ВАЖНЕЙШИЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ВЫЗЫВАЕМЫЕ МИКРООРГАНИЗМАМИ- ХЕМОГЕТЕРОТРОФАМИ, И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ

По характеру субстрата, на который воздействуют хемогете- ротрофные микроорганизмы, все процессы можно подразделить на две основные группы: превращения органических веществ, не содержащих азота (различные виды брожения и окисления); превращения органических веществ, содержащих азот (гниение).

ПРЕВРАЩЕНИЕ БЕЗАЗОТИСТЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Анаэробные процессы

Спиртовое брожение

Вызывается аскомицетовыми дрожжами рода Saccharomyces, а также некоторыми бактериями и отдельными представителями мукоровых грибов. Основные возбудители этого брожения — дрожжи сахаромицеты, факультативные анаэробы (рис. 33).

Дрожжи рода Saccharomyces — возбудители спиртового брожения

Рис. 33. Дрожжи рода Saccharomyces — возбудители спиртового брожения

Общие условия спиртового брожения.

В аэробных условиях дрожжи получают энергию путем полного окисления моно- и дисахаридов до С02 и Н20, т.е. путем аэробного дыхания. Этот процесс лежит в основе производства хлебопекарных (прессованных) и кормовых дрожжей, где необходимо, чтобы сахар потреблялся главным образом на размножение дрожжей и накопление значительной биомассы.

В анаэробных условиях необходимую для жизнедеятельности энергию дрожжи получают путем сбраживания моно- и дисахаридов по следующему суммарному уравнению:

Процесс этот, как и любое брожение, сложный многоэтапный, протекает при участии комплекса разнообразных ферментов, имеющихся у дрожжей. Каждая стадия катализируется соответствующим ферментом.

Наряду с основными продуктами брожения в незначительных количествах образуются побочные продукты: глицерин, уксусный альдегид, уксусная и янтарная кислоты, сивушные масла (смесь высших спиртов).

На развитие дрожжей в ходе брожения оказывают влияние многие факторы: состав сбраживаемой среды, содержание спирта, температура, pH, раса дрожжей.

Большинство дрожжей способны сбраживать моносахариды (глюкозу, фруктозу) и дисахариды (сахарозу, мальтозу). Некоторые дрожжи могут сбраживать пентозы (ксилозу, арабинозу). Крахмал дрожжи не сбраживают, так как амилолитических ферментов у них нет. Поэтому крахмалистое сырье для бродильных производств предварительно подвергают осахариванию при участии ферментов амилаз различного происхождения.

Концентрация сахара 10—15% наиболее благоприятна для большинства дрожжей. В качестве источника азота для дрожжей предпочтительны аммонийные соли органических кислот, могут использоваться также аминокислоты.

На дрожжи оказывает неблагоприятное действие этиловый спирт, накапливающийся в среде. Отношение различных дрожжей к спирту неодинаково. Угнетающее действие проявляется уже при концентрации 2—5 об%, брожение прекращается в большинстве случаев при 12-14 об%. Имеются и спиртоустойчивые дрожжи, они выносят до 18 об% спирта.

По отношению к температуре дрожжи сахаромицеты подразделяют на верховые и низовые. Верховые дрожжи, или дрожжи верхового брожения, вызывают бурное и быстрое брожение при температуре 20—28°С, всплывают на поверхность под действием выделяющегося диоксида углерода. По окончании брожения дрожжи оседают на дно бродильных сосудов рыхлым слоем.

Низовые дрожжи, или дрожжи низового брожения, осуществляют более спокойное или медленное брожение, особенно если его ведут при температуре 5-10°С. Газ выделяется постепенно, пены образуется меньше. По окончании брожения дрожжи оседают на дно сосуда, образуя плотный осадок.

Спиртовое брожение протекает при значениях pH 4,0—4,5. При подщелачивании среды до pH 8,0 или при введении в среду сульфита (или биосульфита) натрия дрожжи в качестве основного продукта брожения накапливают не спирт, а глицерин (до 40% по отношению к сброженному сахару).

Это так называемая глицериновая форма спиртового брожения:

Этот процесс используют для промышленного получения глицерина.

Ряд пищевых производств основан на жизнедеятельности дрожжей сахаромицетов, вызывающих спиртовое брожение. Оно лежит в основе производства этилового спирта, пива, вина, а также хлебопечения. Совместно с молочнокислым брожением оно обеспечивает производство кваса, кефира, кумыса. Дрожжи, используемые на том или ином производстве, обладают специфическими качествами. Более того, в одном и том же производстве могут применяться разновидности одного и того же вида, различающиеся между собой одной или несколькими особенностями. Такие культуры обычно называют расами (штаммами). Их получают, как правило, из одной клетки. Каждое производство располагает несколькими расами, удовлетворяющими определенным требованиям.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >