Брожение

Ацетоно-бутиловые бактерии

Ацетоно-бутиловые бактерии используют в качестве возбудителей брожения в ацетоно-бутиловом производстве.

Вид ацетоно-бутилового брожения сходен с маслянокислым, но при нем образуется значительно больше бутилового спирта и ацетона. Кроме того, в процессе ацетонобутилового брожения накапливаются этиловый спирт, масляная и уксусная кислоты, выделяются СО2 и водород. Возбудители брожения — спорообразующие подвижные палочки, анаэробы.

В промышленности для производства ацетона и бутилового спирта применяют крахмалистое сырье. Оба эти продукта брожения широко используют в химической промышленности.

Смешанное брожение

В результате этого вида анаэробного дыхания микроорганизмов из глюкозы производится целая сложная смесь кислот:

  • ацетат (уксусная кислота);
  • лактат;
  • сукцинат (янтарная кислота);
  • формиат (муравьиная кислота).

Микроорганизмы, которые осуществляют дыхание через смешанное брожение, в процессе систематизации выделили в отдельный порядок – энтеробактерии (Enterobacteriaceae). В этот порядок входят практически все основные возбудители кишечных инфекций человека: сальмонеллы, кишечные палочки, шигеллы, клебсиеллы.

В отсутствие глюкозы эти микроорганизмы могут переходить на кислородный способ дыхания (факультативные анаэробы). Они очень нетребовательны к субстрату для роста и размножения, но некоторые виды погибают при повышении температуры среды.

Живут в кишечнике человека, при проведении санитарно-эпидемиологических исследований являются симптомом наличия фекального загрязнения.

Маслянокислое брожение

Маслянокислое брожение осуществляется в большинстве случаев облигатными анаэробами, т. е. организмами, способными существовать только в бескислородной среде.

В ходе маслянокислого Б. образуются не только масляная к-та, но в некоторых случаях и весьма значительные количества этилового спирта, молочной н уксусной кислот, а также газообразного водорода и углекислого газа. С помощью маслянокислого Б. осуществляется разложение органических веществ в условиях недостатка или полного отсутствия кислорода (болота, заболоченные места). Большое промышленное значение имеет маслянокислое Б. пектиновых веществ, происходящее при замочке стеблей льна, конопли и получении волокон. Вместе с тем деятельность бактерий, осуществляющих этот вид Б., необходимо предотвращать при приготовлении различного рода пищевых продуктов во избежание ухудшения вкуса и порчи последних (напр., прогоркание сливочного масла, силоса и т. п.).

Спиртовое, молочно- и маслянокислое Б.— основные типы Б.; остальные многочисленные виды Б. представляют собой либо различные их сочетания, либо осуществляются на базе тех или иных продуктов, возникающих в ходе основного вида Б. Так, в результате уксуснокислого брожения происходит окисление этилового спирта при участии кислорода воздуха. Этот вид Б. осуществляется специфическими уксуснокислыми бактериями. Суммарное уравнение уксуснокислого Б.:

CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O.

По исчерпании запасов спирта бактерии окисляют образованную им уксусную к-ту до углекислого газа и воды.

К Б., осуществляющемуся с участием О2, относится глюконовокислое брожение — образование глюконовой к-ты из глюкозы:

C6H12O6 + H2O + O2 → CH2OH(CHOH)4COOH + H2O2.

Оно вызываемся нек-рыми бактериями и плесневыми грибами. Глюконовая к-та — ценное соединение, широко применяемое в медицине и фарм, промышленности (см. Глюконовая кислота).

Лимоннокислоe брожениe осуществляется нек-рыми представителями плесневых грибков; особенно эффективны отдельные штаммы Aspergillus niger. Исходным продуктом служит Пировиноградная к-та, превращение к-рой идет одновременно в двух направлениях. Часть ее окисляется в уксусную, тогда как другая, присоединяя углекислоту, образует щавелевоуксусную к-ту. При конденсации уксусной и щавелевоуксусной кислот образуется лимонная к-та. Помимо лимонной к-ты, при лимоннокислом Б. образуются бутиловый спирт, ацетон, а также этиловый спирт, углекислый газ и водород.

Бутанолово-ацетоновое брожение осуществляют анаэробные бактерии Clostridium acetobutylicum. Главные продукты, образующиеся в ходе этого вида Б.,— н-бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт, углекислота, водород. Ацетоуксусная к-та (CH3COCH2COOH) и образующийся при ее декарбоксилировании ацетон (CH3COCH3), а также β-оксимасляная к-та составляют группу так наз. ацетоновых тел (см. Кетоновые тела), которые накапливаются в крови и моче животных при различных патологических состояниях и заболеваниях (диабет, голодание). В нормальных же условиях эти соединения окисляются с образованием безвредных для организма углекислоты и воды.

Высокая экономическая эффективность, чистота получаемых при Б. ценных продуктов лежат в основе все более широкого использования Б. в самых различных отраслях народного хозяйства.

Библиография: Кретович В.Л. Основы биохимии растений, М., 1971; Малер Г. иКордес Ю. Основы биологической химии, пер. с англ., М., 1970; Рубин Б. А. Курс физиологии растений, М., 1971;Рэкер Э. Биоэнергетические механизмы, пер. с англ., М., 1967. библиогр.; Шапошников В. Н. Техническая микробиология, М., 1948; H a s s i d W. Z. Transformation of sugars in plants, Ann. Rev. plant Physiol., v. 18, p. 253, 1967, bibliogr.

Б. А. Рубин.

Уксуснокислые бактерии

Уксуснокислые бактерии используют в бродильной промышленности для получения уксуса (раствор уксусной кислоты).

В спиртовом производстве уксуснокислое брожение является вредным процессом, так как окисление спирта приводит к уменьшению выхода его, а образующаяся уксусная кислота угнетает развитие дрожжей. В пивоварении уксуснокислые бактерии ухудшают качество пива, могут вызвать порчу его.

Окислять уксуснокислые микроорганизмы способны не только этиловый спирт и глюкозу. Такие бактерии превращают пропиловый спирт в пропиловую кислоту, а бутиловый — в масляную.

Такие микроорганизмы не способны окислять метиловый спирт, а также высшие спирты. Представляют собой такие бактерии в большинстве случаев палочковидные короткие клетки длиной 2-1.5х1.0. Особенностью этих микроорганизмов является то, что они не образуют спор. По форме и величине такие клетки могут значительно различаться, в зависимости от разновидности, возраста, условий питательной среды и пр.

Оптимальной температурой реакции уксуснокислого брожения являются 15-34 °С. При охлаждении среды до 12-15 °С развитие таких микроорганизмов замедляется. Сами бактерии при таких условиях приобретают вид коротких толстых палочек. При повышении температуры до 35-45 °С некоторые виды уксуснокислых бактерий могут принимать уродливые формы и становиться похожими на прозрачные нити со вздутиями.

При наличии в среде большого количества кислот — винной, яблочной и пр., спирта, а также солей, в ней могут появляться гипертрофированно большие микрооганизмы этого типа. Также в таких условиях у уксуснокислых бактерий обычно начинает осклизняться оболочка. В некоторых случаях этот процесс принимает настолько серьезный характер, что в среде появляются зооглеи. При этом сами бактерии в таких слизистых скоплениях обычно достаточно рассеяны.

Типы брожения

При сбраживании углеводородов и других веществ образуются по отдельности или в смеси: этанол, молочная кислота, муравьиная кислота, янтарная кислота, ацетон, углекислый газ, водород и прочее. В зависимости от того, какие продукты преобладают или являются характерными, различают типы брожения.

Чаще всего встречаются:

  1. Спиртовое брожение – процесс превращения микроорганизмами сахара в этиловый спирт и углекислый газ. Типичные возбудители спиртового брожения – некоторые виды дрожжей (Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces uvarum, Schizosaccharomyces pombe) и бактерии (Erwinia amylovora, Sarcina ventriculi, Zymomonas mobilis). Этанол способны образовывать мезофильные бактерии: Leuconostoc mesenteroides, Lactococcus lactis, Clostridium sporogenes, Spirochaeta aurantia. Термофильные бактерии:Thermoanaerobacter ethanolicus, Clostridium thermohydrosulfuricum.
  2. Молочно-кислое брожение – превращение молочно-кислыми бактериями сахара в молочную кислоту. Наряду основным продуктом в большем или меньшем количестве есть и побочные продукты.
  3. Пропионово-кислое брожение – процесс превращения сахара или молочной кислоты и ее солей в пропионовую и уксусную кислоты с выделением воды и углекислого газа. Некоторые пропионово-кислые бактерии способны образовывать и другие кислоты (муравьиную, янтарную). Данный тип брожения является одним из важных процессов при созревании сычужных сыров. Кроме того, пропионовая кислота и ее соли являются ингибиторами мицелиальных грибов и используются для предотвращения плесневения семян и других продуктов.
  4. Масляно-кислое брожение – сложный процесс превращения сахара в анаэробных условиях масляно-кислыми бактериями с образованием масляной кислоты, углекислоты и водорода. Побочные продукты масляно-кислого брожения: бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт, уксусная кислота. Масляно-кислые бактерии широко распространены в природе. Встречаются они в илистых отложениях водоемов, в скоплениях разлагающихся растительных остатков, в различных пищевых продуктах.
  5. Муравьино-кислое брожение – характерным, но не главным продуктом такого типа брожения, является муравьиная кислота. Одновременно с ней выделяются многие другие продукты. Поэтому такой тип брожения называют брожением смешанного типа. Этот тип брожения характерен для энтеробактерий, принадлежащих к семейству Enterobacteriaceae. К их числу относятся: Escherichia coli, Proteus vulgaris, Enterobacter cloacae, Serratia marcescens, Erwinia amylovora.

Коллоидные и физические процессы

Коллоидные процессы, происходящие при замесе и образовании теста, не завершаются к моменту окончания замеса, а продолжаются и во время последующего брожения теста. Пожалуй, только адсорбционное связывание влаги белками, крахмалом и отрубистыми частицами муки можно считать в основном завершенным при замесе теста. Однако и этот процесс в известной мере продолжается при брожении теста.

Уменьшение плотности структуры белков теста, происходящее в результате как осмотических процессов набухания, так и дезагрегации белков протеиназой, увеличивает площадь их поверхности, которая может участвовать в адсорбционном связывании влаги.

При брожении теста продолжают интенсивно развиваться процессы набухания коллоидов, в том числе неограниченное набухание и пептизация белков теста и слизей муки.

Постепенное повышение кислотности и накопление спирта в тесте способствуют увеличению гидрофильности коллоидов теста.

Ограниченное набухание белков теста, продолжающееся при его брожении, уменьшает в нем количество жидкой фазы, улучшая тем самым его реологические свойства. Неограниченное набухание и пептизация, наоборот, увеличивают переход веществ в жидкую фазу теста, ухудшая его реологические свойства.

В тесте из муки различной силы эти процессы происходят с разной скоростью. Процессы набухания в тесте из сильной муки протекают замедленно, достигая максимума только к концу брожения теста. Неограниченное набухание и пептизация белков при этом незначительны.

В тесте из слабой муки ограниченное набухание белков протекает относительно быстро. После достижения максимума ограниченного набухания вследствие малой структурной прочности белка, ослабляемой также интенсивным протеолизом, начинается процесс неограниченного набухания, переходящий в процесс пептизации. Поэтому в тесте из слабой муки количество жидкой фазы быстро увеличивается, что ведет к ухудшению реологических свойств теста, к его разжижению.

Механическое воздействие на тесто во время брожения, осуществляемое в виде обминки, способствует ускорению набухания белков теста из сильной муки и поэтому улучшает его реологические свойства. Интенсивная обминка теста из очень слабой муки приводит к дополнительному ускорению разрушения и без того ослабленной структуры набухших белков теста и поэтому — к дополнительному ускорению их пептизации, вызывающему ухудшение структурно-механических свойств теста.

В процессе брожения теста (или опары) происходит увеличение его объема, вызванное разрыхлением пузырьками диоксида углерода, накапливающегося в результате спиртового брожения. Само по себе это разрыхление кажется бесполезным, так как основная часть диоксида углерода будет вытеснена из теста при обминке, последующем делении на куски и формовании, однако известную пользу оно все же дает. Вследствие увеличения теста в объеме при его брожении происходит дальнейшее как бы вытягивание и растягивание клейковинных пленок из набухших частиц муки. Последующее слипание этих пленок при обминке теста и механических операциях его разделки обеспечивает создание в тесте структурного губчатого белкового каркаса, обусловливающего формо- и газоудерживающую способность теста в решающих стадиях технологического процесса — при окончательной расстойке и выпечке. В результате этого мякиш хлеба приобретает мелкую, тонкостенную и равномерную пористость, характерную для хорошего пшеничного хлеба.

Температура теста (и опары) в процессе брожения обычно увеличивается на 1-2 “С по сравнению с начальной температурой теста сразу после замеса. Обусловлено это экзотермичностью процесса брожения и некоторым, очевидно незначительным, адсорбционным связыванием влаги, продолжающимся при брожении теста.

История изучения процесса брожения

История открытия спиртового брожения начинается с основателя современной химии, французского ученого Антуана Лавуазье. Он был первым, кто заинтересовался этим процессом. В конце XVIII века парижанин установил, что во время брожения сахар распадается на спирт и углекислый газ.

Позднее еще один француз Жозеф Гей-Люссак выявил, что масса расщепленного сахара равна суммарной массе спирта и углекислого газа.

Одновременно с брожением началось изучение дрожжей. Открыватель одноклеточных организмов нидерландец Антони ван Левенгук помимо инфузорий описал и эти мельчайшие грибы. Затем в тридцатые годы XIX века французский барон Шарль Каньяр де Ла-Тур и немец Теодор Шванн научно доказали тот факт, что дрожжи являются живыми клетками, а брожение — ни что иное, как результат их жизнедеятельности. Однако ведущие химики того времени холодно отнеслись к данному заявлению и опровергли его.

Нельзя не заметить, что история брожения полна имен французских ученых. Так, подробным изучением процесса во второй половине XIX века занялся микробиолог Луи Пастер. Ему удалось доказать, переубедив современников, что брожение — не чисто химический процесс, который может происходить исключительно в присутствии живых микроорганизмов.

Немецкий биохимик Эдуард Бухнер опубликовал в 1897 году работу «О спиртовом брожении без участия дрожжевых клеток». Труд вызвал споры в среде ученых, поэтому Бухнер потратил много времени и сил на подтверждение своей теории. Химику удалось доказать свою правоту: в 1902 году была опубликована статья объемом 15 страниц, в которой он подтвердил совершенные ранее открытия. Неудивительно, что немецкий ученый получил нобелевскую премию.

Как рассчитать размер и количество бродильных сосудов

1. Расчет размера ферментеров

Основным показателем, определяющим полезный объем бродильных емкостей, является плановый дневной объем производства сусла. Это означает объем сусла, который мы варим в течение 24 часов за один варочный день. Обычно мы не варим сусло каждый день — хотя бы один день в неделю проводится санация варочного цеха.

Правило: Мы выбираем следующий более высокий объем бродильных сосудов в зависимости от объема суточной партии сусла.

Пример: Мы планируем выпустить три партии сусла в течение одного дня пивоварения в варочном цехе объемом 2.5 HL. 3 x 2.5 = 4.5 HL. Нам нужен ферментационный сосуд объемом не менее 4.5 HL. У нас нет контейнера с объемом 4.5 HL в типовом ряду, поэтому мы выбираем контейнер с объемом 5 HL.

Расчетный эффективный объем бродильных чанов рассчитан как на основное брожение, так и на созревание пива, поскольку мы всегда закачиваем весь объем основного бродильного аппарата в один вторичный бродильный чан.

2. Расчет количества ферментеров

Среди показателей, определяющих количество бродильных чанов для первичной ферментации, есть время основной ферментации суточной партии сусла и количество дней варки, которые будут происходить в течение этого времени.

Правило: Количество емкостей для основной ферментации должно быть, по меньшей мере, таким же, как и количество дней, в течение которых варка происходит в течение одного периода основной ферментации. Типы бродильных чанов выбираются в соответствии с типом брожения отобранного пива (цилиндрические конические резервуары CCT или открытые бродильные чаны OFV для всех нижних ферментированных сортов пива или CCT для всех верхних сброженных сортов пива).

Пример: Мы планируем производить пиво 1x еженедельно ферментированное сверху с основным временем ферментации 6 дни и два раза в неделю пиво нижнего брожения с основным временем ферментации 12 дней. Отсюда следует, что для первого пива нам нужен только один сосуд для брожения, потому что мы планируем только один пивоваренный день в дни 6 его времени брожения. Напротив, при приготовлении второго пива в течение 12-дней времени ферментации существует четыре варочных дня, поэтому нам нужно 4 штук сосудов для ферментации. Для первого пива нам нужны либо цилиндрически-конические резервуары (CCT), либо открытые бродильные чаны (OFV). Для второго пива мы должны выбрать только цилиндрически-конические резервуары (CCT), потому что этот тип пива не рекомендуется ферментировать в открытом контейнере. В целом наша пивоварня нуждается в 5 шт. Бродильных чанов для основного брожения с объемом, рассчитанным в соответствии с предыдущим текстом. Рекомендованный портфель ферментеров для первичной ферментации будет: 1 шт. ОФВ + 4 шт. CCT или 5 шт. CCT для обоих сортов пива.

Примечание: Рекомендуемая продолжительность брожения является основной частью каждого рецепта для выбранного типа пива. Тем не менее, реальное время основной ферментации может быть на один или два дня больше или меньше, что обусловлено рядом факторов, таких как жизнеспособность дрожжей, качество солода, атмосферное давление, температура окружающей среды и другие факторы. В действительности для каждой партии только основной пивовар решает вопрос о прекращении первичной ферментации в соответствии с результатами измерения сброженного экстракта по ареометру. По указанным выше причинам мы рекомендуем рассчитать время основного брожения как минимум на два дня дольше, чем указано в рецепте. На практике это обычно означает, что мы рекомендуем иметь еще один контейнер для брожения в пивоварне в качестве резерва. Игнорирование этой рекомендации может привести к отсутствию бродильных емкостей и снижению планируемой производственной мощности.

Параметры первичного брожения пива Пиво ферментируется на дне бака Пиво ферментируется на поверхности сусла
Температура брожения От 6 ° C до 12 ° C От 18 ° C до 24 ° C
Давление в резервуаре От 0.0bar к 0.2bar От 0.0bar к 0.2bar
Время брожения пива От 6 до 12 дней От 3 до 9 дней
Тип ферментера CCT, OFV ССТ

Пути образования пирувата из углеводорода

Образование пирувата из углеводородов происходит как серия последовательных реакций. Это катаболические реакции. Они являются общими, как для броженияБрожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель…, так и для аэробного дыханияАэробное дыхание – основной процесс катаболизма (энергетического метаболизма)….

У микробов известно три пути образования пирувата из углеводородов:

  1. Путь Эмбдена – Мейергофа – Парнаса, фруктозо-фосфатный или гликолиз. Сначала был обнаружен у дрожжей, в мышцах животных, впоследствии – у бактерийБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр…. Он характерен для облигатных и факультативных анаэробовАнаэробы – это микроорганизмы, в том числе бактерии, энергетические процесс….
  2. Окислительный пентозофосфатный, гексозофосфаиные или схема Варбурга – Диккенса – Хореккера. Он осуществляется у многих организмов, как у прокариот, так и у эукариот.
  3. Путь Энтнера – Дудорова или КДФГ-путь (2-кето-З-дезокси-б-фосфоглюконат-путь). Он найдет только у отдельных групп микроорганизмов, в основном принадлежащих к анаэробным бактериямБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр….

Маслянокислое брожение

Данный тип брожения знаком многим хозяйкам, поскольку именно он приводит к порче пищевых продуктов. Маслянокислые бактерии вызывают прогоркание сливочного масла, закисание квашеной капусты и маринованных грибов при недостаточной их стерилизации. Побочными продуктами при этом брожении являются углекислый газ и водород. Также возможно скопление ацетона, этанола, бутанола и уксусной кислоты.

Маслянокислому брожению способны подвергаться полисахариды, поэтому для парфюмерной промышленности ее получают из картофеля, зерна и мелассы (отхода при производстве сахара). Сама кислота имеет отталкивающий запах, а вот ее эфиры приятно пахнут цветами и фруктами. Для маслянокислого брожения можно записать следующее уравнение реакции:

6Η12О6 ―> СΗ3СΗ2СН2СООΗ + 2СО2 + 2Н2 + Q

ГЛАВА 9. ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

9.5.4. Пропионовокислое брожение

Возбудителями пропионовокислого брожения являются пропионовокислые бактерии, ферментирующие углеводы с образованием пропионовой и уксусной кислот и диоксида углерода:

Пропионовокислые бактерии обитают в кишечном тракте жвачных животных, встречаются в молоке, твердых сырах, силосе, забродивших маслинах.

Пропионовокислые бактерии объединены в семейство Propionibacteriaceae, род Propionibacterium. Типовым представителем рода является вид Propionibacterium freudenreichii (назван по имени швейцарского бактериолога Эдварда Фрейденрайха). В группу классических пропионокислых бактерий входят также виды Р. jensenii, Р. thoenii, Р. acidipropionici, Р. acnes.

Пропионовокислые бактерии представляют собой мелкие полиморфные палочки размером (1,0—5,0) х (0,5—0,8) мкм. Форма клеток бывает кокковидной, булавовидной, разветвленной. Клетки располагаются чаще всего одиночно, иногда парами, в виде китайских иероглифов или букв V или Y. Пропионовокислые бактерии грамположительны, неподвижны, не образуют спор и капсул. Некоторые штаммы могут образовывать внеклеточную слизь, однако она не формируется в виде четкой капсулы.

По отношению к кислороду воздуха являются факультативными анаэробами или микроаэрофилами, тем не менее большинство штаммов хорошо растут в строго анаэробных условиях.

Пропионовокислое брожение характеризуется присоединением к молекуле пирувата диоксида углерода, что приводит к формированию четырехуглеродного скелета (т. е. С3 + C1 = С4), как это показано на рис. 30.

Рис. 30. Схема пропионовокислого брожения.

Ферменты, участвующие в брожении: Ф1 — пируваткарбоксилаза; Ф2 — малатегидрогеназа; Ф3 — фумараза; Ф4 — сукцинатдегидрогеназа карбокситрансфераза; Ф5, Ф8 — КоА-трансфераза;

Ф6 — метилмалонил-КоА-мутаза; Ф7 — метилмалонил-КоА

Пропионовокислые бактерии применяют в хлебопечении с целью предупреждения развития картофельной болезни хлеба. Продукты метаболизма пропионовокислых бактерий — уксусная и пропионовая кислоты — подавляют размножение возбудителей болезни хлеба.

Пропионовокислые бактерии используют также в процессе приготовления сыров с высокой температурой второго нагревания (швейцарский, советский, маасдам и др.). Накапливающиеся в процессе созревания сыров пропионовая и уксусная кислоты придают им специфический острый вкус, а диоксид углерода формирует рисунок сыра в виде крупных редких глазков. Полезным свойством пропионовокислых бактерий является также их способность синтезировать витамин В12.

ПредыдущаяСледующая

«Горячий» способ

Особенность «горячей» методики — возможность не только остановить процессы брожения, но также уничтожить все вредоносные микроорганизмы (например, плесневые грибы), которые подчас появляются в приготовляемом дома алкоголе. Еще одно преимущество — увеличение срока хранения вина после прохождения им термической обработки.

Однако важно придерживаться следующих норм:

  • Температура воды, которые будет использоваться для пастеризации винной емкости, должна лежать в диапазоне от пятидесяти пяти до семидесяти градусов (используйте термометр).
  • Нагревать напиток нужно более четверти часа.
  • Сразу после термической обработки необходимо остудить вино.
  • Не забудьте плотно прикрыть емкость.

После обработки «теплом» нужно оставить вино в прохладном месте примерно на четырнадцать дней, притом оно обязательно должно быть «изолировано» — герметично закупорено.

Размножение дрожжей

Определение количества дрожжевых клеток в таких объектах, как опара или тесто, представляет ряд методических трудностей. Поэтому хотя разработкой методик этого определения и занимался ряд исследователей, результаты подсчетов имеют все же приближенный характер.

Можно считать установленным, что чем меньше исходное содержание дрожжей в тесте, тем в большей мере происходит их размножение.

Так, установлено, что прирост количества дрожжевых клеток в тесте за 6 ч. брожения был следующий:

Количество добавляемых дрожжей, % к массе муки 0,5 1,0 1,5 2,0
Прирост дрожжевых клеток, % 88 58 49 29

Если учесть, что при содержании дрожжей в количестве 2% длительность брожения теста намного меньше 6 ч, то можно считать, что в тесте, содержащем по отношению к массе муки более 2% дрожжей, за обычные сроки брожения размножения дрожжей практически не происходит.

Следует отметить, что в 1 г прессованных дрожжей содержится обычно около 10 млрд дрожжевых клеток (по данным отдельных исследователей — от 7,9 до 20,2 млрд).

Исходя из этого, начальное содержание дрожжевых клеток в безопарном пшеничном тесте, содержащем 60% воды, 1,5% соли и 2% прессованных дрожжей (к массе муки), будет равно примерно 120 млн на 1 г теста.

Размножение дрожжевых клеток может быть ускорено обогащением питательной среды витаминами и отдельными минеральными солями, например хлористым аммонием и сернокислым кальцием. Незначительные добавки хлорида натрия также могут стимулировать размножение дрожжей.

«Холодный» способ

Известно, что остановить дрожжи можно холодом: тогда они перестанут быть активными, а брожение прекратится. Главное преимущество такой методики — отсутствие изменений во вкусе: искусственно затормозив процесс, вы не испортите напиток. Нужно найти прохладное место, температура в котором никогда не опускается ниже четырех градусов. В противном случае сусло может замерзнуть.

Вариантов здесь несколько: можно соответствующим образом настроить холодильник, поставить вино в подвал либо погреб; в осеннее и весеннее время подойдет и обычный балкон либо лоджия. Установив емкость с напитком в подходящем месте, подождите около двадцати дней. Дальше — известный алгоритм: можно слить готовый напиток с осадка. Важный момент: температура в месте, где вы оставите вино, должна быть стабильной; перепады могут привести к тому, что напиток будет безвозвратно испорчен.

Винные дрожжи

Винные дрожжи используются в виноделии как
возбудители спиртового брожения. Они относятся к семейству
Saccharomycetaceae роду Saccharomyces виду vini (по В. И. Кудрявцеву).
Ранее этот вид назывался Ellipsoideus (эллипсоидеус), так как дрожжи
имеют форму эллипса (рис.4).

Рис.4. Дрожжи Saccharomyces vini (Х2000).

В виноделии используются также дрожжи Saccharomyces oviformis
(овиформис), характеризующиеся яйцевидной формой клеток (рис.5),
большей спиртоустойчивостью по сравнению с винными дрожжами и
способностью образовывать пленку при доступе воздуха, на чем основано
их использование в производстве хереса.

Рис.5. Дрожжи Saccharomyces oviformis (Х2000).

Каждый вид дрожжей включает большое количество рас, мало различающихся
по внешним признакам, но значительно — по ценным для производства
физиологическим и биохимическим свойствам.

Одни расы дрожжей вызывают брожение не сразу, а лишь спустя некоторое
время после их размножения; при разложении сахара они образуют
вещества, придающие вину неприятный вкус и запах; после полного
выбраживания сразу не оседают, а находятся во взвеси, что затрудняет
осветление вина; очень чувствительны к химическим веществам — уксусной
кислоте и сернистому ангидриду, а также к низкой и высокой
температурам. Другие расы дрожжей быстро вызывают забраживание сусла,
полностью разлагают сахар, образуя вещества, значительно улучшающие
вкус

вина. Они еще во время брожения оседают на дно, образуя плотный осадок;
мало чувствительны к химическим и температурным воздействиям. Поэтому
выбор рас дрожжей для виноделия имеет большое практическое значение.

Строение клеток винных дрожжей не отличается от строения клеток других
дрожжей. Размножаются винные дрожжи почкованием и при помощи спор.
Споры образуются при неблагоприятных условиях. Количество спор обычно
от 2 до 4. Образуются споры бесполым путем. Ядро клетки делится на
количество частей, соответствующее количеству образовавшихся спор.
Каждое новое ядро окружается протоплазмой, покрывается оболочкой и
превращается в спору, а клетка превращается в сумку, или аск. По
сравнению с вегетативными клетками споры весьма устойчивы к
неблагоприятным воздействиям.

Характерной особенностью винных дрожжей является их значительная
спиртоустойчивость (до 16% об. у Saccharomyces vini и 18-19% об. — у
Saccharomyces
oviformis).

Применение ферментации

Молочнокислые бактерии используют в кожевенном производстве. Для выделки некоторых видов меховых шкурок (каракуль, крот, белка) используют их квашение с ржаной мукой или кефиром. Это приводит к размягчению и отслаиванию волокон дермы.

Благодаря молочнокислым бактериям и продуктам их жизнедеятельности получают биоразлагаемый пластик полилактид. Из него, в свою очередь, изготавливают упаковку для пищевых продуктов и медицинские изделия с коротким сроком службы (нити и штифты).

Также они играют важную роль в запасании кормов для скота в виде силоса. Для этого ботву от картофеля, свеклы, кукурузы, люцерны спрессовывают с добавлением муравьиной кислоты. Без доступа воздуха в таком субстрате начинается контролируемый процесс молочнокислого брожения.

В современном мире борьба за чистоту окружающей среды является одной из важнейших задач общества. Процессы сбраживания способны помочь утилизировать отходы животноводства и при этом получить ценный биогаз, который можно использовать для отопления тех же ферм. Для этого используются различные штаммы бактерий на разных этапах его производства. Сначала кислотообразующие бактерии перерабатывают органические вещества в летучие кислоты. А затем метанообразующие бактерии из органических кислот вырабатывают метан. В качестве побочных продуктов в биогазе содержатся сероводород и окись углерода.

Чистые культуры дрожжей в виноделии.

Чистая культура винных дрожжей представляет собой потомство одной клетки определенной расы, отобранной в результате селекции с учетом требований приготовления различных типов вин (столовых, игристых, хереса).
Расы винных дрожжей различаются по скорости размножения, активности брожения, сульфитостойкости, термо- и холодостойкости, кислотовыносливости, по пенообразующей способности, скорости осветления вина при образовании пылевидных или хлопьевидных (конгломератных) осадков, по спиртообразующей способности, спиртовыносливости, способности накапливать в различных соотношениях вторичные и побочные продукты брожения (высшие спирты, эфиры, жирные кислоты, альдегиды, диацетил и др.), многие из которых участвуют в сложении аромата молодых вин. Установлены различия между расами дрожжей по способности синтезировать пировиноградную и α-кетоглутаровую кислоты, которые связывают свободную сернистую кислоту и снижают ее антисептическое действие. Проведена селекция рас дрожжей, не образующих сероводорода даже в присутствии элементарной серы.
Установлены антагонистические отношения у дрожжей вида S. vini (син. S. cerevisiae). Показано, что существует три фенотипа дрожжей: убийца (Кiller-К), нейтральный (neutral-N) и чувствительный (sensitive — S). При совместном выращивании дрожжей-убийц и чувствительных большая часть последних погибает. Дрожжи, имеющие фенотип нейтральных, не убивают чувствительные и не погибают от действия убийц.
Винные дрожжи обладают существенной протеолитической активностью и можно достичь минимального содержания протеина в виноматериалах путем использования перспективных в этом отношении чистых культур дрожжей: 47-К, Судак VI-5, Новоцимлянская 3, Судак П-9.
Поэтому в соответствии с требованиями технологии и условий приготовления виноматериалов рекомендуется использовать расы дрожжей, обладающие той или иной особенностью: сульфитостойкие, термовыносливые, спиртообразующие или спиртовыносливые, имеют фенотип киллер или комплекс этих свойств.

Стадии брожения

Схематично брожениеБрожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель… представляется в двух стадиях.

Первая стадия – это превращение глюкозы в пируват (пировиноградную кислоту). Эта стадия включает разрыв углеродной цепи глюкозы с одновременным отщеплением двух пар атомов водорода. Она составляет окислительную часть броженияБрожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель… и может быть схематично изображена следующим образом:

C6H12O6→ 2CH3COCOOH + , где

C6H12O– углеводород;

2CH3COCOOH – пируват;

– водород, принимаемый акцептором.

Вторая стадия броженияБрожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель… – восстановительная. В процессе данной стадии атомы водорода используются для восстановления пировиноградной кислоты или образованных из нее соединений. При различных типах броженийБрожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель… вторая стадия протекает специфическим для данного типа образом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector