Спиртовые Дрожжи Погибают При Температуре

Содержание
  1. DrinkinHome.ru
  2. Сайт о алкогольных напитках!
  3. Какая температура губительна для дрожжей
  4. Максимальная температура воды для дрожжей?
  5. При какой температуре погибают дрожжи
  6. Спиртовые дрожжи в промышленном производстве спирта
  7. Общая характеристика дрожжей
  8. УСЛОВИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ
  9. Температура и рН бражки
  10. СОСТАВ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ ДЛЯ СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ
  11. Источники питания спиртовых дрожжей
  12. ПРОЧИЕ ФАКТОРЫ РАЗМНОЖЕНИЯ СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ
  13. БИОХИМИЯ БРОЖЕНИЯ И ДЫХАНИЯ ДРОЖЖЕВОЙ КЛЕТКИ
  14. АНАЭРОБНЫЙ РАСПАД УГЛЕВОДОВ
  15. АЭРОБНЫЙ РАСПАД УГЛЕВОДОВ
  16. МИКРООРГАНИЗМЫ — СПУТНИКИ ДРОЖЖЕЙ
  17. ОПИСАНИЕ ПОСТОРОННИХ МИКРООРГАНИЗМОВ
  18. Уксуснокислые бактерии
  19. МИКРОФЛОРА ВОДЫ И ВОЗДУХА
  20. Дрожжи погибают при какой температуре? Влияние условий на жизнедеятельность дрожжей
  21. Хлебные дрожжи
  22. Свежие дрожжи
  23. Условия жизнедеятельности свежих дрожжей
  24. Гранулированные дрожжи
  25. Сухие дрожжи
  26. Быстродействующие дрожжи
  27. При какой температуре погибают винные дрожжи
  28. Дрожжи в браге
  29. Термофильные дрожжи
  30. При какой температуре погибают дрожжи в хлебе
  31. Пивные дрожжи
  32. Спиртовые дрожжи
  33. Заключение

DrinkinHome.ru

Сайт о алкогольных напитках!

Какая температура губительна для дрожжей

Ну кто не любит сдобные булочки, пирожки? Какой вкусный всегда получается домашний хлеб. Главным ингредиентом, отвечающим за воздушность, в рецепте их приготовления будут дрожжи. Чтобы выпечка поражала своей пышностью, надо соблюдать правильный температурный режим, который будет способствовать их плодотворной работе.

При приготовлении опары используется теплая вода или молоко. Их идеальная температура составляет от 27 до 35 градусов. Ни в коем случае не допускайте повышения температуры выше 45 градусов, иначе дрожжи погибнут. Если говорить о низких температурах, то они допустимы. Так, возможна разовая заморозка дрожжей для длительного хранения. Их размораживают по надобности постепенно, без резкого перепада температур. Повторно проводить замораживание нежелательно, так как дрожжи потеряют свои качества.

Используйте для выпечки всегда качественные дрожжи с правильным сроком годности. Если помнить о выше прочитанном, и не допускать ошибок с температурным режимом, тогда успех хорошей выпечки вам гарантирован.

При приготовлении опары используется теплая вода или молоко. Их идеальная температура составляет от 27 до 35 градусов. Ни в коем случае не допускайте повышения температуры выше 45 градусов, иначе дрожжи погибнут. Если говорить о низких температурах, то они допустимы. Так, возможна разовая заморозка дрожжей для длительного хранения. Их размораживают по надобности постепенно, без резкого перепада температур. Повторно проводить замораживание нежелательно, так как дрожжи потеряют свои качества.

Максимальная температура воды для дрожжей?

Известно, что наиболее подходящей температурой воды, при которой происходит стремительное размножение одноклеточных грибов — около + 40°С, а кипяток для них смертельно опасен. А какая температура является предельно допустимой для нормальной жизнедеятельности дрожжей ?

Что касается Вашего вопроса предельно верхней допустимой температуры дрожжевого состава, так Луи Пастер ещё в позапрошлом столетии назвал это значение: нагрев до 60*С в течении 1 часа, до 80*С — 30 мин и до 100*С — (полное кипячение), означает уничтожение дрожжей. При температуре +110*С — наступает фаза ультрапастеризации.

Все нижние значения температур не вредят размножению этих грибов.

Заинтересовался я данным вопросом неспроста, а потому что часто готовлю домашний квас, и мне просто необходимо было знать предельно допустимую температуру для нормальной жизнедеятельности дрожжей.

И вот что удалось обнаружить на просторах всемирной паутины.

Уже при t + 45°C, запускается механизм гибели одноклеточных грибов, а по достижении температуры плюс 50 градусов Цельсия, оный процесс стремительно усиливается и умножается.

Если же продолжить нагревание раствора живых прессованных дрожжей, и довести его t до + 60°С, то это приведёт к окончательной утрате жизненных функций сего организма.

Сухие дрожжи более стойкие к неблагоприятным воздействиям окружающей среды и полностью прекращают свою жизнедеятельность только при плюс 70 градусов Цельсия.

Если же продолжить нагревание раствора живых прессованных дрожжей, и довести его t до + 60°С, то это приведёт к окончательной утрате жизненных функций сего организма.

При какой температуре погибают дрожжи

Дрожжи – такой естественный и незаменимый продукт на кухне для любой хозяйки. Сколько вкусного хлеба, булочек и пирогов можно испечь из дрожжевого хлеба. Однако, чтоб выпечка из дрожжевого теста всегда удавалась, следует соблюдать определенную технологию использования дрожжей. Любая уважающий себя кулинар знает о том, при какой температуре погибают дрожжи, а какая температура будет оптимальной для их активной работы.

Итак, при какой температуре дрожжи погибают? Перед приготовлением теста свежие дрожжи необходимо растворять в воде или молоке, по температуре не превышающих 45 градусов. Идеальной температурой для размножения или работы дрожжей является температура в 27-35 градусов. Для того чтобы точно не ошибиться в технологии, перед использованием воды или молока, окуните кончик мизинца в них. Если ваши ощущения при этом не изменились (не появилось чувство холода или жжения), то жидкость примерно температуры вашего тела, а это, как все мы знаем – 36,6 градусов.

Свежие дрожжи практически на 66% состоят из белка, денатурация которого происходит при температуре 60 градусов. Витамины и микроэлементы гибнут при температуре от 40 до 70 градусов. Отсюда вывод о том, что температура гибели дрожжей находится в промежутке от 40 до 60 градусов.

Однако не только высокие температуры способны губительно сказываться на дрожжах. Некоторые хозяйки закупают дрожжи впрок и замораживают их до лучших времен. Одноразовое замораживание не особенно скажется на свойствах дрожжей, однако не стоит этим злоупотреблять и проделывать процедуру несколько раз. Кроме того, разморозка дрожжей должна проходить плавно. Дрожжи из морозильной камеры должны перекочевать в холодильник, а уж потом в условия комнатной температуры. Только так у вас получится сохранить их жизнеспособность.

Сухие дрожжи погибают при температуре 40-45 градусов, также как и свежие. Но здесь за основу измерения берется температура теста, поскольку такие дрожжи принято добавлять непосредственно в муку.

Есть теория, согласно которой существуют некие термофильные дрожжи, выдерживающие температуру (только представьте себе!) до 500 градусов по Цельсию. Однако, на сегодняшний день, это всего лишь миф, не имеющий научного подтверждения.

Итак, при какой температуре дрожжи погибают? Перед приготовлением теста свежие дрожжи необходимо растворять в воде или молоке, по температуре не превышающих 45 градусов. Идеальной температурой для размножения или работы дрожжей является температура в 27-35 градусов. Для того чтобы точно не ошибиться в технологии, перед использованием воды или молока, окуните кончик мизинца в них. Если ваши ощущения при этом не изменились (не появилось чувство холода или жжения), то жидкость примерно температуры вашего тела, а это, как все мы знаем – 36,6 градусов.

Спиртовые дрожжи в промышленном производстве спирта

Общая характеристика дрожжей

Спиртовые дрожжи Saccharomyces cerevisiae, представляют собой одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к классу аскомицетов (сумчатых грибов) и предназначены для сбраживания сахаров, содержащихся в осахаренном сусле, в спирт.

Спиртовые дрожжи обычно размножаются почкованием и очень редко (при большом дефиците питательных веществ) дрожжи размножаются спорообразованием.

Дрожжевые клетки бывают яйцевидной, эллипсоидальной, овальной или вытянутой формы, которая, как и их величина (6— 11 мкм), зависит от вида дрожжей и условий развития. Отношение поверхности клетки к ее объему влияет на скорость массообменных процессов между клеткой и питательной средой и, следовательно, на интенсивность жизнедеятельности дрожжей.

Дрожжевая клетка (рисунок ) состоит из оболочки, цитоплазмы и ядра. Наружная часть оболочки дрожжевой клетки образована полисахаридами типа гемицеллюлоз, преимущественно маннаном и небольшим количеством хитина, внутренняя часть — белковыми веществами, фосфолипидами и липоидами. Оболочка регулирует состояние клеточного содержимого и обладает избирательной проницаемостью, чем существенно отличается от обычных полупроницаемых мембран.

Рис. Электронная микрофотография дрожжевой клетки:

1 — клеточная стенка;

2 — цитоплазматическая мембрана дрожжевой клетки;

Цитоплазма дрожжевой клетки имеет гетерогенную структуру и вязкую консистенцию. Коллоидный характер ее обусловлен белковыми веществами. Кроме них цитоплазма содержит рибозонуклеопротеиды, липоиды, углеводы и значительное количество воды. Цитоплазма молодых клеток внешне гомогенна, при старении клеток в ней появляются вакуоли, равномерная зернистость, жировые и липоидные гранулы. В цитоплазме с ее органоидами (хондриосомами, микросомами, вакуолями) и включениями протекают важнейшие ферментативные процессы.

Митохондрии (хондриосомы) дрожжевой клетки имеют форму зернышек, палочек или нитей. Питательные вещества, проникающие в клетку, адсорбируются и аккумулируются хондриосомами и подвергаются быстрым превращениям вследствие концентрации в этих участках клетки соответствующих ферментов. В митохондриях полностью осуществляются цикл трикарбоновых кислот и важнейшая энергетическая реакция — окислительное фосфорилирование, почему их рассматривают как основную «силовую станцию» клетки. Здесь же происходят реакции активирования аминокислот в процессе синтеза
белка, липидов и других соединений.

Микросомы (рибосомы) дрожжевой клетки представляют собой включения в виде субмикроскопических зернышек, состоящих из липоидов, белков и рибоиуклеиновых кислот (РНК), которые обеспечивают синтез белков за счет активированных аминокислот, поступающих из митохондриальной системы.

Ядро дрожжевой клетки — небольшое шаровидное или овальное тело, окруженное цитоплазмой и нерастворимое в ней. В ядерных структурах обособлены в виде включений дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и ее протеид (ДНКП), содержится большое количество РНК. ДНК способствует передаче наследственной информации, сохранению свойств микроорганизмов.

Обязательный органоид дрожжевой клетки вакуоли — полости, образующиеся в плазме при старении дрожжевых клеток, наполненные клеточным соком и отделенные от цитоплазмы вакуолярной мембраной, т.е. тонопластом — слоем из белков и липидов. Форма вакуолей изменяется вследствие движения и контракции цитоплазмы. Вакуоль в молодых клетках состоит из множества мелких полостей, в старых — из одной очень большой. Клеточный сок представляет собой водный раствор различных солей, углеводов, белков, жиров и ферментов. В вакуолях сосредоточиваются различные соединения, которые должны подвергаться ферментативным превращениям, образуются продукты жизнедеятельности и отбросы.

В молодых дрожжевых клетках жира обычно нет, в зрелых он содержится лишь в немногих клетках в виде очень мелких капелек, в старых — крупных капель.

Гликоген (полисахарид структурно подобный амилопектину) является запасным питательным веществом дрожжей.

Гликоген накапливается при культивировании спиртовых дрожжей на средах, богатых сахаром, и при недостатке сахара быстро расходуется. В молодых клетках гликогена мало, в зрелых — значительное количество (до 40%).

По внешнему виду дрожжевых клеток можно определить физиологическое состояние дрожжей. Для определения физиологического состояния дрожжей микроскопически определяется содержание гликогена путем окрашивания. В производственных средах одновременно присутствуют молодые, зрелые, почкующиеся, старые и отмершие дрожжевые клетки. Наибольшей бродильной энергией обладают зрелые дрожжевые клетки.

Спиртовые дрожжи, применяемые в производстве спирта, должны обладать высокой бродильной энергией (быстро и полно сбраживать сахара), иметь анаэробный тип дыхания, быть устойчивыми к продуктам своего обмена и к продуктам обмена посторонних микроорганизмов, а также к изменению состава среды, переносить большую концентрацию солей и сухих веществ, содержащихся в сусле, при переработке мелассы полно сбраживать раффинозу. При выделении дрожжей из зрелой бражки и использовании их в качестве хлебопекарных они должны отвечать требованиям, предъявляемым к хлебопекарным дрожжам по стойкости при храпении, подъемной силе, зимазной и мальтазной активности.

На спиртовых заводах, перерабатывающих мелассу, широкое распространение получили спиртовые дрожжи расы Я, при использовании дрожжей в качестве хлебопекарных — рас лохвицкая (Ял) и венгерская (В). Эти расы дрожжей хорошо сбраживают сахарозу, глюкозу, фруктозу и лишь 1/3 раффинозы. Поэтому при большом содержании раффинозы в мелассе недобор спирта составляет значительную величину. Каждый процент раффинозы при полном сбраживании увеличивает выход спирта на 1,46%.

Повышение бродильной активности дрожжей может быть достигнуто различными способами: мутагенезом, гибридизацией и др. Для получения рас дрожжей с требуемыми свойствами наиболее перспективным оказался метод гибридизации, так как при скрещивании двух родительских видов дрожжей можно подобрать расы с заранее известными свойствами. Этим методом был получен ряд гибридов, имеющих преимущества перед дрожжами рас Я и В. В отличие от последних гибриды дрожжей содержат фермент а-галактозидазу, при помощи которого раффиноза полностью превращается в сбраживаемые сахара. Кроме того, у отдельных дрожжевых гибридов повышена генеративная способность и лучше хлебопекарные свойства. Мальтазная активность выше у гибрида 112, хотя спирта он накапливает на 1% меньше, чем дрожжи расы В. Гибриды 67 и 105 обеспечивают одинаковый выход спирта по сравнению с расой В, но проявляют высокую генеративную способность. Дрожжи расы Г-67 устойчивее к пониженному рН, при котором образуется больше спирта в результате сокращения расхода сахарозы на по­бочные продукты.

При сбраживании сусла из крахмалсодержащего сырья применяют спиртовые дрожжи расы XII. Они хорошо сбраживают мальтозу, сахарозу и фруктозу, но не сбраживают конечные декстрины. Гидролиз конечных декстринов продолжается во время сбраживания сусла под действием декстриназы солода или глюкоамилазы микробного происхождения. Поэтому скорость сбраживания сусла из крахмал­содержащего сырья лимитируется скоростью гидролиза конечных декстринов.

УСЛОВИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ

К условиям, обеспечивающим нормальную жизнедеятельность спиртовых дрожжей, относятся прежде всего: температура, рН и состав питательной среды, т.е. бражки .

Температура и рН бражки

Спиртовые дрожжи живут и размножаются в широких температурных пределах, но для нормальной их жизнедеятельности необходима температура 29—30°С. При очень высокой или очень низкой температуре жизнедеятельность дрожжей ослабляется или прекращается. Максимальная температура для развития дрожжей 38°С, минимальная —5°С; при температуре 50°С дрожжи погибают.

Оптимальные температуры для развития и проявления максимальной бродильной активности не всегда совпадают. Дрожжи, выращенные при температуре, например, 17—22°С, имеют большую бродильную энергию. Сбраживание мелассного сусла при температурах выше 30°С отрицательно отражается на выходе и качестве дрожжей, выделяемых из зрелой бражки и используемых в качестве хлебопекарных. Ферментативная активность, подъемная сила и стойкость таких дрожжей при хранении понижаются, поэтому рекомендуется следующий температурный режим выращивания дрожжей и сбраживания мелассного сусла: в дрожжегенераторах 28—29°С, в двух головных бродильных аппаратах 30—31°С и в концевых аппаратах 28—29°С. Сусло из крахмалсодержащего сырья сбраживают при температуре 28—32°С.

При повышении температуры дикие дрожжи и бактерии размножаются значительно быстрее сахаромицетов. Если при температу­ре 32°С коэффициент размножения диких дрожжей в 2—3 раза больше коэффициента размножения сахаромицетов, то при 38°С — уже в 6—8 раз больше.

Ускоренное развитие бактерий приводит к повышению кислотности бражки. В обоих случаях уменьшается выход спирта.

На жизнедеятельность спиртовых дрожжей значительно влияет активная кислотность среды. Водородные ионы изменяют электрический заряд коллоидов плазменной оболочки клеток и в зависимости от концентрации могут увеличивать или уменьшать проницаемость плазменной оболочки дрожжевой клетки для отдельных веществ и ионов. От величины рН зависят скорость поступления питательных веществ в дрожжевую клетку, активность ферментов, образование витаминов. При изменении рН среды изменяется и на­правление самого брожения. Если рН бражки сдвигается в щелочную сторону, то увеличивается образование глицерина.

Дрожжи сохраняют жизнеспособность в пределах рН среды от 2 до 8. Для их выращивания оптимальным является рН 4,8—5.

При рН ниже 4,2 дрожжи продолжают развиваться, тогда как развитие молочнокислых бактерий прекращается. Это свойство дрожжей используют для подавления развития бактерий в инфицированной среде, которую подкисляют до рН 3,8 — 4 и выдерживают определенное время.

СОСТАВ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ ДЛЯ СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ

О потребности спиртовых дрожжей в питательных веществах судят по их химическому составу, который зависит от питательной среды, условий культивирования дрожжей и их физиологических особенностей. Средний элементарный состав дрожжевых клеток (в %): углерод 47, водород 6,5, кислород 31, азот 7,5—10, фосфор 1,6—3,5. Содержание других элементов незначительно: кальция 0,3—0,8%, калия 1,5—2,5, магния 0,1—0,4, натрия 0,06—0,2, серы 0,2%. В дрожжах найдены микроэлементы (в мг/кг): железо 90—350, медь 20—135, цинк 100—160, молибден 15—65.

Спиртовые дрожжи в отпрессованном виде содержат 68—76% воды и 32 — 24% сухого вещества. Внутриклеточной влаги в зависимости от со стояния коллоидов дрожжевой клетки содержится 46—53% и меж­клеточной 22-27%. При изменении общей влажности дрожжей меняется соотношение между количеством внутриклеточной и межклеточной влаги. Удаление 85% воды из дрожжей при температуре не выше 50°С почти не влияет на их жизнеспособность.

Сухие вещества дрожжей включают 23—28% органических ве­ществ и 5—7% золы. Органические вещества состоят из 13—14% белка, 6—8% гликогена, 1,8—2% целлюлозы и 0,5—2% жира.

Белок. Дрожжи содержат в среднем 50% «сырого» белка в пересчете на сухие вещества и около 45% истинного белка. В состав сырого белка входят все соединения азота, к которым относятся производные нуклеиновых кислот — пуриновые и пиримидиновые основания, азот свободных аминокислот.

Гликоген. При отсутствии питательных веществ в среде гликоген дрожжевой клетки превращается в спирт и диоксид углерода.

Трегалоза. Наряду с гликогеном содержится трегалоза — очень мобильный резервный углевод, обусловливающий стойкость хлебопекарных дрожжей. Содержание трегалозы возрастает с уменьшением азота и при рН ниже 4,5.

Жир. В состав жира входят в основном олеиновая, линолиновая и пальмитиновая кислоты. Он содержит 30—40% фосфатидов.

Зола. Зола состоит из следующих основных окислов (в %): Р2О5 — 25—60, К2О — 23—40, СаО — 1—8, МgО — 4—6, Nа2О — 0,5—2, SО3 — 0,5—6, 5Ю2 — 1—2, Ре2О3 — 0,05—0,7.

Фосфор. Фосфор содержится преимущественно в виде органических и неорганических орто-, пиро- и метафосфатов. Они входят в состав молекул нуклеиновых кислот, фосфолипидов и коферментов типа аденозинфосфата и тиамина. Так, ядерное вещество клетки (нуклеопротеиды) содержит фосфор в видеортофосфата. В виде ортофосфата фосфор входит также в состав флавиновых ферментов; в виде пирофосфата — во многие коферменты (кодегидразы Кох и Коц, карбоксилазы), В виде различных соединений фосфор принимает важное участие в энергетических процессах клетки.

Сера. Сера входит в состав очень важных соединений — амино­кислот (цистеин, цистин, метионин и глютатион) и витаминов (биотин, аневрин). В ферментах сера находится в виде сульфидных и тиоловых групп.

Железо. Железо содержится в цитохромах, цитохром-оксидазе, пероксидазе, каталазе и других ферментах, участвующих в процессе дыхания. Оно участвует в работе других ферментов (зимогеназа, пирофосфатаза).

Магний. Магний активирует действие многих фосфатаз и энолазы. Ионы магния влияют на сохранение активности ферментов при нагревании. Магний и марганец ускоряют потребление дрожжами глюкозы. Влияние магния тем сильнее, чем ниже концентра­ция глюкозы в среде. Питательные среды должны содержать 0,02-0,05% магния в виде сульфата. Процессы брожения регулируются изменением концентрации ионов магния в результате присоединения его к органическим веществам.
Калий. Калий необходим не только как питательный элемент, но и как стимулятор размножения дрожжей. Стимулирующее действие объясняется его существенной ролью в окислительном фосфорилпровании и в процессах гликолиза. Движение неорганического фосфора внутрь дрожжевой клетки специфично стимулируется калием. Калий активирует дрожжевую альдолазу, необходим для действия фермента пируваткарбоксилазы и влияет, так же как азот и сера, на липидный обмен дрожжевых клеток.

Кальций. Кальций играет роль активатора в микробной клетке и обнаруживается в ней как в свободной форме, так и в связанной с протеинами, углеводами и липидами. Ионы Са 2 + могут связываться с АТФ наряду с Мg 2 + и Мn2+. Кальций является кофактором транскетолазы хлебопекарных дрожжей и ингибитором некоторых ферментов, например пирофосфатазы, энолазы и адено-зинтрифосфатазы. Повышенное содержание солей кальция угнетает размножение дрожжей, снижает накопление в них гликогена и повышает содержание стеринов. Так, при содержании Са 2 + до 40 мг на 1 л среды стимулируется размножение дрожжей, при большем оно угнетается.

Микроэлементы. Микроэлементы также имеют важное значение для размножения и жизнедеятельности дрожжей, входя в со­став ферментов, витаминов и других соединений, участвующих в их синтезе. Они влияют на скорость и характер различных биохимических процессов. Например, кобальт стимулирует размножение дрожжей, повышает содержание в клетках азотистых веществ небелковой природы, прежде всего ДНК, РНК и свободных амино­кислот. Он стимулирует также синтез витаминов — рибофлавина и аскорбиновой кислоты. Стимулирующее действие микроэлементов объясняется тем, что они образуют с ферментами металлорганические и внутрикомплексные соединения. Получаемый эффект зависит от прочности связи фермента с молекулой субстрата или активации субстрата в промежуточном активном комплексе.

Витамины и другие факторы роста дрожжей. Для нормального развития и спиртового брожения дрожжи нуждаются в витаминах, которые являются кофакторами многих ферментов. Дрожжи (сахаромицеты) в большей или меньшей мере могут синтезировать все витамины, за исключением биотина, который должен обязательно содержаться в питательной среде.

Ненасыщенные жирные кислоты с 18 атомами углерода, особенно олеиновая, также являются важными ростовыми факторами. Стимулирующее влияние олеиновой кислоты наблюдается только при малой ее концентрации, не превышающей 0,5 мг/мл. При увеличении концентрации рост дрожжей намного замедляется.

Источники питания спиртовых дрожжей

Различают экзогенное и эндогенное питание спиртовых дрожжей. При экзогенном питании питательные вещества поступают в дрожжевую клетку из внешней среды, при эндогенном дрожжи используют (в основном при голодании) свои резервные вещества: гликоген, трегалозу, липиды, азотистые соединения.

Углеродное питание. Спиртовые дрожжи (Sacch. cereviesiae) используют углерод из различных органических соединений: глюкозы, маннозы, галактозы, фруктозы (D-формы). Пентозы Sacch. cereviesiae не ассимилирует. В отсутствие гексоз источником углерода для дрожжей могут служить также глицерин, маннит, этиловый и другие спирты, органические кислоты (молочная, уксусная, яблочная, лимонная).

Следует учитывать полиауксию — последовательность потребления различных источников углерода дрожжевой клеткой. При периодическом культи­вировании в первую очередь потребляются глюкоза и фруктоза. Последовательность усвоения жирных кислот зависит от расы применяемых дрожжей и состава этих кислот. Например, уксусная кислота препятствует потреблению молочной, а молочная — гликолевой. Уксусная кислота и глюкоза усваиваются одновременно. Как правило, в первую очередь усваивается из смеси тот источник углерода, который обеспечивает большую скорость роста дрожжей.

При непрерывном культивировании спиртовых дрожжей с увеличением скорости разбавления среды в ней остается больше углеродного компонента, который усваивается в последнюю очередь.

Различные виды спиртовых дрожжей неодинаково относятся к ассимиляции одних и тех же веществ. Например, дикие дрожжи Cand. natalensis, Cand. parapsilosis хорошо усваивают галактозу, а Cand. clausseni совсем не усваивают ее. Дрожжи Sacch. cereviesiae начинают сбраживать галактозу только со вторых суток.

Дисахариды, из которых спиртовые дрожжи усваивают мальто­зу и сахарозу, предварительно подвергаются гидролизу соответствующими ферментами дрожжей до моносахаридов. При переходе дрожжей от анаэробных условий к аэробным ослабляется их способность сбраживать глюкозу и мальтозу, а сахаразная активность повышается в 2,5 раза. Дрожжи потребляют мальтозу только при отсутствии в среде фруктозы и глюкозы. Мальтоза сбраживается почти полностью в стационарную фазу роста дрожжей.

Органические кислоты имеют важное значение в метаболизме углерода, энергетическом обмене микроорганизмов, синтетических и диссимиляционных процессах. Использование кислот жирного ряда в качестве источника углерода зависит от вида и расы дрожжей, концентрации кислоты, длины ее углеродной цепи и степени электролитической диссоциации. Хорошими субстратами служат кислоты с длиной углеродной цепи от С2 до С4 (уксусная, пировиноградная, молочная, масляная и др.) при сравнительно низкой концентрации. Калийные соли кислот, содержащих в молекуле от 2 до 5 атомов углерода, стимулируют рост дрожжей в 1,4—3,3 раза по сравнению с соответствующими кислотами.

Жирные кислоты со средней длиной углеродной цепи (от С6 до С10) в меньшей мере потребляются дрожжами и при очень низких концентрациях в среде (0,02—0,05%). Более высокие концентрации их подавляют развитие дрожжей. Жирные кислоты с 12—17 атомами углерода в молекуле потребляются избирательно в зависимости от рода и вида дрожжей.

Любой из промежуточных продуктов цикла Кребса (пировиноградная, лимонная, янтарная, фумаровая, яблочная кислоты) дрож­жи могут использовать в качестве единственного источника угле­рода.

Азотное питание. Дрожжи способны синтезировать все аминокислоты, входящие в состав их белка, непосредственно из неорганических азотистых соединений при использовании в качестве источника углерода органических соединений — промежуточных про­дуктов распада углеводов, которые образуются при дыхании и брожении.

Спиртовые дрожжи Sacch. cereviesiae усваивают лишь две формы азота: аммиачный и органических веществ. Они эффективно используют азот сульфата и фосфата аммония, мочевины, аммиачных солей уксусной, молочной, яблочной и янтарной кислот. В присутствии сбраживаемых Сахаров аммиачные соли являются для дрожжей источником лишь азота; однако при потреблении его освобождаются кислоты, изменяющие рН среды. Аммиачный азот усваивается дрожжами лучше, чем азот многих аминокислот.

Аминокислоты являются одновременно источником азота и углерода, причем последний усваивается из кетокислот, образующихся в результате отщепления аминогрупп. Возможна и непосредственная ассимиляция аминокислот из питательной среды, содержащей их полный набор и какой-либо сбраживаемый сахар. Вследствие этого снижается расход сахара среды на питание дрожжей и несколько увеличивается выход спирта при брожении.

Ассимиляция аминокислот обеспечивает синтез белка, в том числе и ферментов, активирует некоторые уже имеющиеся в клет­ке ферменты, ускоряет процесс почкования дрожжевых клеток.

Для потребления органического азота (аминокислот, амидов) многим дрожжам необходимы витамины (биотип, пантотеновая кислота, тиамин, пиридоксин и др.). Такие азотистые соединения, как белки, бетаин, холин, пурины и амины в виде этиламина, пропил- и бутиламина, дрожжи не усваивают. Пептиды занимают среднее положение между аминокислотами и белками. Потребление пептидов снижается с повышением их сложности. Присутствие не­которого количества пептидов в среде наряду с другими формами азота способствует потреблению аминокислот.

На образование 10 млрд. дрожжевых клеток расход азота в условиях анаэробиоза составляет 66—77 мг, в условиях аэробиоза 37—53 мг. По содержанию азота в дрожжах судят об условиях их культивирования и физиологическом состоянии. Содержание азота в дрожжах кроме аэрации зависит от состава среды, коли­чества дополнительно вводимых питательных веществ и от расы дрожжей. Общего азота в дрожжах спиртовых заводов содержится 7—10% (иногда до 12%) на сухое вещество.

Фосфорное питание. В анаэробных условиях дрожжи усваивают фосфор главным образом в начальный период брожения, когда потребление его составляет 80—90% от максимального содержания в дрожжах. Молодые, энергично размножающиеся дрожжевые клетки богаче фосфором по сравнению с непочкующимися старыми. Например, после 6 часов брожения дрожжи содержат 2,15% фосфора на сухое вещество, к концу брожения — только 1%.

В сусле из крахмалистого сырья содержится достаточное количество усваиваемых спиртовыми дрожжами фосфорсодержащих соединений, в мелассном сусле их недостаточно, и приходится добавлять ортофосфорную кислоту.

ПРОЧИЕ ФАКТОРЫ РАЗМНОЖЕНИЯ СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ

Скорость роста дрожжей зависит от разности осмотического давления в клет­ке и в сусле. Чем она больше, тем быстрее размножаются дрожжи. Поэтому более активное физиологическое состояние дрожжей наблюдается при сбраживании мелассы по двухпоточному способу.

При обработке спиртовых дрожжей ультразвуком в несколько раз возрастает активность инвертазы, в некоторых случаях стимулируется их рост. Воздействием на хлебопекарные дрожжи ультразвуком частотой 425 кГц в течение 1 ч повышают бродильную энергию и подъемную силу на 15—18%; при частоте 380 и 740 кГц увеличивается содержание в дрожжах эргостерина на 45—60%.

Под влиянием Y-лучей у винных дрожжей повышается бродильная, у хлебопекарных — мальтазная активность. Если дрожжи облучать ультрафиолетовыми УФ-лучами, то они теряют способность синтезировать лейцин, изолейцин и валин. Таким образом, были получены мутанты, не образующие изоамилового и изобутилового спирта. При обработке хлебопекарных дрожжей УФ-лучами и этиленймином селекционированы мутанты, превышающие в 2—5 раз контрольные дрожжи по мальтазной активности.

Спирты, эфиры и слабые растворы щелочей растворяют липоидные вещества клеток дрожжей. Спирты даже в небольших концентрациях (3—4%) тормозят почкование дрожжей. Однако в непрерывном потоке сбраживаемой среды дрожжи способны размножаться при относительно высокой концентрации спирта (7— 8 об. %) и продолжать сбраживать сахара до концентрации спирта 10—12 об. %. Размножение дрожжей при непрерывном брожении зависит главным образом от содержания питательных веществ, а не от содержания спирта в среде.

Для снижения отрицательног влияния высоких концентраций спирта на размножение дрожжевые клеток была разработана схема сбраживания сусла под вакуумом.

Формалин, кислоты и соли тяжелых металлов относятся к плазматическим ядам. Небольшое количество формалина (0,09%) нарушает нормальную жизнь и ­деятельность дрожжей, а доза формалина 0,001% тормозит почкование дрожжевых клнток. Обычно дозы веществ, снижающие бродильную энергию дрожжей, значительно выше доз, задерживающих почкование.

Сернистая, азотистая и фтористо-водородная кислоты и их соли в очень малых концентрациях препятствуют нормальному росту дрожжей: диоксид серы п концентрации 0,0025%, нитриты — 0,0005%. При содержании в мелассе 0,02% диоксида серы качество дрожжей значительно ухудшается — они быстро темнеют, понижаются их подъемная сила и стойкость при хранении.

В растворах серной кислоты концентрацией 0,35—0,6% через 15 мин все клетки дрожжей сохраняют жизнеспособность; через 24 ч насчитывается лишь 2% мертвых клеток. Молочнокислые бактерии в 0,15%-ном растворе серной кис­лоты уже через 2 часа погибают, в 0,5%-ном растворе в течение такого же времени погибают все бактерии. Дикие дрожжи могут переносить воздействие 1,3%-коп. серной кислоты в течение 2 часов.

Свободные органические кислоты оказывают большее ингибирующее действие на дрожжи, чем их соли. Летучие органические кислоты даже в незначительных концентрациях подавляют размножение и ускоряют отмирание дрожжевых клеток. Наиболее силь­ными ингибиторами для дрожжей являются масляная и капроновая кислоты. Особенно чувст­вительны дрожжи к летучим органическим кислотам при снижении рН среды до 4. При этом через одни сутки в дрожжевой популяции наблюдается большое коли­чество плазмолизированных клеток и почек.

При большом засеве дрожжей (120—150 млн. клеток на 1 мл) и при рН бражки 5,1 дрожжи расы В имели коэффициент размножения в контроле 2,1, а при содержании 0,02% масляной кислоты — 1,2; при содержании 0,02% капроновой кислоты — 1,15. Количество мертвых клеток дрожжей рас В и Я составляло 21 — 52%. В присутствии пропионовой кислоты коэффициент размножения дрожжей рас В и Я в 1,5, а количество мертвых клеток — в 2 раза меньше, чем в контроле.

Муравьиная кислота снижает коэффициент размножения дрожжей, не вызы­вая отмирания клеток. Сравнительно слабым ингибитором для дрожжей является уксусная кислота.

Снижение выхода спирта при сбраживании синтетической среды Ридер с 13% сахарозы дрожжами расы В и Я наблюдается при следующих концентрациях летучих органических кислот в сбраживаемой среде (в масляной 0,045, капроновой 0,055, муравьиной 0,09, пропионовой 0,12 и уксусной 0,45. В этих же условиях не снижается спиртообразование у дрожжей рас Г-176 и Г-202. Указанным концентрациям кислот в 22%-ной мелассной рассиропке соответствует содержание их в мелассе (в %): масляной 0,2, капроновой 0,5 и уксусной 2,0. Наиболее часто в мелассе органических кислот значительно меньше, лишь в некоторых случаях содержание муравьиной и пропионовой кислот близко к концентрациям, при которых снижается выход спирта.

В присутствии масляной и капроновой кислот процесс образования высших спиртов в значительной мере блокируется независимо от расы дрожжей.

Некоторые тяжелые металлы в весьма малых концентрациях убивают дрожжевые клетки (серебро—0,000001%, медь — 0,005%), а в концентрациях, не поддающихся определению химическим анализом, тормозят рост дрожжей. Бактерицидное действие тяжелых металлов зависит от состава среды, ее кислотности, температуры и плотности дрожжевой популяции. Например, соли меди в кислых средах более ядовиты, соли серебра проявляют более сильное бактерицидное действие в виде аммиачных растворов.

Присутствие фурфурола в сбраживаемой среде уменьшает количество почкующихся клеток и их размер. Даже незначительное содержание фурфурола снижает мальтазную и зимазную активность выделенных из мелассной бражки дрожжей.

Сульфонол в небольших концентрациях (70—100 г на 1 тонну мелассы) не влияет на жизнедеятельность дрожжей и подавляет молочнокислую микрофлору. Хлор, хлорная известь, марганцовокислый калий, сильно окисляя органические вещества, разрушают их.

В бражках с повышенным содержанием ионов Са, Мg, Fе у дрожжевых клеток теряется водная оболочка, в связи с чем уменьшаются ионная сфера и электрический заряд на поверхности клеток и создаются условия для агглютинации дрожжей. Спиртовые расы дрожжей имеют отрицательный электрокинетический потенциал — от —7 до —13 мВ, вследствие чего они адсорбируют на своей поверхности меланоидины, которые имеют положительный потенциал. С понижением рН среды электрокинетический потенциал меланоидинов возрастает, в связи с чем увеличивается степень адсорбции их на дрожжевых клетках. Меланоидины придают дрожжам темный цвет, способствуют отмиранию дрожжевых клеток и, следовательно, снижению их ферментативной активности, в частности активности инвертазы и каталазы. При содержании в сбраживаемой среде меланоидинов от 0,005 до 0,3 г на 100 мл через 24 ч популяция дрожжей уменьшается в 1,3—2 раза. Следует помнить, что меланоидины образуются в процессе разваривания крахмалистого сырья.

Десорбция красящих веществ с поверхности дрожжевой клетки проходит интенсивно при рН промывной воды выше 9. При рН около 3 красящие вещества не десорбируются.

Многие ферменты дрожжей активируются в присутствии незначительных количеств сульфгидрильных соединений, содержащих SH-группы, таких, как цистеин, глютатион. Эти соединения легко превращаются одно в другое, имеют важное значение в активировании и регулировании действия многих окислительно-восстановительных и гидролитических ферментов, определяющих жизнедеятельность и обменные процессы микроорганизмов.

S Н-группы играют важную роль в цепи окислительно-восстановительных реакций и являются необходимым звеном в передаче электрона от сукцината к кислороду воздуха через цитохром. Активность многих дегидрогеназ, флавиновых и Восстановленный глютатион и цистеин ускоряют спиртовое брожение вследствие восстановления SH-группы тиоловых ферментов, принимающих участие в аэробном и анаэробном окислении Сахаров. Однако применение этих дорогостоящих веществ экономически нецелесообразно; в качестве их заменителя может быть использован дрожжевой автолизат.

БИОХИМИЯ БРОЖЕНИЯ И ДЫХАНИЯ ДРОЖЖЕВОЙ КЛЕТКИ

АНАЭРОБНЫЙ РАСПАД УГЛЕВОДОВ

Ферментативная диссимиляция углеводов в анаэробных условиях, происходящая с выделением энергии и приводящая к образованию продуктов неполного окисления, называется брожением.

При брожении акцептором водорода служат органические соединения, получающиеся в реакциях окисления (например, уксусный альдегид при спиртовом брожении); кислород в этих реакциях не участвует.

На рисунке приведена схема химических превращений при спиртовом брожении глюкозы.

1. Образуются фосфорные эфиры Сахаров. Под действием фермента гексокиназы и адениловых кислот, являющихся донаторами и акцепторами фосфорной кислоты, глюкоза превращается в глюкопиранозо-6-фосфат. Адениловые кислоты в дрожжах содержатся в виде аденозинмонофосфата (АМФ), аденозиндифосфата (АДФ) и адеыозинтрифосфата (АТФ). Гексокиназа катализирует перенос одной фосфорной группы с АТФ на глюкозу. При этом АТФ превращается в АДФ, а остаток фосфорной кислоты присоединяется по месту шестого углеродного атома. Действие фермента активируется ионами магния. Подобным образом происходит превращение D-фруктозы и D-маннозы. Глюкокиназная реакция определяет скорость процесса брожения.

2. Глюкозо-6-фосфат под действием фермента глюкозофосфат — изомеразы подвергается изомеризации — превращению в фруктозо-6-фосфат. Реакция обра тима и сдвинута в сторону фруктозо-6-фосфата.

3. Фруктозо-6-фосфат под действием фермента фосфофруктокпназы присоединяет по месту первого углеродного атома второй остаток фосфорной кислоты за счет АТФ и превращает в фруктозо-1,6-дифосфат. Эта реакция практически необратима. Молекула сахара переходит в оксоформу и становится лабильной, способной к дальнейшему превращению, так как ослабляется связь между третьим и четвертым углеродными атомами.

4. Под действием фермента альдолазы (активируемой ионами Zn 2+ , Со 2+ и Са 2 +) фруктозе-1,6-дифосфат распадается на две фосфотриозы — З-фосфоглице­риновый альдегид и фосфодиоксиацетон. Эта реакция обратима.

5. Между фосфотриозами происходит реакция изомеризации, катализируемая ферментом триозофосфатизомеразой. Равновесие устанавливается при 95% 3-фосфоглицеринового альдегида и 5% фосфодиоксиацетона.

6. В индукционный период, пока в качестве промежуточного продукта не образовался уксусный альдегид, между двумя молекулами 3-фосфоглицеринового альдегида под действием фермента альдегидмутазы при участии молекулы воды происходит реакция дисмутации. При этом одна молекула фосфоглицеринового альдегида восстанавливается, образуя фосфоглицерин, другая окисляется в 3-фосфоглицериновую кислоту. Фосфоглицерин в дальнейших реакциях не участвует и после отщепления фосфорной кислоты является побочным продуктом спиртового брожения.

При установившемся процессе окисление 3-фосфоглицеринового альдегида в 3-фосфоглицериновую кислоту происходит сложным путем. Вначале он превраща­ется в 1,3-дифосфоглицериновый альдегид, присоединяя остаток неорганической фосфорной кислоты, затем под действием фермента триозофосфатдегидрогеназы в присутствии НАД (никотинамидадениндинуклеотида) окисляется в 1,3-дифосфо-глицсриновую кислоту. НАД, вступая в соединение со специфическим белком, образует анаэробную дегидрогеназу, обладающую способностью отнимать водород непосредственно от фосфоглицеринового альдегида и других органических соединений.

7. При участии фермента фосфотрансферазы остаток фосфорной кислоты, содержащий макроэргическую связь, передается с 1,3-дифосфоглицериновой кислоты на АДФ с образованием АТФ и 3-фосфоглицериновой кислоты. Энергия, освобождающаяся при окислении фосфоглицеринового альдегида, резервируется в АТФ.

8. Под действием фермента фосфоглицеромутазы 3-фосфоглицериновая кислота изомеризуется в 2-фосфоглицериновую кислоту.

9. В результате отдачи воды, вызываемой перераспределением внутримолекулярной энергии, 2-фосфоглицериновая кислота превращается в фосфоэнолпировиноградную кислоту, содержащую макроэргическую связь. Реакцию катализирует энолаза, активируемая ионами Мg 2 +, М n 2 + и Zn 2 +.

Максимальное действие энолазы проявляется в интервале рН 5,2—5,5. При рН 4,2 молекулы энолазы агрегируются, при рН 3—4 необратимо денатурируются.

10. Под действием фермента фосфотрансферазы в присутствии ионов К + остаток фосфорной кислоты передается от фосфоэнолпировиноградной кислоты на АДФ, резервируя энергию в АТФ.

11. Образовавшаяся энолпировшюградная кислота превращается в более стабильную кетоформу.

12. Под действием фермента карбоксилазы от пировиноградной кислоты отщепляется диоксид углерода и образуется уксусный альдегид.

13. Фермент алкогольдегидрогеназа переносит водород с восстановленного НАД-Н2 на уксусный альдегид, в результате чего образуется этиловый спирт и регенерируется НАД.

АЭРОБНЫЙ РАСПАД УГЛЕВОДОВ

В условиях аэробиоза распад углеводов до образования пировиноградной кислоты происходит так же, как и при анаэробиозе, но в отличие от него пировиноградная кислота полностью окисляется до диоксида углерода и воды в цикле трикарбоновых кислот — ЦТК (цикле Кребса, лимоннокислотном цикле). В этом цикле по­следовательно протекают окислительно-восстановительные реакции, в которых под действием специфических дегидрогеназ происходит перенос водорода на молекулярный кислород — конечный его акцептор. Однако перенос осуществляется не непосредственно, а через молекулы-переносчики, образующие так называемую дыхательную цепь. Схема химических превращений при аэробном распаде глюкозы приведена ниже.

При катаболизме глюкозы образуют­ся две молекулы пировиноградной кис­лоты. Вначале одна из них подвергается реакциям окислительного декарбоксилирования, в результате которых образуется ацетил-КоА (активированная уксусная кислота):

СНз · СО · СООН + КоАSН + НАД — СНз-СО

КоАSН + НАД · Н2 + СО2

Вторая молекула пировиноградной кислоты под действием фермента пируваткарбоксилазы конденсируется с молекулой диоксида углерода с образованием щавелевоуксусной кислоты:

С H з · CO · COOH + CO2 + АТФ ↔ HOOC · CH2 · CO · COOH + АДФ + Ф

При установившемся цикле щавелевоуксусная кислота образуется из яблочной (малата).

Собственно ЦТК начинается с конденсации ацетил-КоА с молекулой щавелевоуксусной кислоты (оксалоацетата), катализируемой ферментом цитратсинтазой. Продуктами реакции являются лимонная кислота (цитрат) и свободный кофермент А:

Дальнейшие превращения видны из схемы на рисунке.

За один оборот молекулы пировиноградной кислоты присоединяется 3 молекулы Н2О, выделяется 5 Н2 и образуется 3 молекулы СО2:

СН з · СО · СООН + ЗН2О — > ЗС0 2 + 10 Н.

В ЦТК «сжигаются» не только углеводы, но и жирные кислоты (после предварительной деградации до ацетил-КоА), а также многие аминокислоты (после удаления аминогруппы в реакциях дезаминирования или переаминирования).

Аэробный и анаэробный распад углеводов доставляет дрожжам энергию и обеспечивает процессы синтеза биомассы различными предшественниками. Из щавелевоуксусной и а-кетоглутаровой кислот в результате восстановительного аминирования и переаминиро вания образуются соответственно аспарагиновая и глютаминовая кислоты. Аспарагиновая кислота может образовываться также из фумаровой кислоты. Синтез этих двух аминокислот занимает главное место в синтезе белков из углеводов. При конденсации фосфодиоксиацетона с альдегидами могут образовываться пентозы, гексозы и различные полисахариды. Для синтеза биомассы дрожжи используют и другие — анаплеротические — пути, например пентозофосфатный путь. Пентозофосфаты являются предшественниками нуклеотидов и нуклеиновых кислот.

Так как при полном окислении сахара значительно больше освобождается энергии и образуется реакционноспособных метаболитов для синтетических процессов, то возрастает скорость размножения и увеличивается биомасса дрожжей.

РАСХОД САХАРА НА БИОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ПРОДУКТЫ БРОЖЕНИЯ

Дрожжегенерирование — сложнейший биохимический процесс, состоящий из взаимосвязанных и тесно переплетающихся биохимических реакций, поэтому точно рассчитать расход питательных ве­ществ на продукты дрожжегенерирования невозможно. В приближенных теоретических расчетах пользуются суммарными уравнениями процессов брожения и биосинтеза.

Анализ различных способов получения дрожжей из мелассы показывает, что наибольший экономический коэффициент — процент сахара, израсходованного на получение товарной продукции, за вычетом потерь — получается при спиртовом брожении с утилизацией дрожжей (64,6%). На специализированных дрожжевых заводах экономический коэффициент ниже (42—45%).

В процессе дрожжегенерирования сахар расходуется на получе­ние трех основных продуктов: дрожжей, спирта и диоксида углерода. Чтобы максимально использовать сахар, необходимо утилизировать все названные продукты. При спиртовом брожении сахар, например, содержащийся в мелассе, расходуется на образование следующих веществ: этилового спирта (46—47,6%); диоксида углерода [в соответствии с количеством этилового спирта (44 — 45,5%)]; биомассы дрожжей (1,8—4%); глицерина (3,2—4,5%); высших спиртов (0,28—0,7%); альдегидов (0,1—0,2%); органических кислот (0,2—1%). Потери несброженного сахара в бражке 2,1—2,8%. Общие потери сахара в процессе сбраживания 7—12% к введенному в производство. Соответственно и выход спирта составляет 88—93% к теоретическому.

На количество образовавшегося при спиртовом брожении глицерина влияют состав сбраживаемой среды и ее физико-химические показатели.

Расход сахара на образование биомассы дрожжей и их жизне­деятельность зависит от направленности процесса. Так, при работе по схеме с выделением дрожжей из зрелой мелассной бражки и использованием их в качестве хлебопекарных стремятся накопить возможно больше дрожжей. Дрожжи можно многократно возвращать на сбраживание, что сокращает расход сахара на образование биомассы дрожжей. Энергия брожения дрожжей при их 2— 4-кратном возврате не только не снижается, но даже несколько повышается. Кроме того, при многократном использовании увеличивается общее число дрожжевых клеток и возрастает интенсивность брожения.

При сбраживании сусла в зрелой бражке содержится 20—35 г дрожжей 75%-ной влажности в 1 л. В условиях анаэробного дыха­ния на образование 1 г дрожжей указанной влажности расходу­ется 0,4 г сахарозы, следовательно, на получение 20—50 г дрожжей потребляется 8—14 г сахара, или 6—11%.

На дыхание дрожжей при дрожжегеперировании в спиртовом производстве расходуется значительное количество сахара — 6—15% от общего его расхода в этом процессе, или 2—5% от всех сбраживаемых Сахаров, содержащихся в среде дрожжегенераторов. Расход сахара на дыхание при различных условиях дрожжегенерирования неодинаков и зависит от его концентрации в среде, скорости насыщения среды кислородом, температуры и других условий. Поэтому есть еще значительные резервы повышения выхода спир­та при переработке мелассы.

Согласно уравнению брожения в этиловый спирт переходит 66,7% углерода сахара, в CO2 — 33,3%. Соотношение между количе­ствами углерода, идущими на построение биомассы и на дыхание, непостоянно и зависит от концентрации сахара в среде, температу­ры и других условий. С повышением концентрации сахара от 1 до 4% количество углерода, используемого на построение биомассы, увеличивается с 52—55 до 60-61% и соответственно уменьшается на образование С02 при дыхании, т. е. процесс становится более экономичным.

С понижением температуры среды значительно уменьшается удельный расход сахара на дыхание: при 30°С он равен 0,22, при 20°С — 0,13, при 15°С — 0,075 г на 1 г прессованных дрожжей. При 36°С удельный расход сахара на дыхание также ниже, чем при 30°С (0,2 г/г).

Коэффициенты полезно использованного углерода при концент­рации сахара в среде 2,2% и температурах 15, 20, 25, 30 и 36°С соответственно равны 71,6; 67,4; 60,7; 58,5 и 62,7%.

С повышением интенсивности окислительных процессов (с увеличением интенсивности аэрации) выход дрожжей по массе сахара, израсходованного в процессе биосинтеза, уменьшается.

МИКРООРГАНИЗМЫ — СПУТНИКИ ДРОЖЖЕЙ

При сбраживании сусла дрожжами необходимо предохранять их от посторонних микроорганизмов — бактерий и «диких» дрожжей, вносимых с сырьем, водой и воздухом. Попадая в дрожжевые и бродильные аппараты, они могут накапливаться в значительных количествах и даже вытеснить производственную культуру дрожжей. Инфицирующие микроорганизмы потребляют из сусла часть питательных веществ, что снижает выход спирта. Кроме того, они образуют органические кислоты и другие продукты, инактивирующие ферменты осахаривающих материалов и снижающие бродильную энергию дрожжей, в результате чего в зрелой бражке повышается количество несброженных Сахаров и крахмала. Хлебопекар­ные дрожжи, выделенные из инфицированной мелассно-спиртовой бражки, имеют низкую ферментативную активность и стойкость-

ОПИСАНИЕ ПОСТОРОННИХ МИКРООРГАНИЗМОВ

Молочнокислые бактерии

Молочнокислые бактерии бывают цилиндрические или палочковидные и сферические или шаровидные (кокки), грамположительные, неподвижные, неспорообразующие. Гетероферментативные молочнокислые бактерии наряду с молочной кислотой образуют летучие кислоты, спирт, диоксид углерода и водород.

Оптимальная температура для роста большинства молочнокислых бактерий 20—30°С. Термофильные виды их лучше развиваются при 49—51°С. Молочнокислые, как и другие бесспоровые, бактерии погибают при 70—75°С.

Наиболее часто встречаются следующие виды молочнокислых бактерий: Lacto. bacillius plantarum, Lact. breve, Lact. fermentii, Leuconostoc mesenterioides, leuc. agglutinans. Первые три — палочки различной длины, последние два — очень короткие палочки, чаще дипло- и стрептококки. Бактерии Leuconostoc mesenterioides имеют слизистую капсулу, поэтому очень устойчивы к высокой температуре и кислотам. В жидких средах погибают при 112—120°С в течение 20 мин; в 0,5%-ном: растворе серной кислоты жизнеспособны в течение 1 часа. Бактерии Leuc. agglutinans обладают способностью прилипать к дрожжам и склеивать (агглютинировать) отдельные их клетки.

Уксуснокислые бактерии

Уксуснокислые бактерии — грамотрицательные, палочковидные, бесспоровые, строго аэробные организмы, развивающиеся в тех же условиях, что и дрожжи. Бактерии способны окислять этиловый спирт в уксусную кислоту, пропиловый спирт — в пропионовую кислоту, бутиловый спирт — в масляную кислоту. Некоторые виды бактерий способны окислять также глюкозу в глюконовую кислоту, ксилозу и арабинозу — в ксилоновую и арабановую кислоты. Этиловый спирт является главным источником жизнедеятельности уксуснокислых бактерий.

Наиболее распространенные виды Уксуснокислых бактерий — Acetobacter aceti, Acet. Pasteurianium, Acet. oxydans. Они имеют форму палочек длиной 1—3 мкм, часто соедине­ны в цепочки. Оптимальная температура для роста 20—35°С. Acetobacter aceti выдерживает 10—11%-ную концентрацию спирта.

При накоплении в сбраживаемом сусле 0,01% уксусной кислоты задерживиется, а при 0,2% подавляется жизнедеятельность дрожжей.

Маслянокислые бактерии

Маслянокислые бактерии — строгие анаэробы, имеющие подвижные крупные спорообразующие палочки длиной до 10 мкм. Споры маслянокислых бактерий цилиндрической или эл­липсоидальной формы. Наряду с масляной кислотой они могут образовывать (в меньших количествах) уксусную, молочную, капроновую, каприловую и другие кислоты, а также этиловый и бутиловый спирты. Возбудители этого брожения развиваются главным образом в трубопроводах, насосах и других скрытых местах. Оптимальная температура для роста маслянокислых бактерий 30—40°С, при рН ниже 4,9 маслянокислые бактерии не развиваются.

Маслянокислые бактерии опасны для спиртового производства, так как выра­батываемая ими масляная кислота даже в очень малых концентрациях (0,0005%) подавляет развитие дрожжей.

Наиболее распространены следующие виды маслянокислых бактерий: Clostridium butyricum, Clostr. Pasterianinum, Clostr. saccharobutyricum.

Гнилостные бактерии

Гнилостные бактерии вызывают распад белковых веществ. В аэробных условиях происходит полная минерализация белка, вплоть до диоксида углерода, аммиака, сероводорода, воды и минеральных солей. В анаэробных условиях накапливаются различные органические дурнопахнущие и ядовитые вещества.

К аэробным гнилостным бактериям относятся Вас. Subtilius (сенная палочка), Вас. mesentericus (картофельная палочка). Они подвижны, образуют споры, отличающиеся высокой термоустойчивостью. Температурный оптимум для развития бактерий 36—50°С. К факультативным анаэробам относятся Escherichia coli (кишечная палочка) и Proteus vulgaris, к анаэробам — Clostr. Putrificum и Clostr. sporogenes. Особенно большой вред гнилостные бактерии приносят хлебопекарным дрожжам, сокращая срок их хранения.

Вас. Subtilius (сенная палочка), Вас. mesentericus (картофельная палочка), Вас. megatherium являются также нитритобразующими бактериями (редуцирующими нитраты в нитриты). Нитриты в концентрации даже 0,0005% задерживают размножение дрожжей.

Дикие дрожжи

Эти дрожжи представляют значительную опасность для спиртового производства. Они потребляют много сахара и образуют мало спирта. В большом количестве дикие дрожжи отрицательно отражаются на хлебопекарных свойствах культурных дрожжей. Многие из них превращают сахар в органические кислоты и окисляют спирт.

МИКРОФЛОРА ВОДЫ И ВОЗДУХА

Микрофлора зернового сырья и мелассы была рассмотрена раньше.

Вода для приготовления мелассного сусла должна содержать не более 100 бактерий в 1 мл. На спиртовых заводах часто используют воду из открытых водоемов микроорганизмов: Esch. coli, Esch. freundi (Bact.citrovorus), Klebsiella aerogenes, Acrobacter cloacae, Bac. Subtilis, Bac. Mesentericus, Pseudomonas nonliguefaciens.

В 1 мл прудовой воды может содержаться несколько сот кислотообразующих бактерий.

Наиболее распространенным, надежным и дешевым способом обеззараживания воды является ее хлорирование. Для этого используют гипохлорит натрия, хлорную известь, двух- и трехосновную соль гипохлорита кальция, хлорамин и др.

Для обеззараживания воды, применяемой для технологических целей, требуется 20—39 мг активного хлора на 1 л (экспозиция 0,5 ч).

Может быть применен также новый хлорсодержащий препарат — дихлорантин (С5Н6М2С122).

Препарат малотоксичен, содержит до 70% активного хлора, легко растворим в спирте, хлорированных углеводородах, плохо — в воде. При концентрации активного хлора в воде 20 мг/л остаются жизнеспособными только спорообразующие бактерии.

Процесс спиртового брожения даже стимулируется и несколько увеличивается выход спирта.

Воздух для аэрирования сусла в дрожжегенераторах очищают, иначе вместе с ним вносится значительное количество микроорганизмов, вредных для спиртово­го брожения и ухудшающих качество хлебопекарных дрожжей. Очистка воздуха особенно необходима на заводах, имеющих цехи кормовых дрожжей (во избежа­ние заражения бродящей среды дрожжеподобными грибами).

В воздухе часто встречаются Вас. Mesentericus, Вас. mycoides, Вас. megatherium, Вас. subtilis, бактерии рода Pseudomonas, сарцины (Sarcina lutea), споры плесневых грибов рода Pennicilium и Aspergillus, дрожжеподобные грибы рода Candida и редко — молочнокислые бактерии.

Воздуходувки забирают воздух из наиболее удаленных от земли мест (выше крыши завода). Для удаления из воздуха грубых частиц на всасывающем возду­ховоде устанавливают масляные (висциновые) фильтры. При использовании мокровоздушных насосов (РМК, ВВН) фильтры окончательной очистки размещают на всасывающем воздуховоде, при использовании турбовоздуходувок ТВ-50 — на нагнетательной линии.

Для очистки воздуха от микроорганизмов применяют фильтры «Лаик» СП-6/21А и «Лаик» СП-6/15А производительностью соответственно 756 и 540 м 3 /ч, площадью фильтрации 21 и 15 м 2 . Фильтрующим материалом служит гидрофобная ткань марки ФПП-15-30.

При удельной нагрузке воздуха на фильтрующую поверхность 36 м 3 /(м 2 -ч) он очищается на 97—99% в течение 3 месяцев без замены ткани. Применяют также фильтры, наполненные стеклянной ватой.

ЕСТЕСТВЕННО — ЧИСТАЯ КУЛЬТУРА ДРОЖЖЕЙ

Для засева сусла в бродильных аппаратах используют дрожжи естественночистой культуры, отличающейся от чистой культуры тем, что выращивается в условиях ограниченного попадания посторонних микроорганизмов, развитие которых подавляют.

Температура роста посторонних микроорганизмов почти не отличается от оптимальной температуры роста дрожжей и спиртового брожения, поэтому бактериостатические условия для них создают снижением активной кислотности сусла до рН 3,8—4,0 с помощью серной или молочной кислоты.

Хотя этот рН менее благоприятен для размножения дрожжей, чем рН 4,7—5,0, он обеспечивает получение микробиологически достаточно чистой культуры.

S Н-группы играют важную роль в цепи окислительно-восстановительных реакций и являются необходимым звеном в передаче электрона от сукцината к кислороду воздуха через цитохром. Активность многих дегидрогеназ, флавиновых и Восстановленный глютатион и цистеин ускоряют спиртовое брожение вследствие восстановления SH-группы тиоловых ферментов, принимающих участие в аэробном и анаэробном окислении Сахаров. Однако применение этих дорогостоящих веществ экономически нецелесообразно; в качестве их заменителя может быть использован дрожжевой автолизат.

Дрожжи погибают при какой температуре? Влияние условий на жизнедеятельность дрожжей

Дрожжи – достаточно популярный продукт, он часто используется в различных продуктах, которые люди потребляют каждый день. Многие, наверное, считают, что они находятся только в хлебе, булочках и в прочей похожей продукции. Однако на самом деле, спектр их применения значительно шире, чем кажется обычному человеку, они могут быть: в вине, пиве, спирте, самогоне. Но при неправильном использовании продукта, а именно при перегреве, дрожжи погибают. При какой температуре это случается, знает далеко не каждый человек.

Хлебные дрожжи

Существует достаточно большое количество дрожжей, которые используются для выпечки хлеба, все они отличаются своей структурой и условиями жизнедеятельности. В большинстве случаев домохозяйки используют свежие или сухие дрожжи, однако еще есть гранулированные и быстродействующие. Все они по-разному влияют на выпечку и имеется определенная температура, после превышения которой они перестают работать. Поэтому крайне важно знать, при какой температуре погибают дрожжи, чтобы мучные изделия не были испорченными.

Свежие дрожжи

Это самый популярный вид данной продукции для выпечки хлеба. В большинстве случаев они продаются небольшими кубиками по 50 или 100 г. Благодаря таким дрожжам, выпечка получается идеального цвета и имеет приятную фактуру.

Считается, что такой продукт вызывает самое сильное брожение, благодаря чему выпечка получается пышной и не имеет сильного специфического запаха. Содержание влаги в данных дрожжах составляет 70%.

Данная продукция достаточно хорошо сохраняется. Стоит отметить, что свежие дрожжи можно хранить в холодильнике до двенадцати дней. Температура хранения должна быть не выше 10 градусов, рекомендовано 0. 4 °C.

Данные дрожжи хорошего качества должны быть кремового цвета, а когда на продукт нажать пальцем, он должен ломаться и крошиться. Если же они просто размазываются, значит это не настоящие дрожжи, а просто их подделка.

Условия жизнедеятельности свежих дрожжей

Данный продукт является живым организмом, а все живое должно дышать. То же самое касается и дрожжей. Упаковке уделяется особое внимание, категорически запрещается закрывать их в герметичном пространстве. Когда к продукту не поступает воздух, то он достаточно быстро начинает портиться, буквально за несколько часов он приходит в негодность.

Как уже сообщалось, дрожжи должны сохраняться в холодильнике при достаточно низкой температуре. Но если такой возможности нет, то можно воспользоваться достаточно хорошим народным методом: продукт посыпать мукой или мелкой солью, благодаря этому дрожжи испортятся не через пару дней, а проживут еще на 3-4 дня дольше.

Что же касается непосредственно использования дрожжей, то здесь нужно не переусердствовать и не перегреть их, ведь от высоких температур дрожжи погибают. При какой температуре? Ответ достаточно прост – свежие дрожжи нельзя разводить в жидкости, нагретой до отметки выше 42 °С. В противном случае процесс брожения теста будет не таким эффективным, а если температуру сильно превысить, то вообще никакого эффекта не будет.

Гранулированные дрожжи

Данный тип дрожжей также предназначен для выпечки хлеба и других мучных изделий, но главное их отличие – обезвоживание. При изготовлении данный продукт проходит специальную обработку, после которой остается только 24% влаги. Благодаря этому он имеет форму мелких гранул. Многие не знают, при какой температуре погибают хлебные дрожжи гранулированного типа. Все достаточно просто, по факту – это все те же дрожжи, только обезвоженные, поэтому не стоит их подвергать температуре более чем 42 °С.

Однако сроки хранения данного продукта значительно дольше предыдущего. Температурный режим такой же (не выше 10 °С), но срок хранения увеличивается до шести недель.

Преимущество таких дрожжей – не нужно их растворять в воде или другой жидкости. Этот продукт можно сразу же перемешивать с мукой, благодаря этому получается равномерное распределение продукта по всему тесту.

Сухие дрожжи

Этот продукт является еще более обезвоженным, в нем остается всего 8% влаги. Рекомендовано на одинаковое количество муки класть намного меньше сухих дрожжей, чем обычных прессованных. Стоит отметить, что на упаковке не указано, при какой температуре погибают хлебопекарные дрожжи сухого типа. Согласно официальным данным, такой продукт прекращает свою жизнедеятельность при температуре более 55 °С.

Гранулы сухих дрожжей очень неприхотливы к хранению, они уже находятся в вакуумных упаковках. Срок хранения резко возрастает до двух лет. При этом их нужно брать значительно меньше, чем обычных прессованных. На 100 г обычных живых дрожжей потребуется только 30 г сухих.

Стоит отдельно отметить, что достаточно большое количество людей путает этот продукт с быстродействующими дрожжами и перемешивает их сразу с мукой, но так делать нельзя. Этот продукт необходимо рассыпать на теплую воду (рекомендованная температура 30. 45 градусов), затем подождать, пока на поверхности жидкости не появятся пузырьки, в основном данная процедура занимает 10 – 15 минут. После этого можно замешивать необходимое тесто. Главное – нужно помнить, при какой температуре погибают дрожжи.

Быстродействующие дрожжи

Такой тип продукта является последней разработкой промышленности. Их форма достаточно непривычная (небольшие вермишелины). Быстродействующие дрожжи не нужно разводить в воде, им лучше вообще не контактировать с жидкостью, сахаром и другими примесями. Данный продукт добавляют непосредственно в тесто. Поэтому вопрос о температурном режиме отпадает сам по себе.

При какой температуре погибают винные дрожжи

Стоит отметить, что в данном случае этот продукт сильно отличается от обычных пекарских. Винные дрожжи – мельчайшие микроорганизмы, которые питаются сахаром, а выделяющийся спирт является побочным продуктом их жизнедеятельности.

В данном случае оптимальной температурой их действия является 26. 30 градусов, в таком состоянии они могут нормально функционировать. Если же температура 30. 34 градусов, то они просто останавливаются и не производят брожения, но если температура возвращается к нормальной, они снова ведут полноценную жизнедеятельность. Когда температура еще повышается – дрожжи погибают.

Дрожжи в браге

Очень большое количество людей предпочитает употреблять самогон вместо магазинного алкоголя. Сам процесс достаточно интересный, но в то же время и достаточно сложный, необходимо учитывать много различных факторов, например при какой температуре погибают дрожжи в браге.

Стоит отметить, что при закваске температура воды может быть немного выше, чем сам процесс брожения. Максимально допустимая температура – 40 градусов, если она будет выше – дрожжи погибают. При какой температуре же должна настаиваться брага, знает практически каждый опытный варильщик, она должна быть порядка 24. 30 градусов. Примерно так же, как и в вине, если температура будет незначительно выше, то процесс просто останавливается, в случае повышения до 40 °С и выше продукт будет испорчен, и сам процесс брожения не будет полностью завершен, что серьезно повлияет на качество продукта.

Термофильные дрожжи

Промышленность с каждым годом изобретает все новые продукты, которые имеют более низкую стоимость и при этом не имеют ничего общего с природным происхождением ингредиентов. Термофильные дрожжи являются ярким тому примером. Технология их изготовления не имеет ничего природного – это чисто химическая смесь. Поэтому отвечая на вопрос о том, при какой температуре погибают термофильные дрожжи, можно сказать, что они самые устойчивые и производят процесс брожения даже при 95 °С. Однако они являются весьма вредными для человеческого организма.

При какой температуре погибают дрожжи в хлебе

Проводя множество опытов, ученые доказали, что когда выпекается хлеб или другие мучные изделия, то дрожжи не уничтожаются, они остаются в изделии, только они обрастают капсулами из клейковины.

Стоит отметить, что даже при высоких температурах грибки полностью не могут быть уничтожены, они способны выдерживать до 500 градусов. Однако это касается только термофильных дрожжей. Также они наносят достаточно большой вред организму. В готовом изделии, в 1 кубическом его сантиметре, находится более 120 миллионов дрожжевых клеток, которые выжили после выпекания.

Все они негативно влияют на здоровье, когда грибки попадают к человеку – начинают активно развиваться. Благодаря чему происходит активное разрушение клеток, что приводит к достаточно частому образованию доброкачественных, а порой и злокачественных опухолей.

Что же касается обычных живых дрожжей, то здесь ситуация совершенно другая. При выпечке мучных изделий внутри мякиша образуется температура примерно 95. 98 градусов. Обычные дрожжи не выдерживают такой температуры и просто погибают, остается лишь небольшой процент грибка, который практически не наносит здоровью человека никакого вреда.

Пивные дрожжи

Оптимальная температура для жизнедеятельности дрожжей в пиве составляет примерно 32 °С. Но при какой температуре погибают пивные дрожжи? В данном случае они являются очень нетермостойкими, они полностью уничтожаются, когда градус в их среде обитания повышается больше отметки в 38 единиц.

Стоит отдельно отметить тот фактор, что пивовары не настаивают свой продукт при оптимальной для дрожжей температуре в 32 градуса. Все дело в том, что при 32 °С данный продукт активно производит брожение, благодаря чему появляется очень большое количество сложных веществ, и они имеют весьма неприятный запах. При оптимальной температуре производится большое количество ацетальдегида, благодаря которому пиво становится непригодным для питья (очень резкий и неприятный запах).

Спиртовые дрожжи

Такой тип дрожжей достаточно живучий и имеет весьма широкий диапазон температуры, пригодной для их жизнедеятельности. При какой температуре погибают спиртовые дрожжи, знает далеко не каждый, она составляет порядка 50 градусов, только после преодоления этой отметки выработка спирта становится невозможной.

Чтобы этот продукт нормально функционировал, температура его среды должна быть около 29. 30 градусов. Это считается идеальной температурой. Однако они могут также развиваться и при температуре от +5 до +38 °С. В диапазоне между 38 и 50 градусами дрожжи еще живы, но они просто останавливают свою деятельность, если же градус упадет — они снова активизируются и будут исполнять свою функцию. Поэтому крайне желательно соблюдать температурный режим, чтобы качество спирта не было предельно низким.

Заключение

Большое количество людей сталкивается с продуктами, которые не были бы изготовлены, если бы не существовало таких простых микроорганизмов, как дрожжи. Поэтому крайне важно знать, когда дрожжи погибают, при какой температуре они могут существовать, а когда просто приостановливают свою жизнедеятельность.

В большинстве случаев дрожжи для выпечки выживают при температуре 42. 48 градусов, при превышении этого показателя они не продолжают существовать. Если человек делает вино, то он должен знать, что для нормального брожения температура должна быть 26. 30 градусов, а когда она переходит за отметку 34 градуса, то дрожжи погибают.

То же самое касается и пивных дрожжей, только в данном случае они выживают при температуре до 38 градусов и являются более устойчивыми.

Отдельно стоит отметить термофильные дрожжи, они являются очень вредными для человеческого организма, поэтому крайне желательно просто исключить из своего рациона продукты, изготовленные с применением такого ингредиента. В большинстве случаев данный продукт можно встретить в хлебе и выпечке, которая производится промышленно и имеет весьма низкую стоимость по сравнению с другими продуктами этой же категории.

Как уже сообщалось, дрожжи должны сохраняться в холодильнике при достаточно низкой температуре. Но если такой возможности нет, то можно воспользоваться достаточно хорошим народным методом: продукт посыпать мукой или мелкой солью, благодаря этому дрожжи испортятся не через пару дней, а проживут еще на 3-4 дня дольше.

Рекомендуем прочесть:  Что Означает Хранение Соуса От 0 До 25
Оцените статью
Не знаете как правильно сохранить продукты в свежести? ВкусЕды.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector