Нормы содержания и применение в продуктах питания

Преимущества целлюлозного этанола

В дальнейшем, серную кислоту нужно из раствора удалить, осадив, например, известняком. Заключительная реакция сбраживания глюкозы описывается уравнением:

Улучшение эффективности процесса

Преобразование всех сахаров может значительно улучшить экономику ферментации растительной биомассы. Солома содержит около 32 % глюкозы, 19 % ксилозы и 2,4 % арабинозы. В 1 т соломы содержится 320 кг глюкозы. Полное брожение даёт около 160 кг этанола, что соответствует объему 200 л . Полная ферментация ксилозы пентозного сахара даёт дополнительно 124 л этанола на тонну соломы.

Удаление токсичных веществ

Третье различие между классическим этаноло-топливным процессом и целлюлозным этанолом заключается в токсичных веществах , которые образуются во время химической и термической предварительной обработки растительного материала (например, фурфуролы ). Эти ингибиторы повреждают микроорганизмы, используемые при брожении. Поэтому их необходимо удалять перед ферментацией, что, однако, требует дополнительных затрат.

Пищевая добавка E460

E460 Целлюлоза широко используется в пищевой промышленности как загуститель, стабилизатор и эмульгатор.

Пищевые добавки – это вещества, которые добавляются в пищу для улучшения ее вкуса, цвета, консистенции и сохранения свежести. Одной из таких добавок является E460 целлюлоза. В этой статье мы рассмотрим пользу и вред этой добавки, ее норму содержания в продуктах питания и применение в пищевой промышленности.

Производство гидролизного спирта

Гидро́лизный спи́рт (Целлюлозный этанол) — этанол, получаемый дрожжевым брожением сахароподобных веществ, полученных гидролизом целлюлозы, содержащейся в отходах лесной промышленности.

На гидролизных заводах из 1 т древесины получают до 200 л этилового спирта, что позволяет заменить 1,5 т картофеля или 0,7 т зерна. Кроме целлюлозы, в состав клеточных оболочек входят еще несколько других углеводов, известных под общим именем гемицеллюлоз, извлекаемых из клеточных оболочек 1% раствором соляной или серной кислоты при нагревании.

Читайте также:  Гбувпис ростов на дону официальный сайт дипломирование ростов на дону

История и процесс производства

В 1819 году французский химик Анри Браконно обнаружил, что целлюлоза может быть преобразована (гидролизована) в сахара с помощью серной кислоты. Этот сахар потом сбраживается до алкоголя.

В Соединённых Штатах Standard Alcohol Company открыла первый завод по производству целлюлозного этанола в Южной Каролине в 1910 году. Позже был открыт второй завод в Луизиане. Однако оба завода были закрыты после Первой мировой войны по экономическим причинам.

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 мая 2021 года; проверки требуют 25 правок.

Процесс получения этанола из древесины

Первая попытка коммерциализации процесса получения этанола из древесины была предпринята в Германии в 1898 году. Этот процесс включал использование разбавленной кислоты для гидролиза целлюлозы до глюкозы и был способен производить 7,6 литра этанола на 100 кг древесных отходов.

Скоро немцы разработали промышленный процесс, оптимизированный для выработки около 190 л этанола на тонну биомассы. Этот процесс позднее добрался до США. Кульминацией стали две коммерческие установки, работавшие на юго-востоке во время Первой мировой войны. Эти установки использовали так называемый американский процесс — одностадийный гидролиз разбавленной серной кислоты.

Хотя выходы были вдвое меньше, чем в оригинальном немецком процессе (25 галлонов США (95 л) этанола на тонну против 50), производительность американского процесса была намного выше. Падение производства пиломатериалов вынудило заводы закрыться вскоре после окончания Первой мировой войны.

Гидролиз глюкозы разбавленной кислотой

В Лаборатории лесной продукции USFS продолжалось небольшое, но постоянное исследование гидролиза глюкозы разбавленной кислотой. Во время Второй мировой войны США снова обратились к целлюлозному этанолу, на этот раз для преобразования в бутадиен для производства синтетического каучука.

Компания Vulcan Copper and Supply Company заключила контракт на строительство и эксплуатацию завода по переработке опилок в этанол. Эта установка была основана на модификациях оригинального немецкого процесса Шоллера, разработанного Лабораторией продукции USFS.

Сверхвязкий энергоемкий гель на основе нитратов целлюлозы

Химики получили сверхвязкий энергоемкий гель, который можно использовать в составе прозрачных клеев и оптических пленок для электронных устройств. Основой геля стали нитраты целлюлозы, синтезированные бактериями.

От популярной нитроцеллюлозы растительного происхождения новый материал отличается отсутствием примесей и способностью сохранять жесткую молекулярную структуру исходного вещества. Это позволило получить прозрачный гель с уникальной вязкостью.

Применение нитроцеллюлозы

Нитроцеллюлоза является энергетическим полимером и используется в ракетном топливе, бездымных снарядах, лакокрасочных материалах, пластмассах, мембранах и других продуктах.

Image

Производство нитратов бактериальной целлюлозы: новый метод

Традиционно сырье для нитроцеллюлозы получают из растений, однако на молекулярном уровне такая целлюлоза представляет собой хаотично переплетенные крупные (толщиной от 5 мкм) волокна разной длины и формы. К тому же большинство растительных источников включают примеси, содержание которых может достигать 50-60%. Поэтому сырье требует дополнительной обработки, наносящей вред окружающей среде. Единственную растительную целлюлозу с низким содержанием примесей производят из дорогого и дефицитного хлопка.

Преимущества бактериальной целлюлозы

В то же время существует альтернативный источник химически чистой целлюлозы — ее синтезируют некоторые бактерии (ацетобактерии, сарцины и другие). Кроме чистоты бактериальную целлюлозу также отличают высокие влагоудерживающие свойства, диаметр волокон 20-100 нм, упорядоченная сетчатая структура и высокая степень полимеризации — способность вещества образовывать длинные прочные цепочки макромолекул. Степень полимеризации микробной целлюлозы достигает 14000, тогда как растительной, за исключением хлопковой, не превышает 2000. Благодаря этим свойствам бактериальную целлюлозу можно применять в областях, для которых растительная не подходит, например, для синтеза нитроцеллюлозы и создания на ее основе наноразмерных энергетических полимеров.

Новый метод синтеза нитратов бактериальной целлюлозы

Химики из Института проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения РАН (Бийск) нашли способ получения нитратов бактериальной целлюлозы, которые за счет высокой степени полимеризации в процессе синтеза сохраняют жесткую молекулярную структуру. Исходное вещество, количество примесей в котором составляет лишь 0,5%, является продуктом жизнедеятельности штамма бактерий Medusomyces gisevii Sa-12. Ученые нитровали бактериальную целлюлозу двумя способами.

При традиционном, который широко используется в промышленном производстве растительной нитроцеллюлозы, сырье обрабатывали смесью серной и азотной кислот. В другом, экспериментальном, опыте реакция с концентрированной азотной кислотой проходила в присутствии хлористого метилена, который облегчает проникновение азотных соединений в целлюлозу.

Результаты и выводы исследования

Оба полученных образца после нитрования уплотнились и сохранили сетчатую структуру исходного вещества. При добавлении ацетона — универсального растворителя нитроцеллюлозы — образовались сверхвязкие прозрачные органические гели. Вязкость образцов микробного происхождения составила 1086 мПа·с и выше, тогда как этот показатель промышленной растительной целлюлозы обычно не превышает 72 мПа·с. При переворачивании вверх дном химического стакана гель из нитроцеллюлозы, полученной экспериментальным методом, оставался неподвижным. Ученые предполагают, что волокна вещества выстроили плотную и жесткую трехмерную сетку, пустоты которой заполнились ацетоном. Подобное свойство у нитратов целлюлозы обнаружено впервые, поскольку растительные образцы при добавлении ацетона формируют легкотекучий раствор.

Благодаря этим открытиям, бактериальную целлюлозу можно использовать не только в области биомедицины, но и в производстве новых материалов с пониженным воздействием на окружающую среду.

Свойства полученной нитроцеллюлозы позволяют применять ее в перспективных наукоемких областях, например, для изготовления прозрачных химически чистых синтетических клеев и оптических пленок для электронных устройств или при создании новых типов энергетических полимеров. Такой полимер может быть связующим компонентом в составе топлива и взрывчатых веществ благодаря его сверхтонкой волокнистой и более стабильной, чем у растительной нитроцеллюлозы, структуре.

Проект исследований

На следующем этапе проекта мы планируем получить смесевые образцы нитратов целлюлозы. Для этого мы в разных пропорциях смешаем сырье из двух разных источников: растительное, из плодовых оболочек овса, и бактериальное. Волокна растительной целлюлозы значительно толще, а при смешивании с бактериальной она, возможно, синергирует с ней. Это обеспечит сетчатую структуру смесевых нитратов целлюлозы, и такие материалы могут показать интересные свойства.

Руководитель проекта, Юлия Гисматулина, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории биоконверсии ИПХЭТ СО РАН, подчеркивает, что данный проект поддержан грантом Российского научного фонда.

Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда

Основные факты

Диоксины являются загрязнителями окружающей среды. Они входят в состав так называемой грязной дюжины – группы опасных химических веществ, известных как стойкие органические загрязнители (СОЗ). Диоксины вызывают особое беспокойство в связи с их высоким токсическим потенциалом. Эксперименты показывают, что они воздействуют сразу на несколько органов и систем.

Попав в организм человека, диоксины долгое время сохраняются в нем благодаря своей химической устойчивости и способности поглощаться жировыми тканями, в которых они затем откладываются. Период полураспада диоксинов в организме оценивается на уровне 7–11 лет. В окружающей среде диоксины имеют тенденцию накапливаться в пищевой цепи. Концентрация диоксинов выше в организмах животных, стоящих на более высоких уровнях пищевой цепи.

Химическое название диоксина – 2,3,7,8- тетрахлородибензопарадиоксин (ТХДД). Название диоксины часто используется для семейства структурно и химически схожих полихлорированных дибензопарадиоксинов (ПХДД) и полихлорированных дибензофуранов (ПХДФ). В понятие диоксины также включаются некоторые диоксиноподобные полихлорированные бифенилы (ПХБ) с похожими токсическими свойствами. Выявлено 419 типов относящихся к диоксинам соединений, но лишь 30 из них имеют значительную токсичность, а самыми токсичными являются ТХДД.

Диоксины образуются главным образом в результате промышленных процессов, но могут также быть результатом естественных явлений, таких как извержения вулканов и лесные пожары. Они являются побочными продуктами целого ряда производственных процессов, включая плавление, отбеливание целлюлозы с использованием хлора и производство некоторых гербицидов и пестицидов. Основными источниками выбросов диоксинов в окружающую среду часто являются установки неконтролируемого сжигания мусора (для твердых и больничных отходов), не обеспечивающие полного сгорания. Существуют технологии, позволяющие осуществлять контролируемое сжигание отходов при низких выбросах.

Несмотря на локальный характер источников образования диоксинов, они распространяются в окружающей среде по всему миру. Самые высокие уровни диоксинов обнаруживаются в почвах, осадочных отложениях и пищевых продуктах, особенно в молочных продуктах, мясе, рыбе и морепродуктах. Крайне незначительные концентрации диоксинов зафиксированы в растениях, воде и воздухе.

Во всем мире имеются обширные запасы отработанных промышленных масел на основе ПХБ, многие из которых содержат высокие уровни ПХДФ. Длительное хранение и ненадлежащая утилизация таких материалов может приводить к выбросам диоксинов в окружающую среду и загрязнению пищевых продуктов и кормов для животных. Утилизировать отходы на основе ПХБ без загрязнения окружающей среды и популяций людей не просто. С такими материалами необходимо обращаться как с опасными отходами, и наилучшим способом их утилизации является сжигание при высоких температурах в специально оборудованных установках.

Случаи загрязнения диоксинами

Многие страны контролируют пищевые продукты на наличие диоксинов. Это позволяет своевременно выявлять случаи загрязнения диоксинами и нередко помогает предотвратить более масштабные негативные последствия. Иногда источником загрязнения диоксинами является наличие примесей в животных кормах; известны случаи, когда повышенное содержание диоксинов в молоке или кормах было вызвано их присутствием в глине, жирах или гранулированной цитрусовой пульпе, применяемых при изготовлении животных кормов.

Загрязнение диоксинами может происходить в любой стране, однако большинство таких случаев регистрируется в промышленно развитых странах, в которых имеются надлежащие механизмы контроля за загрязнением пищевых продуктов, выше осведомленность о проблеме и лучше развито нормативное регулирование.

Последствия для здоровья человека

Кратковременное воздействие высоких концентраций диоксинов на организм человека может привести к патологическим изменениям кожи, таким как хлоракне и очаговое потемнение, а также изменениям функции печени. Длительное воздействие приводит к поражению иммунной системы, нервной системы формирующегося организма, эндокринной системы и репродуктивных функций.

У животных в результате хронического воздействия диоксинов развиваются некоторые типы рака. В 1997 и 2012 гг. Международное агентство ВОЗ по изучению рака (МАИР) провело оценку воздействия ТХДД. На основе эпидемиологических данных о животных и человеческих популяциях ТХДД был отнесен МАИР к веществам с установленным канцерогенным воздействием на организм человека. ТХДД, однако, не оказывает воздействия на генетический материал, и на определенном уровне экспозиции к нему риск развития рака пренебрежимо мал.

В связи с повсеместным присутствием диоксинов все люди подвергаются их воздействию и имеют определенный уровень диоксинов в организме – так называемую нагрузку на организм. Обычное повседневное фоновое воздействие в среднем не имеет последствий для здоровья человека. Однако в силу высокого токсического потенциала этих соединений требуются меры по снижению их фонового воздействия.

Наиболее чувствителен к воздействию диоксина развивающийся плод. Определенные эффекты воздействия диоксинов могут быть также опасны для новорожденных детей, у которых быстро развиваются системы органов. Некоторые люди или группы людей подвергаются воздействию более высоких уровней диоксинов в силу особенностей питания (например, жители некоторых районов мира, употребляющие в пищу много рыбы) или рода деятельности (например, работники целлюлозно-бумажной промышленности, мусоросжигательных заводов, свалок опасных отходов).

Профилактика и контроль

Самым эффективным методом предупреждения и ограничения воздействия диоксинов является надлежащее сжигание загрязненных ими материалов. Этот метод позволяет, в частности, уничтожать отработанные масла на основе ПХБ. В процессе сжигания должна обеспечиваться температура горения свыше 850°С. Для уничтожения большого количества загрязненных материалов требуется температура не ниже 1000°С.

Предотвращение или снижение воздействия диоксинов на человека наилучшим образом достигается путем проведения мероприятий, ориентированных на их источники, то есть путем осуществления строгого контроля за промышленными процессами для уменьшения образования диоксинов. Это является обязанностью национальных правительств. В 2001 г. Комиссия «Кодекс Алиментариус» приняла Нормы и правила мероприятий, направленных на предотвращение загрязнения пищевых продуктов контаминантами, источниками которых является окружающая среда (CAC/RCP 49-2001). Позднее в 2006 г. были приняты Нормы и правила по предотвращению и снижению загрязнения диоксином и диоксиноподобными полихлоридбифенолами (ПХБ) пищевых продуктов и кормов (CAC/RCP 62-2006).

Более 90% диоксинов, попадающих в организм человека, поступает в него с пищей, главным образом при употреблении мясной и молочной продукции, рыбы и морепродуктов. По этой причине решающее значение имеет защита пищевых продуктов в процессе их производства. В дополнение к мерам по сокращению выбросов диоксина из источников необходимо также не допускать вторичного загрязнения пищевых продуктов на всех этапах пищевой цепи. Необходимым условием для производства безопасных пищевых продуктов является надлежащая организация и контроль их первичного производства, переработки, распределения и продажи. Первопричиной загрязнения пищевых продуктов часто является загрязненный корм для животных.

Во избежание превышения допустимых концентраций примесей требуются системы мониторинга загрязнения пищевых продуктов и кормов. Производители кормов и пищевых продуктов несут ответственность за обеспечение безопасности сырья и производственных процессов, а государственные органы стран обязаны контролировать безопасность поступающей в оборот продовольственной продукции и принимать меры для защиты здоровья населения. На случай возникновения подозрений на загрязнение продукции в странах должны быть приняты планы действий по выявлению, изъятию и утилизации содержащих примеси кормов и пищевых продуктов. Потребляющее такую продукцию население необходимо обследовать для оценки полученных доз загрязнителей (например, путем определения их содержания в крови или материнском молоке) и вызванных этим последствий (например, путем клинического наблюдения для выявления признаков ухудшения состояния здоровья).

Что должны делать потребители для снижения риска воздействия диоксинов?

Уменьшить поступление диоксиновых соединений в организм помогает удаление жировых отложений с мяса и употребление молочных продуктов с пониженным содержанием жира. Кроме того, сбалансированное питание (включающее фрукты, овощи и злаки в надлежащих количествах) помогает избежать избыточного поступления диоксинов в организм из одного источника. Такая долгосрочная стратегия снижения нагрузки на организм имеет особое значение для девочек и молодых женщин, способствуя в дальнейшей жизни уменьшению воздействия диоксинов на развивающийся плод, а также на ребенка в процессе грудного вскармливания. Вместе с тем в распоряжении потребителей имеются лишь ограниченные способы снижения индивидуального воздействия диоксинов.

Измерение уровня диоксинов в окружающей среде и продуктах питания

Для проведения количественного химического анализа на диоксины необходимы современные методы, доступные только в ограниченном числе лабораторий мира. Стоимость таких исследований очень высока и зависит от типа образца.

Активно разрабатываются методы биологического скрининга (на основе клеток или антител), которые все чаще признаются пригодными для анализа образцов пищевой продукции и кормов. Такие методы скрининга позволяют анализировать больше образцов при более низких расходах, а при получении положительного результата скринингового теста для подтверждения результатов требуется более сложный химический анализ.

Деятельность ВОЗ

В 2015 г. ВОЗ впервые опубликовала оценки глобального бремени болезней пищевого происхождения. Было продемонстрировано, что воздействие диоксинов, в частности на репродуктивную способность и функцию щитовидной железы, является серьезным фактором бремени болезней пищевого происхождения во всем мире.

ВОЗ провела ряд совещаний экспертов для определения приемлемого уровня поступления диоксинов в организм человека. В 2001 г. Объединенный комитет экспертов Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО)/ВОЗ по пищевым добавкам (ОКЭПД) обновил всестороннюю оценку риска в отношении ПХДД, ПХДФ и диоксиноподобных ПХБ.

В рамках работы Комиссии «Кодекс Алиментариус» ВОЗ в сотрудничестве с ФАО разработала Нормы и правила по предотвращению и снижению загрязнения диоксином и диоксиноподобными полихлорированными бифенилами пищевых продуктов и кормов. Документ представляет собой руководство для соответствующих национальных и региональных органов по принятию мер профилактики.

ВОЗ определила показатели эквивалентов токсичности (TEF) для диоксина и родственных соединений и регулярно пересматривает их в ходе консультаций с экспертами. Последний пересмотр установленных ВОЗ значений TEF был проведен в 2022 г. ВОЗ установила параметры TEF, применяемые в отношении человека, млекопитающих, птиц и рыб.

Комбинированный гидролиз и ферментация

Обнаружены некоторые виды бактерий, способные к прямому превращению целлюлозного субстрата в этанол. Одним из примеров является Clostridium thermocellum , который использует сложную целлюлозу для расщепления целлюлозы и синтеза этанола. Однако C. thermocellum также производит другие продукты во время метаболизма целлюлозы, в том числе ацетат и лактат , в дополнение к этанолу, что снижает эффективность процесса. Некоторые исследовательские усилия направлены на оптимизацию производства этанола с помощью генно-инженерных бактерий, которые сосредоточены на пути производства этанола.

Ферментация сахарной смеси гексоз и пентоз

Второе важное отличие заключается в том, что лигноцеллюлоза лигноцеллюлоза содержит не только глюкозу в качестве строительного блока сахара, как в крахмале, но и другие сахара, такие как ксилоза и арабиноза (= сахар С5 или пентозы). Однако они не могут быть использованы дрожжами, используемыми для производства этанола. Поэтому необходимо использовать специально выведенные дрожжи, которые, помимо глюкозы, также могут сбраживать другие сахара в этанол.

В традиционном производстве этанолового топлива используются только дрожжи типа Saccharomyces. Это те самые дрожжи, которые используются для приготовления хлеба, пива и вина. Преимущество дрожжей перед бактериями в том, что обращение с ними в промышленных процессах было установлено веками. По этой причине они идеально подходят для производства этанола из лигноцеллюлозы. Однако их основным недостатком является то, что они могут сбраживать только сахара С6 (=гексозы), но не сахара С5 (=пентозы).

В последние годы различные исследовательские группы из Европы и США смогли получить штаммы дрожжей, которые также сбраживают сахар С5 до этанола. Генетический материал дрожжей показывает, что когда-то они могли использовать сахар С5. Однако в ходе своей эволюции они снова утратили это свойство. С помощью генной инженерии удалось вернуть дрожжевым клеткам это свойство или даже значительно их улучшить. Для этого в них вводили соответствующий генетический материал от других дрожжей, грибов и бактерий. Это привело к появлению дрожжевых клеток, способных ферментировать как сахар C6, так и сахар C5.

В случае ксилозы сахара С5 использовались две разные стратегии. Учёные Лундского университета в Швеции использовали двухэтапный механизм (ксилозоредуктаза / ксилитолдегидрогеназа из дрожжей Pichia stipitis), чтобы ввести ксилозу в метаболизм дрожжей Saccharomyces. Однако учёные из Университета Франкфурта и Технического университета Делфта в Нидерландах недавно смогли успешно вывести дрожжи, расщепляющие ксилозу непосредственно в одну стадию с помощью фермента ксилозоизомеразы интегрируются в их метаболизм и ферментируются до этанола. Учёные из Делфта используют эукариотическую ксилозоизомеразу, тогда как учёные из Франкфурта используют бактериальную ксилозоизомеразу, преимущество которой заключается в том, что она менее сильно ингибируется ингибитором ксилитом.

В случае сахарной арабинозы С5 5-этапный путь деградации в дрожжах Saccharomyces, который часто встречается у грибов, оказался менее подходящим. Напротив, во Франкфуртском университете был успешно установлен трёхэтапный метаболический путь, который обычно встречается только у бактерий . Если этот метаболический путь был интегрирован в дрожжи, а затем был вынужден использовать арабинозу в качестве единственного источника энергии в течение нескольких месяцев, фактически развились штаммы дрожжей, которые были способны ферментировать арабинозу, а также глюкозу. Затем совместно с исследователями из Лундского университета были выращены дрожжи, способные сбраживать все сахара, то есть глюкозу, ксилозу и арабинозу, с образованием этанола.

Вред пищевой добавки E460 Целлюлоза

Хотя целлюлоза считается безопасной пищевой добавкой, при ее употреблении в больших количествах могут возникнуть проблемы с пищеварением. Например, некоторые люди могут испытывать запоры или диарею.

Также некоторые исследования показали, что употребление больших количеств целлюлозы может привести к снижению всасывания некоторых питательных веществ, таких как кальций, железо и цинк.

Применение добавки E460 Целлюлоза в продуктах

Целлюлоза используется в качестве загустителя и стабилизатора в многих продуктах, таких как йогурты, кефир, молочные напитки, кетчупы, соусы, мороженое, хлеб, сыры и другие продукты. Она также используется в качестве антипригарного покрытия для жевательных конфет и в качестве наполнителя для пищевых капсул и таблеток.

Целлюлоза может быть произведена из различных источников, таких как древесина, хлопок и бамбук. Производство целлюлозы из древесины может иметь негативное воздействие на окружающую среду, поэтому некоторые производители предпочитают использовать альтернативные источники, такие как бамбук.

Добавка E460 целлюлоза является безопасной и допустимой для употребления в пищу. Она обладает рядом полезных свойств, таких как улучшение пищевой ценности продуктов и нормализация работы пищеварительной системы. Однако, при ее употреблении в больших количествах могут возникнуть проблемы с пищеварением. Норма содержания целлюлозы в продуктах питания зависит от страны производства и может колебаться от 2% до 30%. Целлюлоза широко используется в пищевой промышленности в качестве загустителя, стабилизатора и эмульгатора.

Польза пищевой добавки E460 Целлюлоза

Целлюлоза – это полисахарид, который получают из растительных клеточных стенок. В пищевой промышленности целлюлоза используется в качестве загустителя, стабилизатора и эмульгатора. Добавка E460 целлюлоза является безопасной и допустимой для употребления в пищу. Она не содержит калорий и не влияет на вкус продуктов.

Целлюлоза также способствует улучшению пищевой ценности продуктов, поскольку она содержит растворимые и нерастворимые волокна, которые способствуют нормализации работы пищеварительной системы и улучшают состояние кожи.

Предварительная обработка и осахаривание растительного материала

Несмотря на близкое сходство ферментации крахмала и лигноцеллюлозы, последняя представляет некоторые трудности. Во-первых, лигноцеллюлозу необходимо разжижать и осахаривать. Это намного сложнее, чем с крахмалом, потому что цепи сахара труднодоступны. Поэтому растительный материал должен быть предварительно химически или термически обработан. Только после этого может происходить осахаривание с помощью специальных ферментов (целлюлаз, ксиланаз, глюкозидаз), которые расщепляют цепи целлюлозы на глюкозу так же, как амилазы в крахмале. Эти ферменты получены из грибов, которые, естественно, участвуют в гниении.участвуют растительные остатки. Поскольку требуется значительно больше ферментов, чем для осахаривания крахмала, это приводит к увеличению затрат. Однако исследования последних лет привели к снижению затрат.

Биоэтанол из растительной биомассы

Биоэтанол — это этиловый спирт, полученный путём ферментации из сахаров с помощью микроорганизмов. Обычно для этой цели используют дрожжи (Saccharomyces cerevisiae). Сахар поступает из растений, которые используют энергию солнечного света в процессе фотосинтеза для создания своих органических компонентов из углекислого газа (СО2). Сахара могут храниться в форме крахмала (например у зерновых, картофеля) или сахарозы (например у сахарной свёклы, сахарного тростника), или они могут быть включены в структурные компоненты растений (например, целлюлоза), которые придают растению его форму и устойчивость. В настоящее время биоэтанол в основном получают путём сбраживания сахарозы (бразильский сахарный тростник) или гидролизатов крахмала (кукуруза, другие злаки). После перегонки и сушки этанол можно использовать в качестве топлива. Однако этот вид технической культуры создает конкуренцию с продовольственным рынком. Кроме того, ограниченные доступные площади и экологические проблемы, связанные с необходимой интенсификацией сельского хозяйства, препятствуют крупномасштабному производству этанола на основе крахмала. Таким образом, целью ученых является всё более широкое использование дешёвых растительных остатков, таких как солома, древесные отходы и, или энергетических культур, таких как Просо прутьевидное (Panicum virgatum) или мискантус, которые не требуют интенсивного ведения сельского хозяйства и зачастую растут на бросовых угодьях.

Растительные остатки или энергетические культуры содержат мало крахмала или сахарозы, но содержат углеводы, хранящиеся в виде лигноцеллюлоз в клеточных стенках. Лигноцеллюлозы состоят из целлюлозы, гемицеллюлозы и неферментируемого лигнина («древесная масса»). Целлюлоза, как и крахмал, представляет собой полимер из шестиуглеродных молекул сахара, глюкозы, связанных между собой длинными цепями. Оба отличаются только типом связей. Гемицеллюлозы в основном состоят из пятиуглеродных сахаров, ксилозы и арабинозы которые соседствуют в разветвлённых цепях.

Как традиционный этанол целлюлозный этанол может быть добавлен к бензину и использоваться во всех бензиновых автомобилях сегодня. Его потенциал по снижению выбросов парниковых газов выше, чем у традиционного этанола, получаемого из зерновых. Производство целлюлозного этанола может стимулировать экономический рост в сельских районах, открыть новые рынки для фермеров и увеличить использование возобновляемых источников энергии. Наиболее распространены смеси бензина или дизтоплива со спиртом, называемые соответственно газхол и дизхол.

Норма содержания E460 Целлюлоза в продуктах питания

Норма содержания целлюлозы в продуктах питания зависит от страны производства и может колебаться от 2% до 30%. В мире допустимая норма содержания целлюлозы в продуктах питания составляет 30 г/кг, а в России – 50 г/кг.

Преимущества целлюлозного этанола

Биоэтанол – это спирт, который получают из сахаров путём ферментации с помощью микроорганизмов. Обычно для этой цели используют дрожжи с научным названием Saccharomyces cerevisiae. Сахара получают из растений, которые используют энергию солнечного света в процессе фотосинтеза для создания своих органических компонентов из углекислого газа (CO2 ). Сахара могут храниться в форме крахмала (например, зёрна злаков, картофеля) или сахарозы (например, сахарной свёклы, сахарного тростника), или они могут быть разбиты на структурные компоненты (например, целлюлоза), которые придают растению форму и устойчивость. В настоящее время биоэтанол в основном получают путём ферментации сахарозы (бразильский сахарный тростник) или гидролизатов крахмала (кукуруза, зерно). После перегонки и сушки этанол можно использовать в качестве топлива. Однако этот вид производства создаёт конкурентную ситуацию на рынке продуктов питания. Кроме того, ограниченность посевных площадей и экологические проблемы, связанные с необходимой интенсификацией сельского хозяйства, препятствуют крупномасштабному производству этанола на основе крахмала. Поэтому цель состоит во всё большем использовании недорогих растительных остатков, таких как солома, древесные отходы и товары для сохранения ландшафта или энергетические растения, такие как просо прутьевидное (Panicum virgatum ) или мискантус, которые не требуют интенсивного земледелия и также растут на бедных почвах. В отличие от обычного биоэтанола, который производится почти исключительно из частей культур, богатых сахаром или крахмалом, таких как кукуруза и пшеница , для производства целлюлозного этанола можно использовать любую целлюлозную часть растения. Tравы, водоросли и растительные отходы рассматриваются как возможное сырьё для производства целлюлозного этанола.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *