a gabonafélék, hüvelyesek (és diófélék – a szerk.) únfitinsav... Ennek a savnak vancink, kalcium, vas, magnézium és egyéb ásványi anyagok megkötésének képessége... Ennek eredményeként ezek az ásványi anyagok nem szívódnak fel a szervezetben. A gabonafélék előáztatással történő erjesztése lebontja a fitinsavat, és ezáltal növeli a gabonafélék, hüvelyesek és diófélék tápértékét.

Vannak más potenciálisan mérgező anyagok is, amelyek fermentációval mérsékelhetők vagy semlegesíthetők. Ezek közé tartoznak a nitritek, a hidrogén-cianid, az oxálsav, a nitrozaminok, a lektinek és a glükozidok.

Az erjedés nemcsak a "növényi" méreganyagokat bontja le, hanem új tápanyagokat is eredményez.
Tehát életciklusa soránstarter kultúra baktériumok termelnek B-vitaminokat, köztük folsavat (B9), riboflavint (B2), niacint (B3), tiamint (B1) és biotint (B7, H)... Ezenkívül az enzimeket gyakran B12-vitamin termelésének tulajdonítják, amely nem található meg a növényi élelmiszerekben. Ezzel a nézőponttal azonban nem mindenki ért egyet. Van egy olyan változat, amely szerint a fermentált szójababban és zöldségben található anyag valójában csak bizonyos tekintetben hasonlít a B12-vitaminhoz, de ennek nincs meg a hatóanyaga. Ezt az anyagot "pszeudovitaminnak" nevezik B12-nek.

Az erjedés során keletkező egyes enzimekviselkednek antioxidánsok, vagyis az emberi szervezet sejtjeiből eltávolítják a szabad gyököket, melyeket a rákos sejtek előfutárainak tekintenek.

A tejsavbaktériumok (melyek különösen a kovászos kenyérben, valamint joghurtokban, kefirben és más erjesztett tejtermékekben találhatók meg – a szerk.) Segítik a sejt normál működéséhez létfontosságú Omega-3 zsírsavak termelődését. az emberi test sejtjeinek membránja és az immunrendszer.

A zöldségek fermentációja során izotiocianátok és indol-3-karbinol keletkeznek. Úgy gondolják, hogy mindkét anyag rendelkezik rákellenes tulajdonságait.

A "természetes táplálék-kiegészítők" árusai gyakran "büszkék" arra, hogy "termesztésük során nagy mennyiségű hasznos természetes anyag keletkezik". Ilyen például a szuperoxid-diszmutáz vagy a GTF-króm (a króm egy olyan fajtája, amelyet az emberi szervezet könnyebben felszív, és segít fenntartani a normál vércukorszintet), vagy méregtelenítő vegyületek: glutation, foszfolipidek, emésztőenzimek és béta 1, 3 glükán. Hogy őszinte legyek, egyszerűen (a könyv szerzője) elveszik az érdeklődésem a beszélgetés iránt, amikor ilyen áltudományos tényeket hallok. Molekuláris elemzés nélkül teljesen meg lehet érteni, mennyire hasznos egy termék.

Bízzon az ösztöneiben és az ízlelőbimbóiban. Hallgass a testedre: hogyan érzed magad egy adott termék elfogyasztása után. Kérdezd meg, mit mond erről a tudomány. A kutatási eredmények megerősítik, hogy az erjesztés növeli az élelmiszerek tápértékét.

Talán,A fermentált élelmiszerek legnagyobb előnye éppen az erjesztési folyamatot végző baktériumokban rejlik. Úgy is hívják probiotikumok. Sok fermentált élelmiszer kompakt mikroorganizmus-kolóniákat tartalmaz: ezek a telepek sokféle baktériumot tartalmaznak. A tudósok csak most kezdik megérteni, hogy a baktériumkolóniák hogyan befolyásolják bélrendszerünk mikroflórájának működését.A fermentált élelmiszerekben lévő mikroorganizmusok kölcsönhatása az emésztőrendszerünkben lévő baktériumokkal javíthatja az emésztőrendszer és az immunrendszer működését, az egészség és az általános jólét pszichológiai vonatkozásai.

Azonban nem minden fermentált étel marad "életben", mire az asztalunkra kerül. Némelyikük természeténél fogva nem tartalmazhat élő baktériumokat. A kenyeret például magas hőmérsékleten kell sütni, és nem szolgálhat prebiotikumforrásként (a kenyér előnyeinek szempontjai eltérőek, ebben a cikkben nem vesszük figyelembe). És ez a benne lévő összes élő szervezet halálához vezet.

A fermentált termékek nem igényelnek hasonló elkészítési módot, fogyasztásuk akkor javasolt, ha még élő baktériumokat tartalmaznak, vagyis hőkezelés nélkül (orosz valóságunkban savanyú káposzta, uborka: áztatott vörösáfonya, alma, szilva; különböző típusú élő kvas; teagomba ital; pasztörizálatlan élő szőlőborok; nem pasztőrözött tejtermékek, amelyek rövid szavatossági idejűek, például kefir, erjesztett sült tej, acidophilus, cser, joghurt, kumis; tanyasi sajtok stb., szerk.). És ebben a formában a fermentált élelmiszerek a leghasznosabbak.

Savanyú káposzta, ecetes alma:

Olvassa el figyelmesen a termékek címkéit. Ne feledje, hogy sok, az üzletekben árusított fermentált élelmiszer pasztőrözésen vagy más hőkezelésen megy keresztül. Ez meghosszabbítja az eltarthatóságot, de elpusztítja a mikroorganizmusokat. A fermentált élelmiszerek címkéjén gyakran szerepel az „élő kultúrákat tartalmaz” kifejezés. Ez a felirat azt jelzi, hogy a végtermékben még élő baktériumok vannak jelen.

Sajnos olyan időket élünk, amikor az üzletek nagyrészt tömegfogyasztók számára készült félkész termékeket árulnak, és az ilyen termékekben nehéz élő baktériumokat találni. Ha igazán "élő" fermentált ételeket szeretne látni az asztalán, kutakodnia kell, vagy magának kell főznie.

Az „élő” táplálékkal ellátott élelmiszerek jótékony hatással vannak az emésztőrendszer egészségére. Ezért hatékonyak a hasmenés és a vérhas kezelésében. Az élő baktériumokat tartalmazó élelmiszerek segíthetnek a csecsemőhalandóság elleni küzdelemben.

Tanzániában végeztek egy tanulmányt, amely a csecsemőhalandósági rátát vizsgálta. A tudósok megfigyeltek olyan csecsemőket, akiket az elválasztás után különböző tápszerekkel etettek. Egyes gyerekeket erjesztett gabonafélékből, másokat közönséges zabkásával etettek.

Az erjesztett zabkásával etetett csecsemőknél feleannyi volt a hasmenés, mint azoknál, akik nem erjesztett zabkását ettek. Ennek az az oka, hogy a tejsavas fermentáció gátolja a hasmenést okozó baktériumok szaporodását.

Egy másik tanulmány a Nutrition folyóiratban jelent meg. Táplálás), gazdag bélmikroflóra segít megelőzni az emésztőrendszeri betegségek kialakulását. A tejsavbaktériumok "küzdenek a potenciális kórokozók ellen, hogy a bélnyálkahártya sejtjeiben lévő receptorokhoz kapcsolódjanak". Így a betegségek az „ökoimmunitás” segítségével kezelhetők.

Magát a szót persze nem könnyű kiejteni. De továbbra is szeretem az "ökoimmun táplálkozás" kifejezést. Ez azt jelenti, hogy az immunrendszer és a szervezet bakteriális mikroflórája teljes egészében működik.

A bakteriális ökoszisztéma különféle mikroorganizmusok kolóniáiból áll. Egy ilyen rendszert pedig meghatározott étrenddel lehet létrehozni és fenntartani. Az élő baktériumokban gazdag élelmiszerek fogyasztása az egyik módja annak, hogy a szervezet bakteriális ökoszisztémát építsen fel.

Áztatott vörösáfonya, szilva:

Tea gomba:

A fent említett könyv több díjat is kapott. Rajta kívül Katz bibliográfiájában:

A Kombucha nagy könyve

A gyomok vad bölcsessége

Art természetes sajtkészítés

A Revolution Will Not Be Microvaved: Amerika földalatti élelmiszermozgalmain belül.

Link az Amazonon található könyvhöz: https://www.amazon.com/gp/product/B01KYI04CG/ref=kinw_myk_ro_title

________________________________________ _________

Fermentált élelmiszertermék ütemben - hasznos tulajdonságok és alkalmazás

Tempe (angolul Tempeh) szójababból készült fermentált élelmiszertermék.

Készítmény

A Tempeh népszerű Indonéziában és Délkelet-Ázsia más országaiban. A tempeh készítési folyamata hasonló a sajtok erjesztésének folyamatához. A Tempeh egész szójababból készül. A szójababot megpuhítják, majd felnyitják vagy meghámozzák és megfőzik, de nem főzik meg. Ezután oxidálószert (általában ecetet) és a jótékony baktériumokat tartalmazó starter kultúrát adunk hozzá. Ezeknek a baktériumoknak a hatására erjesztett termék keletkezik, amelynek összetett illata van, mint a dióé, a húsé vagy a gombáé, és íze a csirkéhez hasonlít.

Alacsony hőmérsékleten vagy fokozott szellőzés esetén a Tempeh felszínén néha spórák jelennek meg ártalmatlan szürke vagy fekete foltok formájában. Ez normális, és nem befolyásolja a termék ízét és illatát. A kész minőségi tempehnek enyhe ammónia szaga van, de ez az illat nem lehet túl erős.

A tempeh-et általában körülbelül 1,5 cm vastag brikettben állítják elő, a tempe romlandó kategóriába tartozik, és nem tárolható sokáig, ezért Ázsián kívül nehéz megtalálni.

Hasznostulajdonságait és alkalmazás

Indonéziában és Srí Lankán a tempeh-t alapvető élelmiszerként fogyasztják. A Tempeh fehérjében gazdag. A gyártási folyamat során végzett fermentációnak köszönhetően a tempeh fehérje könnyebben emészthető és felszívódik a szervezet számára. A Tempeh jó élelmi rostforrás, mint nagy mennyiségű élelmi rostot tartalmaz, ellentétben a tofuval, amely rosthiányos.

Leggyakrabban a darabokra vágott tempeh-et növényi olajban sütik más termékek, szószok és fűszerek hozzáadásával. Néha a tempeh-t előre áztatják pácban vagy sózott szószban. Elkészítése egyszerű: mindössze néhány percet vesz igénybe. A hússzerű szerkezet lehetővé teszi a tempeh használatát hús helyett hamburgerben vagy csirke salátában.

A kész tempeh-t körethez, levesekhez, pörköltekhez vagy sült ételekhez, vagy külön ételként tálaljuk. Alacsony kalóriatartalma miatt a tempeh diétás és vegetáriánus ételként is használatos.

Összetett

A Tempeh számos, a fermentált élelmiszerekre jellemző jótékony mikroorganizmust tartalmaz, amelyek elnyomják a betegséget okozó baktériumokat. Ezenkívül fitátokat is tartalmaz, amelyek megkötik a radioaktív elemeket és eltávolítják azokat a szervezetből. A tempeh, mint minden szójaétel, nagyon gazdag fehérjében és élelmi rostokban. A tempeh gyártási folyamatban használt gombakultúra olyan baktériumokat tartalmaz, amelyek B12-vitamint termelnek, ami gátolja a radioaktív kobalt felszívódását.

Érdekes tény

A Tempeh a többi szójatermékhez hasonlóan nem illik minden állati fehérjetermékhez és állati zsírokhoz, de a halakhoz és a tenger gyümölcseihez jól passzol. Ne egyen szójatermékeket más hüvelyesekkel.

Kalória arány

Kalóriatartalom tempója - 90 és 150 közöttkcal 100 g termékben, az elkészítési módtól függően.

Biopolimerek

Általános információ
A biopolimereknek két fő típusa van: az élő szervezetekből származó polimerek és a megújuló erőforrásokból származó, de polimerizációt igénylő polimerek. Mindkét típust bioműanyagok előállítására használják. Az élő szervezetekben jelenlévő vagy az általuk létrehozott biopolimerek szénhidrátokat és fehérjéket (fehérjéket) tartalmaznak. Használhatók műanyagok kereskedelmi célú előállítására. Példák:

Élő szervezetekben létező/létrehozott biopolimerek

Biopolimer	Természetes forrás	Jellegzetes
Poliészterek	Baktériumok	Ezeket a poliésztereket bizonyos típusú baktériumok által termelt természetes kémiai reakciók útján állítják elő.
Keményítő	Gabona, burgonya, búza stb.	Az ilyen polimer a szénhidrogének növényi szövetekben való tárolásának egyik módja. Glükózból áll. Az állati szövetekben hiányzik.
Cellulóz	Fa, pamut, gabona, búza stb.	Ez a polimer glükózból áll. Ez a sejtmembrán fő összetevője.
Szója fehérje	Szójababok	A szójanövényekben található fehérje.

A megújuló természeti erőforrásokból származó molekulák polimerizálhatók biológiailag lebomló műanyagok előállításához.

Eszik természetes források műanyagokká polimerizálva

Biopolimer	Természetes forrás	Jellegzetes
Tejsav	Cékla, gabona, burgonya stb.	Cukortartalmú nyersanyagok, például répa fermentálásával és gabonafélékből, burgonyából vagy más keményítőforrásból származó keményítő feldolgozásával állítják elő. Polimerizálva politejsav, a műanyagiparban használt polimer előállítására.
Trigliceridek	Növényi olajok	Ezek alkotják az összes növényi és állati sejtet alkotó lipidek többségét. A növényi olajok a trigliceridek egyik lehetséges forrása, amely műanyagokká polimerizálható.

Két módszert alkalmaznak a műanyagok növényekből történő előállítására. Az első módszer erjesztésen alapul, a második pedig magát a növényt használja fel műanyag készítésére.

Erjesztés
A fermentációs folyamat mikroorganizmusokat alkalmaz a szerves anyagok lebontására oxigén hiányában. A modern hagyományos eljárások génmanipulált mikroorganizmusokat használnak, amelyeket kifejezetten az erjesztés körülményeihez terveztek, és olyan anyagot, amelyet a mikroorganizmus lebont. Jelenleg kétféle megközelítés létezik a biopolimerek és a bioműanyagok előállítására:
- Bakteriális poliészter fermentáció: Az erjesztés során a ralstonia eutropha baktériumok vesznek részt, amelyek a betakarított növények, például a szemek cukrait használják fel saját sejtfolyamataik táplálására. Az ilyen eljárások mellékterméke egy poliészter biopolimer, amelyet ezt követően a baktériumsejtekből vonnak ki.
- Tejsavas fermentáció: A tejsavat cukorból fermentációs módszerrel állítják elő, hasonlóan a poliészter polimerek baktériumok felhasználásával történő közvetlen előállításához. Ebben a fermentációs folyamatban azonban a melléktermék a tejsav, amelyet azután hagyományos polimerizációs eljárással dolgoznak fel politejsav (PLA) előállítására.

Műanyagok növényekből
Az üzemek nagy potenciállal rendelkeznek arra, hogy műanyaggyárakká váljanak. Ez a potenciál a genomika segítségével maximalizálható. Az így létrejövő géneket olyan technológiák segítségével juttathatjuk be a gabonába, amelyek lehetővé teszik új, egyedi tulajdonságokkal rendelkező műanyagok kifejlesztését. Ez a géntechnológia lehetőséget adott a tudósoknak az Arabidopsis thaliana növény létrehozására. Enzimeket tartalmaz, amelyeket a baktériumok a műanyagok előállításához használnak fel. A baktériumok műanyagot hoznak létre a napfény energiává alakításával. A tudósok az ezt az enzimet kódoló gént átvitték a növénybe, lehetővé téve a növény sejtfolyamataiban a műanyagtermelést. A betakarítás után a műanyagot oldószer segítségével kiengedik a növényből. A kapott folyadékot desztilláljuk, hogy az oldószert elválassza a kapott műanyagtól.

Biopolimer piac

A szintetikus polimerek és a biopolimerek közötti szakadék áthidalása
Az összes műanyag mintegy 99%-át főbb nem megújuló energiaforrásokból állítják elő vagy nyerik, ideértve a földgázt, a benzint, a kőolajat, a szént, amelyeket a műanyagok gyártásában, valamint nyersanyagként és energiaforrásként használnak fel. A mezőgazdasági anyagokat egykor a műanyaggyártás alternatív alapanyagának tekintették, de több mint egy évtizede alulmúlták a fejlesztők elvárásait. A mezőgazdasági alapanyagokból előállított műanyagok felhasználásának fő akadálya azok költsége és korlátozott funkcionalitása (a keményítőtermékek nedvességre való érzékenysége, a polioxibutirát ridegsége), valamint a speciális műanyagok előállítása során a rugalmasság hiánya.

Tervezett CO2-kibocsátás

Különböző tényezők kombinációja, a megugró olajárak, a megújuló erőforrások iránti világszerte növekvő érdeklődés, az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásával kapcsolatos növekvő aggodalmak és a hulladékártalmatlanításra való különös figyelem felkeltette az érdeklődést a biopolimerek és előállításuk hatékony módjai iránt. A termesztő és feldolgozó üzemek új technológiái segítenek csökkenteni a bioműanyagok és a szintetikus műanyagok közötti költségkülönbséget, valamint javítják az anyagok tulajdonságait (például a Biomer fejleszti a PHB (polihidroxi-butirát) megnövelt olvadékszilárdságú formáit extrudált fóliákhoz). A növekvő környezetvédelmi aggodalmak és jogalkotási szintű ösztönzők, különösen az Európai Unióban, felkeltették az érdeklődést a biológiailag lebomló műanyagok iránt. A Kiotói Jegyzőkönyv alapelveinek megvalósítása szükségessé teszi a biopolimerek és szintetikus anyagok energiaköltségek és CO2-kibocsátás összehasonlító hatékonyságának kiemelt figyelembe vételét is. (A Kiotói Jegyzőkönyv értelmében az Európai Közösség a 2008-2012-es időszakra vállalja, hogy az üvegházhatású gázok légkörbe történő kibocsátását az 1990-es szinthez képest 8%-kal, Japán pedig 6%-kal csökkenti.
Becslések szerint a keményítő alapú műanyagok tonnánként 0,8-3,2 tonna CO2-t takaríthatnak meg egy tonna fosszilis eredetű műanyagokhoz képest, ez a tartomány a műanyagokban használt kőolajalapú kopolimerek arányát tükrözi. Az olajszemcséken alapuló alternatív műanyagok esetében a repceolajból készült poliol tonnánként 1,5 tonnára becsülik az üvegházhatást okozó gázok szén-dioxid-egyenértékének csökkentését.

Biopolimer világpiac
A következő tíz évben a globális műanyagpiac gyors növekedése várhatóan folytatódni fog az elmúlt ötven évben. Az előrejelzések szerint 2010-ben 24,5 kg-ról 37 kg-ra nő az egy főre jutó műanyag-fogyasztás a világon. Ezt a növekedést elsősorban az Egyesült Államok, Nyugat-Európa és Japán határozza meg, azonban a délkeleti és keleti országok aktív részvétele Európa várhatóan Ázsia és India, amelyek a meghatározott időszakban a műanyagfogyasztás világpiacának mintegy 40%-át teszik ki. A globális műanyagfelhasználás is várhatóan a mai 180 millió tonnáról 258 millió tonnára növekszik 2010-ben, miközben minden polimerkategória jelentős növekedésen megy keresztül, mivel a műanyagok továbbra is kiszorítják a hagyományos anyagokat, például az acélt, a fát és az üveget. Egyes szakértői becslések szerint ebben az időszakban a bioműanyagok szilárdan elfoglalhatják a teljes műanyagpiac 1,5-4,8%-át, ami mennyiségileg 4-12,5 millió tonna lesz, a fejlesztés és a kutatás technológiai szintjétől függően. az új bioműanyagok, polimerek területén. A Toyota vezetése szerint 2020-ra a globális műanyagpiac ötödét a bioműanyagok fogják elfoglalni, ami 30 millió tonnának felel meg.

Biopolimer marketingstratégiák
A hatékony marketingstratégia kidolgozása, finomítása és alkalmazása a legfontosabb lépés minden olyan vállalat számára, amely jelentős biopolimer-befektetést tervez. A biopolimer ipar garantált fejlődése és növekedése ellenére vannak bizonyos tényezők, amelyeket nem lehet figyelmen kívül hagyni. A következő kérdések határozzák meg a biopolimerek marketingstratégiáját, előállításukat és kutatási tevékenységüket ezen a területen:
- Piaci szegmens kiválasztása (csomagolás, mezőgazdaság, autóipar, építőipar, célpiacok). A továbbfejlesztett biopolimer-feldolgozási technológiák hatékonyabb szabályozást tesznek lehetővé a makromolekuláris szerkezetek felett, ami lehetővé teszi, hogy a „fogyasztói” polimerek új generációi versenyezzenek a drágább „speciális” polimerekkel. Ezenkívül az új katalizátorok rendelkezésre állásával és a polimerizációs folyamat jobb szabályozásával a speciális polimerek új generációja jelenik meg, amelyeket funkcionális és szerkezeti célokra terveztek, és új piacokat generálnak. Ilyenek például a fogászatban és a sebészetben az orvosbiológiai implantátumok alkalmazásai, amelyek gyorsan felgyorsulnak.
- Alaptechnológiák: fermentációs technológiák, növénytermesztés, molekuláris tudomány, nyersanyagok előállítása, energiaforrások vagy mindkettő, géntechnológiával módosított vagy módosítatlan élőlények felhasználása az erjesztési és biomassza-előállítás folyamatában.
- A kormányzati politika és általában a jogi környezet támogatásának mértéke: Az újrahasznosított műanyagok bizonyos mértékig versenyeznek a biológiailag lebomló polimerekkel. A környezetvédelemmel és az újrahasznosítással kapcsolatos kormányzati szabályozások és törvények pozitív hatással lehetnek a különféle polimerek műanyagok értékesítésének növekedésére. A Kiotói Jegyzőkönyvben vállalt kötelezettségek teljesítése valószínűleg növeli bizonyos bioalapú anyagok iránti keresletet.
- Az ellátási lánc fejlesztése a széttöredezett biopolimer iparban és a méretgazdaságosság kereskedelmi előnyei a magasabb áron értékesíthető termékek tulajdonságainak javításával szemben.

Biológiailag lebomló és nem kőolaj alapú polimerek

Alacsony környezeti hatású műanyagok
A biológiailag lebomló polimerek három csoportja van a piacon. Ezek a PHA (fitohemagglutinin) vagy PHB, a polilaktidok (PLA) és a keményítő alapú polimerek. A biológiailag lebomló műanyagok területén kereskedelmi forgalomban lévő egyéb anyagok a lignin, cellulóz, polivinil-alkohol és poli-e-kaprolakton. Számos gyártó gyárt biológiailag lebomló anyagok keverékeit, akár ezen anyagok tulajdonságainak javítása, akár a gyártási költségek csökkentése érdekében.
A technológiai paraméterek javítása és az ütőszilárdság növelése érdekében a PHB-t és kopolimereit számos különböző tulajdonságú polimerrel keverik össze: biológiailag lebomló vagy nem lebomló, amorf vagy kristályos, eltérő olvadási és üvegesedési hőmérséklettel. A keverékeket a PLA tulajdonságainak javítására is használják. A hagyományos PLA nagyjából ugyanúgy viselkedik, mint a polisztirol, törékenységet és csekély szakadási nyúlást mutat. De például a Novamont (korábban Eastman Chemical) által gyártott, biológiailag lebomló poliészter alapú kőolajtermék 10-15%-os Eastar Bio hozzáadása jelentősen növeli a viszkozitást és ennek megfelelően a hajlítási modulust, valamint a szívósságot is. A biológiai lebonthatóság javítása érdekében a költségek csökkentése és az erőforrások megőrzése mellett lehetséges a polimer anyagok természetes termékekkel, például keményítőkkel való keverése. A keményítő egy félkristályos polimer, amely a növényi anyagtól függően eltérő arányban amilázból és amilopektinből áll. A keményítő vízben oldódik, és a kompatibilizátorok használata kritikus fontosságú lehet az anyag sikeres keveréséhez hidrofób polimerekkel, amelyek egyébként nem kompatibilisek.

A bioműanyagok tulajdonságainak összehasonlítása a hagyományos műanyagokkal

A PLA és keményítő alapú műanyagok összehasonlítása hagyományos kőolaj alapú műanyagokkal
Tulajdonságok (egységek)	LDPE	PP	PLA	PLA	Keményítő alap	Keményítő alap
Fajsúly ​​(g/cm2)	<0.920	0.910	1.25	1.21	1.33	1.12
Szakítószilárdság (MPa)	10	30	53	48	26	30
Szakítószilárdság (MPa)	-	30	60	-		12
Szakító modulus (GPa)	0.32	1.51	3.5	-	2.1-2.5	0.371
Szakító nyúlás (%)	400	150	6.0	2.5	27	886
Vágott Izod Erősség (J/m)	Nincs szünet	4	0.33	0.16	-	-
Hajlítási modulus (GPa)	0.2	1.5		3.8	1.7	0.18

PHB tulajdonságok a hagyományos műanyagokhoz képest

A biomer PHB tulajdonságai a PP-hez, PS-hez és PE-hez képest
	Szakítószilárdság	Szakadási nyúlás Shore A	Modul
Biomer P226	18	-	730
15-20	600	150-450
Biomer L9000	70	2.5	3600
PS	30-50	2-4	3100-3500

Az összehasonlító költségeket tekintve a meglévő kőolaj alapú műanyagok olcsóbbak, mint a bioműanyagok. Például az ipari és orvosi minőségű, nagy sűrűségű polietilén (HDPE), amelyet szintén a csomagolásban és a fogyasztási cikkekben használnak, fontonként 0,65 és 0,75 dollár között mozog. Az alacsony sűrűségű polietilén (LDPE) ára 0,75-0,85 dollár fontonként. A polisztirol (PS) 0,65 és 0,85 dollár között mozog fontonként, a polipropilének (PP) átlagosan 0,75-0,95 dollárt, a polietilén-tereftalátokat (PET) pedig 0,90 és 1,25 dollár között mozognak fontonként. Hozzájuk képest a polilaktid műanyagok (PLA) 1,75-3,75 dollár fontonként, a keményítőből nyert polikaprolaktonok (PCL) 2,75-3,50 dollár kilogrammonként, a polioxibutirátok (PHB) - 4,75-7,50 dollár fontonként. Jelenleg az összesített összehasonlító árakat figyelembe véve a bioműanyagok 2,5-7,5-szer drágábbak, mint a hagyományos kőolaj alapú műanyagok. Ezek költsége azonban még öt évvel ezelőtt is 35-100-szor magasabb volt, mint a meglévő fosszilis tüzelőanyagokon alapuló, nem megújuló egyenértékűek.

Polilaktid (PLA)
A PLA egy tejsavból készült, biológiailag lebomló hőre lágyuló műanyag. Vízálló, de nem bírja a magas hőmérsékletet (>55 °C). Mivel vízben nem oldódik, a tengeri környezetben lévő mikrobák CO2-ra és vízre is lebonthatják. A műanyag hasonló a tiszta polisztirolhoz, jó esztétikai tulajdonságokkal rendelkezik (fényesség és átlátszóság), de túl szívós és törékeny, és a legtöbb gyakorlati alkalmazáshoz módosításra szorul (azaz rugalmasságát lágyítók növelik). A legtöbb hőre lágyuló műanyaghoz hasonlóan ez is feldolgozható szálakká, melegen alakított vagy fröccsöntött fóliákká.

Polilaktid szerkezet

A gyártási folyamat során a gabonát általában először őrlik keményítő előállítására. Ezután a keményítő feldolgozásával nyers dextrózt nyernek, amely az erjesztés során tejsavvá alakul. A tejsavat koncentrálva laktidot állítanak elő, amely egy ciklikus intermedier dimer, amelyet biopolimerek monomerjeként használnak. A laktidot vákuumdesztillációval tisztítják. Ezt követően az oldószer nélküli olvasztási eljárásban a gyűrűs szerkezetet felnyitják polimerizációhoz - így politejsav polimert kapnak.

Szakító modulus

Bevágott Izod Erő

Hajlítási modulus

Szakító nyúlás

A NatureWorks, a Cargill, az Egyesült Államok legnagyobb magántulajdonú vállalatának leányvállalata megújuló erőforrásokból polilaktid polimert (PLA) állít elő szabadalmaztatott technológia segítségével. A NatureWorks 10 éves kutatás-fejlesztésének és 750 milliós befektetésének eredményeként a Cargill Dow vegyesvállalat (ma a NatureWorks LLC 100%-os tulajdonában lévő leányvállalat) 2002-ben jött létre, évi 140 000 tonna termeléssel. A NatureWorks PLA és Ingeo védjegyekkel forgalmazott, gabonából származó polilaktidok elsősorban termikus csomagolásban, extrudált fóliákban és szálakban használatosak. A cég emellett fejleszti a fröccsöntő termékek műszaki lehetőségeit is.

PLA komposzt láda

A PLA a PET-hez hasonlóan szárítást igényel. A feldolgozási technológia hasonló az LDPE-hez. Az újrahasznosított anyagok újrapolimerizálhatók vagy őrölhetők és újra felhasználhatók. Az anyag alkalmas a teljes biokémiai lebomlásra. Eredetileg hőre lágyuló lemezek öntésére, film- és szálgyártásra használták, ma már fúvósajtolásra is használják. A PET-hez hasonlóan a gabonaalapú műanyag is lehetővé teszi különféle méretű, változatos és összetett formájú palackok előállítását, és a Biota a fúvással formázott, kiváló minőségű forrásvizes palackok nyújtására használja. Az egyrétegű NatureWorks PLA palackokat ugyanazon a fröccsöntő/fúvó berendezésen öntik, mint a PET-hez, a termelékenység feláldozása nélkül. Bár a NatureWorks PLA gátteljesítménye alacsonyabb, mint a PET, versenyezhet a polipropilénnel. Ezen túlmenően, a SIG Corpoplast jelenleg fejleszti a „Plasmax” bevonat technológiáját ezekhez az alternatív anyagokhoz, hogy növelje a záróképességét, és ezáltal bővítse alkalmazási körét. A NatureWorks anyagokból hiányzik a hagyományos műanyagok hőállósága. Már 40 °C körül kezdik elveszíteni az alakjukat, de a beszállító jelentős előrelépést tesz az új minőségek kifejlesztésében, amelyek hőállóak a kőolaj alapú műanyagokkal szemben, és így új felhasználási területekre tesznek szert az elvitelre árusított meleg ételek és italok csomagolásában, ill. mikrohullámú sütőben melegített étel.

Az olajfüggőséget csökkentő műanyagok
A polimergyártás kőolajforrásoktól való függőségének csökkentése iránti megnövekedett érdeklődés új polimerek vagy készítmények kifejlesztését is ösztönzi. Tekintettel arra, hogy egyre nagyobb szükség van a kőolajtermékektől való függőség csökkentésére, különös figyelmet fordítanak a megújuló erőforrások nyersanyagforrásként való maximalizálásának fontosságára. Jó példa erre a szójabab felhasználása a Soyol bioalapú poliol előállításához, amely a poliuretán fő nyersanyaga.
A műanyagipar évente több milliárd font töltő- és javítóanyagot használ fel. A továbbfejlesztett formulázási technológia és az új kötőanyagok a szál- és töltőanyag-terhelés növelésére ösztönzik az ilyen adalékanyagok fokozott használatát. A közeljövőben általános gyakorlattá válhat a 75 százalékos szálterhelési szint. Ez óriási hatással lesz a kőolaj alapú műanyagok használatának csökkentésére. A nagy töltetű kompozitok új technológiája nagyon érdekes tulajdonságokkal rendelkezik. A 85%-os kenaf-hőre lágyuló kompozit vizsgálatai kimutatták, hogy tulajdonságai, mint például a hajlítási modulus és a szilárdság, felülmúlják a legtöbb farészecskét, kis és közepes sűrűségű forgácslapokat, és bizonyos alkalmazásokban akár az orientált forgácslapokkal is versenyezhetnek.

A fermentáció a szerves vegyületek biokémiai, nagyon gyakran anoxikus bomlásának folyamata, amely enzimek (enzimek) részvételével megy végbe. Ennek a folyamatnak a végtermékei az egyszerűbb szerves és szervetlen vegyületek, valamint az energia. Az erjedés a légzéshez hasonló folyamat; erre épül például a baktériumok anyagcseréje, ez a fő eszköze az élethez szükséges energia beszerzésének a baktériumokban és az oxigénhiányos élethez alkalmazkodott különféle gombákban. A fermentáció az erjesztés egyik fajtája, amelyben az enzimeket kizárólag mikroorganizmusok állítják elő.

Fermentációs fajták.
A mikroorganizmusok sok különböző vegyületet, köztük cukrokat, zsírsavakat és aminosavakat tudnak fermentálni, minden esetben kissé eltérő módon. A cukrok fermentációja a leggyakoribb. Az erjedés eredményeként különféle termékek képződnek - például alkoholok vagy tejsav -, ezért különösen az alkoholos, ecetsavas, vajsavas és tejsavas fermentációt izolálják.

Hogyan történik ez?
A cukrok fermentációja következtében az egyszerű (glükóz, fruktóz) vagy összetett (maltóz, szacharóz, laktóz) cukrok etil-alkohollá és szén-monoxiddá bomlanak. A folyamat az élesztő, pontosabban a zimáz (az élesztő által kiválasztott enzimcsoport) részvételével megy végbe. Az alkoholos erjesztés mellett igen gyakori a tejsavas erjedés, melynek eredményeként tejsav képződik. Az ecetsavas erjedés során viszont az alkoholok ecetsavvá oxidálódnak, de ebben nem élesztő vesz részt, hanem speciális baktériumok (az Acetobacter családból). Az erjedés során más termékek keletkeznek, de minden esetben energia szabadul fel.

Az erjesztés és az erjesztés alkalmazása.
Az erjedés jelenségét széles körben alkalmazzák az élelmiszer-, bor-, sör- és alkoholiparban. A borerjesztést - vagyis a szőlőben és más gyümölcsökben található cukrok erjesztését - bor készítésére használják. Az élesztő fermentációs tulajdonságai a sütésben is alkalmazásra találtak, mivel az általuk termelt szén-dioxid (szén-dioxid) hatására a tészta „feljön”. Az ecetsavas erjesztést az ecet előállításához használják. A természetben elterjedt a fehérjék fermentációja, amely elősegíti a szerves maradványok lebomlását; A vajsavas fermentációt az iparban vajsav előállítására használják. A tejsavas fermentációt például tejsavtermékek előállítására és zöldségek fermentálására használják. Ezenkívül a tejsavat a cserző- és festőiparban használják.

Tudod, azt:

1. A tejsavas erjesztésnek köszönhetően van kefirünk.
2. A biológusok az erjesztést tartják az anyagcsere (anyagcsere) legősibb típusának. Valószínűleg az első élőlények éppen ezen a folyamaton keresztül kaptak energiát - elvégre abban az időben nem volt oxigén a föld légkörében.
3. A pácolt uborka szintén az erjesztési folyamatok terméke.
4. Amikor az izmok dolgoznak, egy fermentációs folyamaton is keresztülmennek - a glükóz bomlása energia felszabadulásával, amelynek egy köztes szakaszában tejsav képződik. Oxigénhiány esetén a tejsav nem bomlik le, hanem felhalmozódik az izmokban, irritálja az idegvégződéseket, és fáradtságot okoz az emberben.
5. Az alkoholos erjedés jelenségét az élelmiszeriparban alkalmazzák. Az erjesztett szőlőt (vagy más bogyót és gyümölcsöt) bor előállításához használnak.

Erjesztés- kémiai reakciók fehérjekatalizátorok bevonásával - enzimek. Általában élő sejtben fordul elő. A fermentációt gyakran összekeverik az erjesztéssel, az erjesztés csak az egyszerűbb része sok összetett fermentációs folyamatnak. Például az erjedés következtében az élesztő elszaporodik, és az élesztő által termelt enzimek hatására a cukor alkohollá alakul.

Használat

Történelmileg az erjesztés legrégebbi módszere a sörfőzés. A gabonafélék nehezen emészthető, oldhatatlan keményítőt tartalmaznak. Ezáltal a szemek nagyon hosszú ideig védettek sok baktérium ellen, ugyanakkor a keményítő hozzáférhetetlen a csíra számára. A növekvő csíra azonban olyan enzimeket termel, amelyek a keményítőt könnyen oldható és asszimilálható glükózzá alakítják. A sörfőzés során a szemeket speciálisan csíráztatják, és a malátakészítés optimális pillanatában, amikor az enzim koncentrációja magas, a csírát hevítéssel elpusztítják. Az enzim továbbra is a keményítőt cukorrá alakítja, amelyet további fermentációhoz használnak fel. Ez az enzim az amiláz, amely a keményítőt maltózzá alakítja. Az amiláz a nyálban is megtalálható, ami édes ízt ad a hosszan rágott rizsnek vagy burgonyának.

Egy másik ősi fermentációs módszer a sajtkészítés. A tej alvadásához különféle típusú tejet használnak.