Типы брожения. виды брожений. характеристика возбудителей

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.

Молочнокислое брожение

В зависимости от группы микроорганизмов, участвующих в этом процессе, брожение может пойти по двум путям. Гомоферментативные молочно-кислые бактерии преимущественно приводят к образованию молочной кислоты, ее содержание в продуктах составляет до 90 %. Это наиболее примитивный путь брожения, которому подвергаются моно- и дисахариды (глюкоза, лактоза). Для него справедливо уравнение реакции:

2С₆Η₁₂О₆ ―> 2СΗ₃СΗ(ОΗ)СООΗ + Q

Гетероферментативные молочно-кислые бактерии помимо молочной кислоты дают в качестве побочных продуктов этанол, уксусную кислоту, углекислый газ и другие вещества. Можно записать следующую уравнение брожения:

2С₆Η₁₂О₆ ―> 2СΗ₃СΗ(ОΗ)СООΗ + СООΗ(СΗ₂)₂СООΗ + С₂Η₅ОΗ + СΗ₃СООΗ + Q

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.

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.

«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.

Действенные методы подкормки дрожжей

Есть с десяток способов подкормки дрожжей. Рассмотрим и обсудим самые эффективные:

Народные методы.

Советовать куриный помет я не буду. Расскажу свое мнение, а потом приведу нормальные методы.

Повторение — мать учения. Перед статьей решил освежить знания, посмотреть пару источников. От прочтения комментариев убежать не удалось. Стало страшно. В одном комментарии было такое: что винокур раньше подкармливал брагу помётом куриным, но куры кончились. Он перешел на человеческий. И поил этим своих друзей.

Также через комментарий были сведения о самогоне «на продажу». Недобросовестые винокуры в погоне за скоростью для продажи добавляли помёт, а сами же ни за что такой продукт не пили. Несмотря на то, что брага перегоняется в самогон, эти поступки хочется считать «аморальными».

После таких сведений и правда появляется желание «гнать только самому».

Народные средства для подкормки, которые могу посоветовать:

1. Ягоды, изюм.

   Виноград или изюм, ягоды и фрукты хранят в себе полный запас того, что нужны грибкам. Закинул десяток — заметил результат. Но свежие ягоды лучше размять.

2. Бобовые – горох, кукуруза.

   Действия схожи с первым методом, не будем на нем останавливаться.

3. Черный хлеб.

   Также недорогое удовольствие с содержанием необходимых элементов. Жаль, но эффективность метода ниже остальных.

4. Солодовый затор.

   Часто уже включен в рецепт браги, но также его можно добавить в готовое сусло. При температуре 65 градусов пророщенный измельченный солод с сахаром выдерживают около 5 минут, после остывания до 30 градусов вливают в брагу. Бражка становится с добавлением зерновых, а значит станет мягкой и питкой.

5. Мука, овсяные хлопья.

   Как и солодовый затор, мука и хлопья являются зерновыми продуктами, сделают алкоголь вкуснее. Только выход, к сожалению, будет меньше.

Методы продвинутых «домашних» химиков.

Винокуры — народ химически продвинутый, поэтому использует дары производства: удобрения для растений, витамины из магазина и аптек. Практика сложная, есть риск переборщить, получить что-то опасное, однако это не значит невозможное. Пользуются, рады. Объяснять принцип работы не буду, перечислю основные продукты:

• нашатырный спирт;
• аспаркам;
• cульфат Аммония;
• витамины группы B1, магний;
• экогуминат;
• карбамид.

Метод для ленивых «ценителей времени».

Самый простой способ подкормки грибков – покупка специальных грибков. Уже в комплекте со всеми питательными веществами. Такие дрожжи называются «Турбо». Подкормка для таких не нужна, брожение идет в разы быстрее, а готовый продукт выходит вкуснее.

Отсутствие доступа воздуха.

Кислород играет важную роль в начальной стадии забраживания, способствует лучшему развитию дрожжей, но в присутствии кислорода дрожжи склонны к окислению этилового спирта. При доступе воздуха к бродящему вину также могут развиться и испортить вино дрожжи и бактерии других, вредных брожений, поэтому спиртовое брожение вина ведут без доступа воздуха. Для этого емкость для брожения герметично закрывают крышкой, а для выхода углекислого газа, образующегося при брожении, используют водяной затвор или надевают на тару медицинскую резиновую перчатку с проколотыми пальцами. При брожении перчатка раздувается, а после его окончания — опадает. Водяной затвор представляет собой обычную резиновую или стеклянную трубочку небольшого сечения, один конец которой герметично закреплен на крышке емкости для брожения, а другой опущен в емкость с водой. Тогда при брожении пузырьки углекислого газа легко смогут выходить через воду, которая, в свою очередь, не допустит проникновение воздуха в бродящую тару.

Крепление спиртом

Простейший способ остановить процесс ферментации и попутно увеличить «срок годности» получившегося на выходе напитка — повысить крепость вина, добавив в него питьевой спирт либо высококачественную водку (во втором случае подойти к выбору напитка нужно предельно внимательно). Методика достаточно незамысловата: вино сливают в чистую емкость (осадок туда попасть не должен), после чего добавляют спирт либо водку

Важно точно отмерить количество, чтобы в результате вино было не крепче семнадцати градусов. Можно использовать специальное устройство — ареометр, определяющий содержание сахара в бродящем сусле

Для повышения крепости вина на один градус нужно добавить около двух процентов водки либо одного процента питьевого спирта. Затем напиток в течение трех недель выдерживают в темно помещении, после чего вновь сливают с осадка. Учитывайте, что при всей эффективности и простоте такая методика может привести к существенному усугублению вкусовых качеств напитка.

«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.

Какими устройствами можно поддержать оптимальную температуру браги

Каких-то специализированных решений пока что нет, поэтому будем пользоваться смекалкой и опытом других самогонщиков. Ниже будут описаны три самых известных способа, которые помогут вам сохранить содержимое бродильной ёмкости в определенных условиях.

Аквариумный водонагреватель с терморегулятором

Только не смейтесь, он действительно эффективно работает. Выставляем необходимые градусы, опускаем на дно бродильной ёмкости и отслеживаем температуру самой браги. Она будет немного выше за счёт активных химических реакций, поэтому лучше уменьшить мощность на 2–3 градуса.

Электрогрелка для пояса

Принцип действия следующий: обматываем грелку вокруг бродильной ёмкости, выставляем необходимые градусы и включаем. В холодном помещении, может быть, она и не решит всей проблемы, но эффект от неё будет 100%.

Подогреваемый коврик

В данном случае бродильная ёмкость просто ставится на подогреваемое местечко и тепло идёт от пола. Учитывая то, что холод опускается, а тепло поднимается, нагревать жидкость снизу является очень правильным решением.

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.

Составитель: Григоровская П.И.

Страница внесена: 20.08.20 16:42

Последнее обновление: 11.05.21 15:43

Температурный режим

Важную роль в производстве вина играют температурные условия. Наиболее благоприятные температуры для брожения винного материала (мезги, сусла) – 18–20 оС. В помещении, где бродит сусло, не должно быть резких скачков температуры, так как такие тепловые изменения негативно влияют на жизнедеятельность дрожжевых грибков.

В помещении также не должно быть сквозняка, а на содержимое бродильной ёмкости не должен попадать солнечный свет. Если винный материал бродит в стеклянной таре, то её необходимо укрыть тёмной тканью.

Если производство домашнего вина приходится на осенний период, то ёмкости с суслом лучше располагать в помещении, которое можно отапливать. Это позволит поддерживать необходимый тепловой режим вне зависимости от погодных условий.

Брожение – это биохимическая реакция, во время которой выделяется тепло. В результате разложения сахара температура сусла может ощутимо повышаться. Стоит учитывать, что это может привести к негативным последствиям: когда температура сусла приблизится к 30 °С, может произойти стремительное испарение спирта, которое приведёт к появлению горьковатого привкуса.

Обычно это происходит в период бурного брожения

Поэтому важно постоянно контролировать температурный режим, чтобы не пропустить такую ситуацию. Если температура сусла увеличивается, необходимо его принудительно охлаждать

Для этого, если есть возможность, временно снижают температуру в помещении. Можно бродильную ёмкость поместить в таз с водой или укрывать тканью, смоченной в холодной воде.

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.

Понятие брожения

Химия и биология немного по-разному определяют этот процесс. С точки зрения химии, брожение — это реакции получения этанола и других продуктов под действием ряда микроорганизмов, например, дрожжей. Биология же уточняет, что это анаэробное расщепление углеводов (в том числе глюкозы), происходящее под влиянием микроорганизмов (или полученных из них ферментов). Представляет оно собой многостадийный процесс, включающий окислительно-восстановительные реакции, причем из одного и того же субстрата получаются и доноры, и акцепторы электронов.

Сбраживанию способны подвергаться многие вещества, однако чаще используют именно углеводы. При этом образуются не только основные вещества, но и такие продукты, как ацетон, углекислый газ, водород и др.

Признаки брожения

брожениеБрожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель… характеризуются следующими параметрами:

• субстрат разлагается до конечных продуктов, при этом суммарная степень окисления продуктов та же, что и у сбраживаемых веществ;
• круг соединений, подверженных брожениюБрожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель…, органичен окислительно-восстановительным равновесием. Такие соединения не являются ни слишком восстановленными, ни слишком окисленными;
• при броженииБрожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель… обычно используются углеводы, некоторые органические кислоты, аминокислоты, пурины и пирамидины;
• образование аденозинтрифосфата (АТФ) идет путем фосфорилирования на уровне субстрата;
• процесс броженияБрожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель… с энергетической точки зрения малоэкономичен, при сбраживании грамм-молекулы глюкозы синтезируется только 2 моля АТФ.

Техническое использование спиртового брожения

Спиртовое брожение широко используется в производственно-хозяйственной деятельности человека. В виноделии, применяя определенную расу дрожжей, оказывающую специфическое влияние на вкусовые и ароматические свойства напитка, и осуществляя полное выбраживание сусла либо приостанавливая брожение на определенном этапе, можно получить тот или иной тип вина. Удачный подбор дрожжевых рас при изготовлении виноградных вин дает возможность значительно улучшить их качество, придать им особый букет. В частности, хересные дрожжи Sacch. oviformis var. cheresiensis обусловливают появление в вине особого хересного букета, напоминающего аромат сигарного дыма. Шампанские дрожжи должны быть холодоустойчивыми, обладать способностью сбраживать сахарозу при повышенных давлениях углекислоты.

В пивоварении дрожжи влияют на качество напитка (пива) еще сильнее, так как состав пивного сусла более однообразен, чем у виноградных или плодово-ягодных соков. Чистые культуры дрожжей, используемые в пивоварении, хорошо осветляют пиво, придают ему приятный вкус и пр.

Не менее важное значение имеет спиртовое брожение в хлебопечении. Для разрыхления и подъема теста требуется быстрое и обильное образование углекислого газа

При выпечке объем углекислого газа увеличивается вдвое, что способствует получению пористого хлеба. В хлебопекарной промышленности используют также соответствующие дрожжевые расы.

При получении кисломолочных продуктов и при квашении овощей возникающие продукты спиртового брожения придают продуктам специфические вкусовые качества. При получении натуральных виноградных и плодово-ягодных соков, в которых содержание спирта не должно превышать 0,5% об., спиртовое брожение подавляют. Для этого пользуются различными технологическими приемами: охлаждением, пастеризацией, сульфитированием или введением в консервируемый сок сорбиновой кислоты.

В спиртовой промышленности сырьем для производства спирта могут служить картофель, зерновые культуры, а также отходы сахарного производства (черная патока), продукты гидролиза древесины и отходы целлюлозно-бумажной промышленности. Из продуктов гидролиза древесины получают значительные количества спирта, названного гидролизным. Небольшие количества спирта для специальных целей получают из виноградного и ягодного сырья.

Дрожжевые клетки не содержат фермента амилазы, поэтому крахмалсодержащее сырье перед сбраживанием предварительно осахаривают с помощью ячменного солода или амилазы, получаемой из некоторых грибов (Aspergillus oryzae).

Спиртовые дрожжи относятся к группе Saccharomyces сегеvisiae, раса XII. Эти дрожжи сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, галактозу и частично раффинозу. В сбраживаемом заторе они накапливают до 13% об. спирта.

Молочнокислые бактерии

Культурные молочнокислые бактерии используют в производстве молочной кислоты путем брожения, в хлебопечении и спиртовом производстве. Они превращают сахар в молочную кислоту.

В спиртовой промышленности молочнокислое брожение может применяться для подкисления дрожжевого сусла. Молочная кислота стимулирует развитие дрожжей и подавляет развитие посторонних микроорганизмов.

Дикие молочнокислые бактерии кроме молочной кислоты образуют ряд летучих кислот, неблагоприятно влияющих на ход технологического процесса, поэтому в бродильной промышленности с ними ведут борьбу.

К молочнокислым бактериям относятся бактерии лейконостоки (Leuconostoc mesenterioides и Leuconostoc agglutinans), часто встречающиеся в мелассе, перерабатываемой на спиртовых и дрожжевых заводах; в производственной практике их называют клек. Эти бактерии имеют форму очень короткой палочки, Почти кокка, размером 1,5 — 1,3х1,4 — 1,2 мкм ( Микрометр, или микрон (мкм) = 1 • 10 – 6 м). Чаще их обнаруживают в виде диплококков или коротких цепочек — стрептоформ. Лейконостоки спор не образуют, но легко образуют капсулу и поэтому весьма устойчивы к нагреванию, выдерживая температуру до 90°С.

Лейконостоки могут причинить большой ущерб в производстве: они расщепляют сахарозу на фруктозу, и глюкозу, а последнюю превращают в сложное соединение —декстран. Зараженное лейконостоком мелассное сусло за несколько часов превращается в слизистую массу, засоряющую трубопроводы и вентили. Лейконостоки вызывают также закисание мелассы, превращая содержащуюся в ней сахарозу в молочную и другие кислоты.

Брожение (биологическая сущность, процесс, вид и типы, особенности реакции)

Брожение – процесс

, который представляет собой совокупность окислительно-восстановительных реакций анаэробного расщепления органических субстанций (главным образом углеводов), с помощью которых микроскопические организмы получают необходимую им энергию.

Конечным акцептором отнятых от субстрата в процессе брожения электронов является легковосстановительные органические вещества.

Энергия, которая высвобождается при различных видах брожения

, аккумулируется преимущественно в макроэргических фосфатных связях (в основном в виде АТФ).

Кроме энергообразующей функции, реакции брожения выполняют роль поставщика различных метаболитов для анаболических и катаболических синтетических процессов, происходящих внутри клетки.

Получение энергии путем различных видов брожения (так называемый бродильный тип метаболизма) довольно часто встречается у грибов, бактерий, особенно дрожжей, а также простейших. Конечные продукты и пути ферментации и широко варьируют и обусловлены видом микроскопического организма, а также веществом (питательным субстратом) и условиями ферментации.

В зависимости от превалирующих или особо типичных продуктов выделяют:

• спиртовой бродильный процесс, которое осуществляется мукоровыми грибами и дрожжами;
• молочнокислый тип брожения — молочнокислыми бактериями;
• маслянокислый тип бродильного процесса — клостридиями;
• муравьинокислый тип брожения — энтеробактериями;
• лимоннокислый тип брожения — грибами;
• пропионовокислая реакция брожения — пропионовокислые бактериями
• бутанол-ацетоновый вид брожения — клостридиями;
• метановый вид брожения – особыми метановыми бактериями.

Биологическая суть реакции брожения была открыта в середине XIX в.

Луи Пастером, который определил брожения как «жизнь без кислорода».

Реакции на основе бродильного процесса

используют в промышленной микробиологии для получения самых разнообразных, часто ценных продуктов, необходимых народному хозяйству, ветеринарии и медицине: лимонной, уксусной, глюконовой кислот, этилового и других спиртов и других активных фармацевтических ингредиентов и аддитивных лекарственных веществ.

Признаки брожения

Брожение характеризуются следующими параметрами:

• субстрат разлагается до конечных продуктов, при этом суммарная степень окисления продуктов та же, что и у сбраживаемых веществ;
• круг соединений, подверженных брожению, органичен окислительно-восстановительным равновесием. Такие соединения не являются ни слишком восстановленными, ни слишком окисленными;
• при брожении обычно используются углеводы, некоторые органические кислоты, аминокислоты, пурины и пирамидины;
• образование аденозинтрифосфата (АТФ) идет путем фосфорилирования на уровне субстрата;
• процесс брожения с энергетической точки зрения малоэкономичен, при сбраживании грамм-молекулы глюкозы синтезируется только 2 моля АТФ.

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.