…ного брожения выделяются на поверхности сбраживаемой среды в виде довольно толстого слоя пены и остаются в таком состоянии до окончания брожения. Затем они оседают, но редко дают плотный осадок на дне бродильного сосуда. Дрожжи верхового брожения по своей структуре принадлежат к пылевидным дрожжам, не склеивающимся друг с другом в отличие от хлопьевидных дрожжей низового брожения, оболочки которых являются клейкими, что приводит к агглютинации и быстрому осаждению клеток.
Дрожжи низового брожения, развиваясь в сбраживаемой жидкости, не переходят в поверхностный слой – пену, быстро оседают по окончании брожения, образуя плотный слой на дне бродильного сосуда.
Отличительным признаком является способность дрожжей низового брожения полностью сбраживать рафинозу, тогда как большинство дрожжей верхового брожения рафинозу совершенно не расщепляет, и лишь некоторые виды могут сбраживать ее только на одну треть. Это основное различие объясняется тем, что в ферментном комплексе названного типа дрожжей содержится α-галактозидаза.
Из культурных дрожжей к дрожжам низового брожения относится большинство винных и пивных дрожжей, а к дрожжам верхового брожения – спиртовые, хлебопекарные и некоторые расы пивных дрожжей. Первоначально были известны только дрожжи верхового брожения, так как брожение всяких соков происходило при обычной температуре. Желая получить напитки, насыщенные СО 2 , человек стал вести брожение при низкой температуре. Под влиянием изменившихся внешних условий получились дрожжи низового брожения с их свойствами, получившие широкое распространение.
Кроме общих свойств, дрожжи, используемые в том или ином производстве, обладают специфическими показателями. Более того, в одном и том же производстве применяются разновидности, различающиеся одной или несколькими особенностями. Их выводят из одной клетки. Такие культуры называют расами (штаммами). Каждое производство располагает несколькими расами дрожжей.
Расы дрожжей спиртового производства
В спиртовом производстве применяются те расы дрожжей верхового брожения, которые обладают наибольшей энергией брожения, образуют максимум спирта и сбраживают моно- и дисахариды, а также часть декстринов. Из дрожжей, применяемых при получении спирта из хлебно-картофельного сырья, следует назвать расы ХП, М и ХV.
При переработке мелассы на спирт применяют расы Я, Л, В, Г-67, Г-73. Эти расы относятся к семейству Saccharomyces taceae, роду Saccharomyces, виду cerevisiae.
Раса ХП выделена в 1902 году из хлебопекарных прессованных дрожжей. Клетки дрожжей этой расы круглые ияйцевидные размерами 5-6,2 х 5-8 мкм.
Развитие и размножение дрожжей расы ХП идет очень быстро. Они сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, галактозу, мальтозу, маннозу, рафинозу на одну треть и могут образовывать в сбраживаемой среде до 13%об спирта.
Раса М (Mischung – смесь), предложенная Геннебергом в 1905 году, состоит из смеси четырех рас дрожжей верхового брожения; она предназначена для сбраживания сред, содержащих смесь различных сахаров (декстринов, рафинозы), которые неодинаково сбраживаются различными дрожжами. Такая смешанная культура очень устойчива против различных ненормальных условий, встречающихся в заводской практике.
Раса ХV по технологическим признакам сходна с расой ХП. Ее применяют наряду с расой ХП для сбраживания смешанного зерно-мелассного сырья.
Из названных рас наиболее пригодной для сбраживания сусла из крахмалистого сырья является раса ХП, которая применяется также в гидролизном и сульфитноспиртовом производствах. Правда, для сбраживания сульфитных щелоков выведены специально сульфитные дрожжи, сбраживающие глюкозу, фруктозу, галактозу и маннозу.
Дрожжи, применяемые на спиртовых заводах, перерабатывающих мелассу, должны обладать специфической способностью быстро сбраживать довольно концентрированные сахарные растворы и хорошо переносить высокое содержание солей в среде. Сбраживать же растворы, содержащие большие концентрации сахара, могут так называемые осмофильные дрожжи, которые выносят очень высокое осмотическое давление.
К таким дрожжам относится раса Я, выведенная из мелассных дрожжей К.Ю. Якубовским. Раса Я обладает исключительной способностью сбраживать высокие концентрации сахара и хорошо переносит высокое содержание солей и спирта в сбраживаемом мелассном сусле. Дрожжи расы Я сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, галактозу, мальтозу; рафинозу сбраживают только частично и совершенно не сбраживают декстрины и лактозу. Раса Я относится к пылевидным дрожжам верхового брожения.
Дрожжи расы Л (Лохвицкая) близки по своим свойствам к дрожжам расы Я, но они несколько лучше размножаются и более полно сбраживают сахар.
Раса В (венгерская) подобно расе Л приспособлена к мелассной среде. Эти расы хорошо сбраживают сахарозу, глюкозу, фруктозу, а рафинозу частично.
Дрожжи рас Л и В наряду с высокими бродильными свойствами обладают также хорошей подъемной силой (способностью поднимать тесто), что позволяет выделять их из бражки и выпускать в прессованном виде в качестве хлебопекарных.
Успешное применение находят гибридные дрожжи, выведенные в Институте генетики АН СССР путем скрещивания двух видов дрожжей. Среди гибридов наибольший интерес представляют Г-67, Г-73. Гибрид 67 получен скрещиванием пивных дрожжей S-carlsbergensis с S.cerevisiae расы Я. Дальнейшее скрещивание гибрида 67 с гибридом 26 (полученным от скрещивания рас Я и ХП) дало гибрид 73. Гибриды 67 и 73 наряду с другими ферментами содержат α-галактозидазу и обладают способностью к полному сбраживанию рафинозы. Рекомендованы к применению и другие гибридные дрожжи.
Расы хлебопекарных дрожжей
В дрожжевом производстве ценятся быстро размножающиеся расы дрожжей, обладающие хорошей подъемной силой и хорошей стойкостью при хранении. Вкус хлебопекарных дрожжей должен быть чистый, цвет белый или желтоватый. Подъемная сила определяется как особенностями рас дрожжей, так и способом ведения производства. Стойкость дрожжей является свойством расы, но зависит от внутреннего состояния клеток и чистоты дрожжей.
При производстве хлебопекарных дрожжей из мелассы применяются расы VII, 14, 28 и Г-176.
Раса VII, выведенная из прессованных товарных дрожжей Томского дрожжевого завода, быстро размножается и хорошо отпрессовывается до влажности 71-72%. Дрожжи расы VII обладают хорошей подъемной силой и наибольшей стойкостью при хранении по сравнению с другими известными в заводской практике. Кроме того, эта культура является устойчивой к вредным примесям, содержащимся в мелассе.
Раса 14 предназначена для производства сухих дрожжей. Эти дрожжи отличаются плотной консистенцией при влажности 75%, высокой термоустойчивостью.
Из гибридов хлебопекарных дрожжей отобран гибрид 176, обладающий всеми положительными признаками: крупными клетками (5,6-14,0 мкм), устойчивостью к вредным примесям мелассы и высоким коэффициентом размножения, который у этой расы выше, чем у наиболее быстро размножающейся расы 14. В настоящее время проходят производственные испытания и другие перспективные гибридные расы дрожжей.
Расы пивных дрожжей
В пивоварении используют дрожжи низового брожения, приспособленные к сравнительно низким температурам. Пивные дрожжи должны быть микробиологически чистые, а также обладать способностью к хлопьеобразованию, быстро оседать на дно бродильного аппарата и давать прозрачный напиток с определенными вкусом и ароматом. К сильносбраживающим и легко дающим хлопья относятся пивные дрожжи низового брожения Фроберг (Saccharomyces cerevisiae Froberg), дрожжи рас V и 776.
На пивоваренных заводах большое распространение получили дрожжи расы 776, которая была выведена в начале XX в. Эти дрожжи считаются пригодными особенно для сбраживания сусла, приготовленного с добавкой несоложеных материалов или из солода, полученного солодованием ячменей с невысокой степенью прорастаемости. Дрожжи расы 776 –среднесбраживающие, за период главного брожения на сусле концентрацией 11% образуют примерно 2,7% СО 2 . Клетки яйцевидной формы, длиной 8-10 мкм и шириной 5-6 мкм. Прирост дрожжевой массы 1: 5,4. Способность к осветлению удовлетворительная.
Из других дрожжей на пивоваренных заводах применяются расы 11, 41, 44, S-Львовская и др, различающиеся по бродильной энергии, способности к осаждению и энергии роста.
Дрожжи расы 11 – сильносбраживающие, с хорошей способностью к осветлению. Пиво, полученное с применением дрожжей расы 11, имеет хороший вкус. Эта раса получила широкое распространение на пивоваренных заводах.
Дрожжи расы 41 – среднесбраживающие, с хорошей способностью к осаждению. При сбраживании сусла расой 41 получается мягкое пиво с чистым вкусом.
Дрожжи расы 44 – среднесбраживающие. Способность к осаждению хорошая. Сообщают пиву полноту вкуса и дают хорошие результаты при применении в производстве воды с повышенной жесткостью.
Дрожжи расы S – среднесбраживающие. Способность к осаждению хорошая. Дают пиво с мягким чистым вкусом.
Дрожжи расы Р – среднесбраживающие, хорошо осветляют пиво и обусловливают приятный чистый вкус.
Дрожжи расы F характеризуются хорошей способностью к осветлению и сообщают пиву приятный аромат. Раса устойчива к действию посторонних микроорганизмов.
Дрожжи расы А (выделены на рижском пивоваренном заводе «Алдарис») сбраживают сусло за 7-8 суток, хорошо осветляют пиво и устойчивы к инфекции.
Путем разных способов селекции во ВНИИ пивобезалкогольной промышленности получен ряд сильносбраживающих штаммов дрожжей (28, 48, 102), обладающих значительно большей бродильной энергией, чем дрожжи исходной расы 11.
Пивные дрожжи верхового брожения находят широкое применение в Англии при приготовлении Портера. Они применяются также для приготовления Берлинского светлого пива и других напитков. Для приготовления Бархатного пива применяют штамм 191 К, интенсивно сбраживающий моносахариды и мальтозу, но не сбраживающий сахарозу, рафинозу и лактозу.
Расы винных дрожжей
В виноделии ценятся дрожжи, быстро размножающиеся, обладающие свойством подавлять другие виды дрожжей и микроорганизмы и придавать вину соответствующий букет. Дрожжи, применяемые в виноделии, относятся к своеобразному виду Saccharomyces ellipsoideus. Клетки их имеют продолговато-овальную форму. Дрожжи энергично сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу и мальтозу. В различных местностях и из различных молодых вин выделено несколько отличающихся одна от другой разновидностей или рас этого вида. В виноделии почти все производственные культуры дрожжей – своего, местного происхождения. К их числу относятся расы Магарач 7, Массандра 3, Пино 14, Кахури и многие другие. Наряду с этими расами применяются и некоторые иностранные, например раса Штейнберг, выделенная в Германии в 1892 и 1893 гг., и раса Шампань-Аи.
Большая часть винных дрожжей относится к дрожжам низового брожения.
Для приготовления белых столовых вин применяются расы Пино 14, Феодосия 1/19, Алиготе, Рислинг Анапский.
Раса Пино 14 имеет клетки яйцевидной формы, хорошо сбраживает виноградное сусло сахаристостью 20 % с образованием 11,57%об спирта; оптимальная температура развития и брожения 18: -25°С. Эта раса является холодостойкой и кислотостойкой; оптимальная величина рН 2,9-3,9.
Раса Феодосия 1/19 – крупноклеточная, пылевидная, очень энергичная, быстро сбраживает виноградное сусло и хорошо дображивает его; имеет широкий температурный диапазон брожения (от 9 до 35°С) и может применяться как холодостойкая и как термостойкая.
Дрожжей Алиготе имеется несколько рас, и все они сильные, с высокой энергией брожения. К энергично сбраживающим относятся и дрожжи Рислинг Анапский.
Для приготовления крепких вин применяется раса Массандра 3 с яйцевидной формой клеток, пылевидная; оптимальная величина рН 3,7-4,05; оптимальная температура брожения 18-20°С. Виноградное сусло с содержанием сахара 20% сбраживается полностью; при сбраживании концентрированного виноградного сусла (30% сахара) образует 11,8%об спирта и оставляет несброженным 8,7% сахара.
Раса Магарач 125, названная в ознаменование 125-летнего юбилея первых посадок винограда в институте «Магарач», применяется для получения крепких и десертных вин. Эта раса хорошо сбраживает высококонцентрированные виноградные сусла с содержанием сахара 27-30%, холодостойкая.
Раса Кахури 2 широко применяется для приготовления шампанских виноматериалов и вин. Виноградное сусло с содержанием сахара 20% она сбраживает с образованием 11,4%об спирта, остается несброженным 0,28% сахара. Эта раса довольно холодостойкая (при температуре 14-15°С сусло забраживает на 2-й день) и сбраживает хорошо; оптимальная величина рН 3,4-3,6.
Раса Шампанская 7, применяемая для шампанизации вина в бутылках, выделена из расы Кахури 5 и характеризуется образованием трудно взмучивающегося осадка; интенсивно сбраживает при температуре 4-9°С, хотя сусло и забраживает только на 5-6-й день.
Из винных дрожжей наиболее холодостойкой считается раса Ленинградская, а наиболее термостойкой – раса Ашхабадская 3.
В производстве хереса применяются специальные расы дрожжей, которые являются разновидностью вида Saccharomyces oviformis. Хересные дрожжи образуют на поверхности вина в неполных бочках пленку, благодаря развитию которой вино приобретает особые букет и вкус.
Путем тщательного отбора по наиболее важным производственным признакам выделено несколько рас хересных дрожжей (13, 15 и 20) с высокой пленкообразующей способностью. В дальнейшем из производства, применявшего расу Херес 20, была отселекционирована более эффективная раса Херес 20-С, которая нашла широкое применение на многих заводах по производству хереса.
В плодово-ягодном виноделии применяются селекционированные расы дрожжей, выделенные из различных плодово-ягодных соков. Плодово-ягодные соки богаты дрожжами, обладающими всеми необходимыми для производства качествами и биологически приспособленными к условиям развития в исходных плодово-ягодных соках. Поэтому штаммы дрожжей, выделенных из земляничных соков, применяются для сбраживания земляничных соков, а штаммы дрожжей, выделенных из вишневых соков, применяются для сбраживания вишневых соков и т. д.
В плодово-ягодном виноделии получили распространение следующие штаммы: яблочные 46, 58, клюквенный 17, смородиновый 16, брусничные 3, 7, 10, малиновые 7/5, 25, 28, 28/10, вишневые 3, 6, земляничные 7, 4, 9.
Названные штаммы дрожжей обеспечивают нормальный ход брожения, полноту сбраживания, быструю осветляемость и хорошие вкусовые качества вина; они сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, галактозу и не сбраживают лактозу и маннит.
Успешно применяются в плодово-ягодном виноделии расы дрожжей Москва 30, Яблочная 7, Вишневая 33, Черносмородиновая 7, Малиновая 10 и Сливовая 21. Чистая культура дрожжей Москва 30 рекомендуется для сбраживания клюквенного сусла; Яблочная 7 и Вишневая 33 – для сбраживания яблочного сусла; Черносмородиновая 7 и Вишневая 33 – для сбраживания черносмородинового и вишневого сусла.
4 Химизм спиртового брожения. Вторичные и побочные продукты спиртового брожения
Спиртовое брожение представляет собой цепь ферментативных процессов, конечным результатом которых является распад гексозы с образованием спирта и СО 2 и доставка дрожжевой клетке той энергии, которая необходима для образования новых веществ, используемых для процессов жизнедеятельности, в том числе для роста и размножения. По химическому характеру спиртовое брожение – каталитический процесс, происходящий под действием биологических катализаторов – ферментов.
Современная теория спиртового брожения является результатом работ многих ученых различных стран мира.
Для выяснения процессов брожения большое значение имели работы выдающихся отечественных ученых: Лебедева, Костычева, Фаворского, Иванова, Энгельгардта.
По современным представлениям, спиртвое брожение – это сложный непрерывный процесс распада сахара, катализируемый разными ферментами с образованием 12 промежуточных продуктов.
1 Начальной стадией превращения глюкозы является реакция фосфорилирования ее при участии фермента глюкозиназы. К молекуле глюкозы присоединяется фосфатный остаток от молекулы АТФ, которая находится в клетках дрожжей, и образуется глюкозо-6-фосфат, а АТФ превращается в АДФ:
С 6 Н 12 О 6 + АТФ → СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 4 СНО+АДФ
Глюкоза Глюкозо-6-фосфат
В результате присоединения фосфатного остатка от молекулы АТФ к глюкозе реакционная способность последней возрастает.
2 Глюкозо-6-фосфат путем изомеризации под действием фермента глюкозофосфатизомеразы переходит обратимо в форму фруктозы:
СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 4 СНО → СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 3 СОСН 2 ОН
Глюкозо-6-фосфат Фруктозо-6-фосфат
СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН)3СОСН 2 ОН + АТФ →
Фруктозо-6-фосфат
→ СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 3 СОСН 2 О(Н 2 РО) + АДФ
Фруктозо-1,6-дифосфат
Эфиры глюкозо-6-фосфат и фруктозо-6-фосфат образуют равновесную смесь, получившую название эфира Эмдена и состоящую на 70-75% из эфира Робисона (глюкозы) и на 25% из эфира Нейберга (фруктозы).
Образованием фруктозо-1,6-дифосфата заканчивается подготовительная стадия спиртового брожения с переносом макроэргических фосфатных связей и с преобразованием гексозы в лабильную оксиформу, легко подвергающуюся дальнейшим ферментативным превращениям.
4 Следующим важнейшим этапом является десмолиз – разрыв углеродной цепи фруктозодифосфата с образованием двух
молекул фосфотриоз. Симметричное расположение остатков фосфорной кислоты по концам молекулы фруктозы облегчает разрыв ее углеродной цепи как раз в середине. Фруктозодифосфат распадается при этом на две триозы: фосфоглицериновый альдегид и фосфодиоксиацетон. Реакция катализируется ферментом альдолазой и обратима:
СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 3 СОСН 2 О(Н 2 РО) → CH 2 О(Н 2 Р0 3)СОСН 2 ОН +
Фруктозо-1,6-дифосфат Фосфодиоксиацетон
СН 2 0 (Н 2 РОз) СНОНСНО (4)
З-фосфоглицериновый альдегид
Главная роль в дальнейших превращениях при спиртовом брожении принадлежит 3-фосфоглицериновому альдегиду, но в сбраживаемой жидкости он обнаруживается лишь в незначительном количестве. Это объясняется взаимным переходом ке-тозного изомера в альдозный и обратно под действием фермента триозофосфатизомеразы (5.3.1.1)
СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СОСН 2 ОН;£ СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СНОНСНО
Фосфодиоксиацетон З-фосфоглицериновый альдегид
По мере дальнейшего превращения фосфоглицеринового альдегида новые количества его образуются в процессе изомеризации фосфодиоксиацетона.
5. Последующим этапом является окисление двух молекул З^фосфоглицеринового альдегида. Эта реакция катализируется триозофосфатдегидрогеназой (1.2.1.12), коферментом которой является НАД (никотинамид-аденин-динуклеотид). В окислении участвует фосфорная кислота среды. Реакция протекает по следующему уравнению: 2СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СНОНСНО + 2Н 3 Р0 4 + 2НАД Триозофосфатдегидрогеназа ->
З-фосфоглицериновый альдегид
->- 2СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СНОНСОО w (H 2 P0 3) + 2НАД
1,3-дифосфоглицериновая йислота
Молекула 3-фосфоглицеринового альдегида присоединяет фосфат, а водород переносится на кофермент НАД, который восстанавливается. Энергия, освобождающаяся в результате окисления 3-фосфоглицеринового альдегида, аккумулируется в макроэргической связи образующейся 1,3-дифосфоглицериновой
1,3-дифосфоглицериновая кислота 3-фосфоглицериновая кислота
7. Затем под действием фермента фосфоглицеромутазы
(2.7.5.3) остаток фосфорной кислоты перемещается от третьего
углерода ко второму, и в результате 3-фосфоглицериновая кис
лота превращается в 2-фосфоглицериновую кислоту:
2СН 2 (Н 2 Р0 3) CHOHCOOH ^t 2CH 2 0HCH0 (Н 2 Р0 3) СООН. (7)
3-фосфоглицериновая кислота 2-фосфоглицериновая кислота
8. Следующей стадией является дефосфорилирование 2-фос-
фоглицериновой кислоты. При этом 2-фосфоглицериновая кис
лота под действием фермента энолазы (4.2.1.11) путем дегидра
тирования (потери воды) превращается в фосфоэнолпировино-
градную кислоту:
2СН 2 ОНСНО (Н 2 Р0 3) СООН qt 2СН 3: СО со (Н 2 Р0 3) СООН + 2Н 2 0. (8)
2-фосфоглицериновая кислота Сосфоэнолпировиноградная кислота
При этом превращении происходит перераспределение внутримолекулярной энергии и большая ее часть аккумулируется в макроэргической фосфатной связи.
9. Весьма нестойкая фосфоэнолпировиноградная кислота
легко дефосфорилируется, при этом остаток фосфорной кислоты
под действием фермента пируваткиназы (2.7.1.40) передается
вместе с макроэргической связью молекуле АДФ. В результате
образуется более устойчивая кетоформа пировиноградной кисло
ты, а АДФ превращается в АТФ:
2СН 2: СО сю (Н 2 Р0 3) СООН + 2АДФ -* 2СН 3 СОСООН + 2АТФ. (3)
Фосфоэнолпировиноградная Пировиноградная
кислота кислота
10. Пировиноградная кислота под действием фермента пи-
руватдекарбоксилазы (4.1.1.1) декарбоксилируется с отщепле
нием С0 2 и образованием уксусного альдегида:
2CH 3 COCOOH -*2С0 2 + 2СН 3 СНО. (10)
Пировиноградная Уксусный альдегид
11. Уксусный альдегид при участии фермента алкогольдегид-
рогеназы (1.1.1.1) взаимодействует с НАД-Н 2 , образовавшимся
ранее при окислении фосфоглицеринового альдегида в фосфо-
глицериновую кислоту [см. уравнение (5)]. В результате уксус
ный альдегид восстанавливается в этиловый спирт, а кофермент
НАД-Н 2 вновь регенерируется (окисляется в НАД):
2СН 3 СНО + 2НАД Н 2 Z 2СН 3 СН 2 ОН + 2НАД. (11)
Итак, завершающим этапом брожения является реакция восстановления уксусного альдегида в этиловый спирт.
Из рассмотренного цикла реакций спиртового брожения видно, что из каждой молекулы глюкозы образуется 2 молекулы спирта и 2 молекулы С0 2 .
В процессе спиртового брожения образуется четыре молекулы АТФ [см. уравнения (6) и (9)], но две из них затрачиваются на фосфорилирование гексоз [см. уравнения (1) и (3)]. Таким образом, запасается всего 2 г-моль АТФ.
Ранее указывалось, что на образование каждой грамм-молекулы АТФ из АДФ затрачивается 41,9 кДж, а в энергию двух молекул АТФ переходит соответственно 83,8 кДж. Следовательно, при сбраживании 1 г-моль глюкозы дрожжи получают энергии около 84 кДж. В этом и заключается биологический смысл брожения. При полном расщеплении глюкозы на С0 2 и воду выделяется 2874 кДж, а при окислении 1 г-моль глюкозы до С0 2 и Н 2 0 в процессе аэробного дыхания аккумулируется 2508 кДж, так как образующийся этиловый спирт еще сохраняет в себе потенциальную энергию. Таким образом, с энергетической точки зрения брожение - процесс малоэкономичный.
Сбраживание отдельных Сахаров происходит в определенной последовательности, обусловленной скоростью их диффузии в дрожжевую клетку. Быстрее всех сбраживаются дрожжами глюкоза и фруктоза. Однако сахароза как таковая исчезает в сусле (инвертируется) еще в начале брожения. Она гидролизу-ется р-фруктофуранозидазой (3.2.1.26) оболочки дрожжевых клеток с образованием гексоз (глюкозы и фруктозы), которые легко используются клеткой. Когда в сусле почти не остается фруктозы и глюкозы, дрожжи начинают потреблять мальтозу.
§ 5. ВТОРИЧНЫЕ И ПОБОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ СПИРТОВОГО БРОЖЕНИЯ
Все вещества, получающиеся в результате сбраживания сахара дрожжами, за исключением спирта и С0 2 , относятся к вторичным продуктам спиртового брожения. Кроме них, имеются побочные продукты спиртового брожения, которые образуются не из сахара, а из других веществ, находящихся в сбраживаемом субстрате. К ним относятся амиловый, изоамиловый, изо-бутиловый и другие спирты, известные под названием сивушного масла.
Из вторичных продуктов спиртового брожения известны глицерин, уксусный альдегид, пировиноградная, уксусная, янтарная, лимонная и молочная кислоты, ацетоин (ацетилметил-карбинол), 2,3-бутиленгликоль и диацетил. В аэробных условиях пировиноградная кислота является также исходным веществом для цикла трикарбоновых кислот (цикла Кребса), по которому из нее образуются уксусная, лимонная, яблочная и янтарная кислоты. Высшие спирты образуются тоже из пировиноградной кислоты путем аминирования ее до аланина, который в свою очередь переаминируется в соответствующую кетокислоту. В условиях спиртового брожения кетокислоты, восстанавливаясь, образуют высшие спирты. Поэтому вторичные и побочные продукты спиртового брожения строго разграничить нельзя.
Уксусный альдегид может испытывать дисмутацию с образованием уксусной кислоты и этилового спирта (реакция Кан-ниццаро):
СН 3 СОН + СН 3 СОН + Н 2 0 = СНзСООН + СН 3 СН 2 ОН.
Одна из молекул альдегида окисляется в кислоту, а другая восстанавливается в спирт. В щелочной среде одна молекула
уксусного альдегида вступает в окислительно-восстановительную реакцию со второй молекулой уксусного альдегида; при этом образуются этиловый спирт, уксусная кислота и одновременно с ними глицерин, что выражается таким суммарным уравнением:
2C 6 Hi 2 0 6 + Н 2 0 = 2СН 2 ОНСНОНСН 2 ОН + СН 3 СН 2 ОН + СН 3 СООН + 2С0 2 .
Глицерин образуется в небольшом количестве при спиртовом брожении. При изменении условий брожения его производство можно осуществить в промышленном масштабе.
Глицерин и уксусный альдегид являются промежуточными продуктами спиртового брожения. На последнем этапе нормально протекающего процесса брожения происходит восстановление значительной части уксусного альдегида в этанол. Но если уксусный альдегид связать сульфитом натрия, то направление спиртового брожения изменится в сторону образования больших количеств глицерина.
Удаление уксусного альдегида из сбраживаемой среды сульфитом натрия представляется в следующем виде:
СН 3 СНО + Na 2 S0 3 + H 2 OW CH 3 CHONaHS0 2 + NaOH.
Уксусный альдегид, образовавшийся при декарбоксилирова-нии пировиноградной кислоты, в результате связывания сульфитом не может служить акцептором водорода. Место уксусного альдегида занимает фосфодиоксиацетон, который получает водород от восстановленного НАД-Н 2 , образуя а-глицерофос-фат. Эта реакция катализируется ферментом глицерофосфатде-гидрогеназой. Под действием фосфатазы «-глицерофосфат де-фэсфорилируется, превращаясь в глицерин. Таким образом, в присутствии Na 2 S03 протекает глицерино-альдегидное брожение:
С 6 Н 12 0 6 = CH3CHO + СН 2 ОНСНОНСН 2 ОН + С0 2 .
Сахар Ацетальдегид Глицерин
С увеличением количества сульфита натрия, вводимого в сбраживаемую среду, соответственно увеличивается количество связанного альдегида и ослабляется образование этанола и С0 2 .
Образование кислот и ацетоина. Янтарная кислота образуется дегидрированием и конденсацией двух молекул уксусной кислоты с одной молекулой уксусного альдегида (гипотеза В. 3. Гва-ладзе и Женавуа):
2СН 3 С00Н + СН 3 СНО -* С00НСН 2 СН 2 С00Н + СН 3 СН 2 ОН.
В процессе спиртового брожения янтарная кислота образуется также дезаминированием глютаминовой кислоты. Акцептором водорода в этой реакции является триозоглицериновый аль- Дегид, поэтому реакция дезаминированйя сопровождается одновременным накоплением глицерина:
C 6 Hi 2 0 6 + COOHCH2CH2CHNH2COOH + 2Н 2 0 = СО0НСН 2 СН 2 С0ОН -Ь
Глюкоза Глютаминовая кислота Янтарная кислота
2СН 2 ОНСНОНСН 2 ОН 3 + NH 3 + С0 2 .
Глицерин
Амми>ак потребляется дрожжами на синтез белка, а глицерин и янтарная кислота при этом выделяются в среду.
Образование лимонной кислоты, по Лафону, происходит из. девяти молекул уксусного альдегида:
9СН 3 СОН + 4Н 2 0 = (СН 2 СООН) 2 С (ОН) СООН + 6СН 3 СН 2 ОН.
Лимонная кислота
Образование молочной кислоты объясняют восстановлением пировиноградной кислоты:
СНзСОСООН + Н 2 -> СН 3 СН (ОН) СООН.
Пировиноградная Молочная кислота
Однако полагают более вероятным ее образование в результате гидролиза промежуточного продукта спиртового брожения - фосфоглицеринового альдегида:
СНОСНОНСН 2 ОР0 3 Н 2 + Н 2 0 -* СН 3 СН (ОН) СООН + Н 3 Р0 4 .
Фосфоглицериновьш Молочная кислота
альдегид
Конденсацией уксусной кислоты с ацетальдегидом объясняют образование ацетоина:
1) СНзСООН + СН 3 СНО->-СНзСОСОСНз + Н 2 0;
Диацетил
2) СН3СОСОСН3 + СНзСНО -4 СН3СОСНОНСН3 + СНзСООН.
Сначала образуется диацетил; затем путем дисмутации со-пряженного окисления-восстановления за счет воды диацетила с ацетальдегидом образуется ацетоин.
При восстановлении ацетоина образуется 2,3-бутиленгли-коль:
СН 3 СОСНОНСНз + НАД ■ Н 2 *± СН 3 СНОНСНОНСН 3 + НАД.
Механизм образования некоторых вторичных продуктов спиртового брожения еще не совсем ясен, однако не подлежит сомнению, что уксусный альдегид является основным исходным веществом для синтеза вторичных продуктов брожения.
Среди вторичных продуктов преобладают уксусная и янтарная кислоты, а также 2,3-бутиленгликоль и уксусны…
2 Общая характеристика и расы дрожжей, применяемых в бродильных производствах
Культурные дрожжи относятся к семейству сахаромицетов и называютсяSaccharomyces cerevisiae.
Температурный оптимум для размножения дрожжей находится в пределах 25-30°С, а минимальная температура около 2-3°С. При температуре 40°С рост прекращается и дрожжи отмирают, но низкие температуры дрожжи переносят хорошо, хотя размножение их приостанавливается. Дрожжи не погибают даже при температуре –180°С (жидкий воздух). При высокой концентрации сахара в среде жизнедеятельность дрожжей прекращается, так как при этом увеличивается осмотическое давление, при определенном значении которого наступает плазмолиз дрожжевых клеток. Плазмолизом называется сжатие клетки с последующим отслоением протоплазмы от клеточной оболочки вследствие обезвоживания клетки и связанного с этим резкого падения давления клеточного сока. Величина предельной концентрации сахара для различных рас дрожжей неодинакова.
Различают дрожжи верхового и низового брожения. В каждой из этих групп имеется несколько отдельных рас.
Дрожжи верхового брожения в стадии интенсивного брожения выделяются на поверхности сбраживаемой среды в виде довольно толстого слоя пены и остаются в таком состоянии до окончания брожения. Затем они оседают, но редко дают плотный осадок на дне бродильного сосуда. Дрожжи верхового брожения по своей структуре принадлежат к пылевидным дрожжам, не склеивающимся друг с другом в отличие от хлопьевидных дрожжей низового брожения, оболочки которых являются клейкими, что приводит к агглютинации и быстрому осаждению клеток.
Дрожжи низового брожения, развиваясь в сбраживаемой жидкости, не переходят в поверхностный слой – пену, быстро оседают по окончании брожения, образуя плотный слой на дне бродильного сосуда.
Отличительным признаком является способность дрожжей низового брожения полностью сбраживать рафинозу, тогда как большинство дрожжей верхового брожения рафинозу совершенно не расщепляет, и лишь некоторые виды могут сбраживать ее только на одну треть. Это основное различие объясняется тем, что в ферментном комплексе названного типа дрожжей содержится α-галактозидаза.
Из культурных дрожжей к дрожжам низового брожения относится большинство винных и пивных дрожжей, а к дрожжам верхового брожения – спиртовые, хлебопекарные и некоторые расы пивных дрожжей. Первоначально были известны только дрожжи верхового брожения, так как брожение всяких соков происходило при обычной температуре. Желая получить напитки, насыщенные СО 2 , человек стал вести брожение при низкой температуре. Под влиянием изменившихся внешних условий получились дрожжи низового брожения с их свойствами, получившие широкое распространение.
Кроме общих свойств, дрожжи, используемые в том или ином производстве, обладают специфическими показателями. Более того, в одном и том же производстве применяются разновидности, различающиеся одной или несколькими особенностями. Их выводят из одной клетки. Такие культуры называют расами (штаммами). Каждое производство располагает несколькими расами дрожжей.
Расы дрожжей спиртового производства
В спиртовом производстве применяются те расы дрожжей верхового брожения, которые обладают наибольшей энергией брожения, образуют максимум спирта и сбраживают моно- и дисахариды, а также часть декстринов. Из дрожжей, применяемых при получении спирта из хлебно-картофельного сырья, следует назвать расы ХП, М и ХV.
При переработке мелассы на спирт применяют расы Я, Л, В, Г-67, Г-73. Эти расы относятся к семейству Saccharomyces taceae, роду Saccharomyces, виду cerevisiae.
Раса ХП выделена в 1902 году из хлебопекарных прессованных дрожжей. Клетки дрожжей этой расы круглые ияйцевидные размерами 5-6,2 х 5-8 мкм.
Развитие и размножение дрожжей расы ХП идет очень быстро. Они сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, галактозу, мальтозу, маннозу, рафинозу на одну треть и могут образовывать в сбраживаемой среде до 13%об спирта.
Раса М (Mischung – смесь), предложенная Геннебергом в 1905 году, состоит из смеси четырех рас дрожжей верхового брожения; она предназначена для сбраживания сред, содержащих смесь различных сахаров (декстринов, рафинозы), которые неодинаково сбраживаются различными дрожжами. Такая смешанная культура очень устойчива против различных ненормальных условий, встречающихся в заводской практике.
Раса ХV по технологическим признакам сходна с расой ХП. Ее применяют наряду с расой ХП для сбраживания смешанного зерно-мелассного сырья.
Из названных рас наиболее пригодной для сбраживания сусла из крахмалистого сырья является раса ХП, которая применяется также в гидролизном и сульфитноспиртовом производствах. Правда, для сбраживания сульфитных щелоков выведены специально сульфитные дрожжи, сбраживающие глюкозу, фруктозу, галактозу и маннозу.
Дрожжи, применяемые на спиртовых заводах, перерабатывающих мелассу, должны обладать специфической способностью быстро сбраживать довольно концентрированные сахарные растворы и хорошо переносить высокое содержание солей в среде. Сбраживать же растворы, содержащие большие концентрации сахара, могут так называемые осмофильные дрожжи, которые выносят очень высокое осмотическое давление.
К таким дрожжам относится раса Я, выведенная из мелассных дрожжей К.Ю. Якубовским. Раса Я обладает исключительной способностью сбраживать высокие концентрации сахара и хорошо переносит высокое содержание солей и спирта в сбраживаемом мелассном сусле. Дрожжи расы Я сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, галактозу, мальтозу; рафинозу сбраживают только частично и совершенно не сбраживают декстрины и лактозу. Раса Я относится к пылевидным дрожжам верхового брожения.
Дрожжи расы Л (Лохвицкая) близки по своим свойствам к дрожжам расы Я, но они несколько лучше размножаются и более полно сбраживают сахар.
Раса В (венгерская) подобно расе Л приспособлена к мелассной среде. Эти расы хорошо сбраживают сахарозу, глюкозу, фруктозу, а рафинозу частично.
Дрожжи рас Л и В наряду с высокими бродильными свойствами обладают также хорошей подъемной силой (способностью поднимать тесто), что позволяет выделять их из бражки и выпускать в прессованном виде в качестве хлебопекарных.
Успешное применение находят гибридные дрожжи, выведенные в Институте генетики АН СССР путем скрещивания двух видов дрожжей. Среди гибридов наибольший интерес представляют Г-67, Г-73. Гибрид 67 получен скрещиванием пивных дрожжей S-carlsbergensis с S.cerevisiae расы Я. Дальнейшее скрещивание гибрида 67 с гибридом 26 (полученным от скрещивания рас Я и ХП) дало гибрид 73. Гибриды 67 и 73 наряду с другими ферментами содержат α-галактозидазу и обладают способностью к полному сбраживанию рафинозы. Рекомендованы к применению и другие гибридные дрожжи.
Расы хлебопекарных дрожжей
В дрожжевом производстве ценятся быстро размножающиеся расы дрожжей, обладающие хорошей подъемной силой и хорошей стойкостью при хранении. Вкус хлебопекарных дрожжей должен быть чистый, цвет белый или желтоватый. Подъемная сила определяется как особенностями рас дрожжей, так и способом ведения производства. Стойкость дрожжей является свойством расы, но зависит от внутреннего состояния клеток и чистоты дрожжей.
При производстве хлебопекарных дрожжей из мелассы применяются расы VII, 14, 28 и Г-176.
Раса VII, выведенная из прессованных товарных дрожжей Томского дрожжевого завода, быстро размножается и хорошо отпрессовывается до влажности 71-72%. Дрожжи расы VII обладают хорошей подъемной силой и наибольшей стойкостью при хранении по сравнению с другими известными в заводской практике. Кроме того, эта культура является устойчивой к вредным примесям, содержащимся в мелассе.
Раса 14 предназначена для производства сухих дрожжей. Эти дрожжи отличаются плотной консистенцией при влажности 75%, высокой термоустойчивостью.
Из гибридов хлебопекарных дрожжей отобран гибрид 176, обладающий всеми положительными признаками: крупными клетками (5,6-14,0 мкм), устойчивостью к вредным примесям мелассы и высоким коэффициентом размножения, который у этой расы выше, чем у наиболее быстро размножающейся расы 14. В настоящее время проходят производственные испытания и другие перспективные гибридные расы дрожжей.
Расы пивных дрожжей
В пивоварении используют дрожжи низового брожения, приспособленные к сравнительно низким температурам. Пивные дрожжи должны быть микробиологически чистые, а также обладать способностью к хлопьеобразованию, быстро оседать на дно бродильного аппарата и давать прозрачный напиток с определенными вкусом и ароматом. К сильносбраживающим и легко дающим хлопья относятся пивные дрожжи низового брожения Фроберг (Saccharomyces cerevisiae Froberg), дрожжи рас V и 776.
На пивоваренных заводах большое распространение получили дрожжи расы 776, которая была выведена в начале XX в. Эти дрожжи считаются пригодными особенно для сбраживания сусла, приготовленного с добавкой несоложеных материалов или из солода, полученного солодованием ячменей с невысокой степенью прорастаемости. Дрожжи расы 776 –среднесбраживающие, за период главного брожения на сусле концентрацией 11% образуют примерно 2,7% СО 2 . Клетки яйцевидной формы, длиной 8-10 мкм и шириной 5-6 мкм. Прирост дрожжевой массы 1: 5,4. Способность к осветлению удовлетворительная.
Из других дрожжей на пивоваренных заводах применяются расы 11, 41, 44, S-Львовская и др, различающиеся по бродильной энергии, способности к осаждению и энергии роста.
Дрожжи расы 11 – сильносбраживающие, с хорошей способностью к осветлению. Пиво, полученное с применением дрожжей расы 11, имеет хороший вкус. Эта раса получила широкое распространение на пивоваренных заводах.
Дрожжи расы 41 – среднесбраживающие, с хорошей способностью к осаждению. При сбраживании сусла расой 41 получается мягкое пиво с чистым вкусом.
Дрожжи расы 44 – среднесбраживающие. Способность к осаждению хорошая. Сообщают пиву полноту вкуса и дают хорошие результаты при применении в производстве воды с повышенной жесткостью.
Дрожжи расы S – среднесбраживающие. Способность к осаждению хорошая. Дают пиво с мягким чистым вкусом.
Дрожжи расы Р – среднесбраживающие, хорошо осветляют пиво и обусловливают приятный чистый вкус.
Дрожжи расы F характеризуются хорошей способностью к осветлению и сообщают пиву приятный аромат. Раса устойчива к действию посторонних микроорганизмов.
Дрожжи расы А (выделены на рижском пивоваренном заводе «Алдарис») сбраживают сусло за 7-8 суток, хорошо осветляют пиво и устойчивы к инфекции.
Путем разных способов селекции во ВНИИ пивобезалкогольной промышленности получен ряд сильносбраживающих штаммов дрожжей (28, 48, 102), обладающих значительно большей бродильной энергией, чем дрожжи исходной расы 11.
Пивные дрожжи верхового брожения находят широкое применение в Англии при приготовлении Портера. Они применяются также для приготовления Берлинского светлого пива и других напитков. Для приготовления Бархатного пива применяют штамм 191 К, интенсивно сбраживающий моносахариды и мальтозу, но не сбраживающий сахарозу, рафинозу и лактозу.
Расы винных дрожжей
В виноделии ценятся дрожжи, быстро размножающиеся, обладающие свойством подавлять другие виды дрожжей и микроорганизмы и придавать вину соответствующий букет. Дрожжи, применяемые в виноделии, относятся к своеобразному виду Saccharomyces ellipsoideus. Клетки их имеют продолговато-овальную форму. Дрожжи энергично сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу и мальтозу. В различных местностях и из различных молодых вин выделено несколько отличающихся одна от другой разновидностей или рас этого вида. В виноделии почти все производственные культуры дрожжей – своего, местного происхождения. К их числу относятся расы Магарач 7, Массандра 3, Пино 14, Кахури и многие другие. Наряду с этими расами применяются и некоторые иностранные, например раса Штейнберг, выделенная в Германии в 1892 и 1893 гг., и раса Шампань-Аи.
Большая часть винных дрожжей относится к дрожжам низового брожения.
Для приготовления белых столовых вин применяются расы Пино 14, Феодосия 1/19, Алиготе, Рислинг Анапский.
Раса Пино 14 имеет клетки яйцевидной формы, хорошо сбраживает виноградное сусло сахаристостью 20 % с образованием 11,57%об спирта; оптимальная температура развития и брожения 18: -25°С. Эта раса является холодостойкой и кислотостойкой; оптимальная величина рН 2,9-3,9.
Раса Феодосия 1/19 – крупноклеточная, пылевидная, очень энергичная, быстро сбраживает виноградное сусло и хорошо дображивает его; имеет широкий температурный диапазон брожения (от 9 до 35°С) и может применяться как холодостойкая и как термостойкая.
Дрожжей Алиготе имеется несколько рас, и все они сильные, с высокой энергией брожения. К энергично сбраживающим относятся и дрожжи Рислинг Анапский.
Для приготовления крепких вин применяется раса Массандра 3 с яйцевидной формой клеток, пылевидная; оптимальная величина рН 3,7-4,05; оптимальная температура брожения 18-20°С. Виноградное сусло с содержанием сахара 20% сбраживается полностью; при сбраживании концентрированного виноградного сусла (30% сахара) образует 11,8%об спирта и оставляет несброженным 8,7% сахара.
Раса Магарач 125, названная в ознаменование 125-летнего юбилея первых посадок винограда в институте «Магарач», применяется для получения крепких и десертных вин. Эта раса хорошо сбраживает высококонцентрированные виноградные сусла с содержанием сахара 27-30%, холодостойкая.
Раса Кахури 2 широко применяется для приготовления шампанских виноматериалов и вин. Виноградное сусло с содержанием сахара 20% она сбраживает с образованием 11,4%об спирта, остается несброженным 0,28% сахара. Эта раса довольно холодостойкая (при температуре 14-15°С сусло забраживает на 2-й день) и сбраживает хорошо; оптимальная величина рН 3,4-3,6.
Раса Шампанская 7, применяемая для шампанизации вина в бутылках, выделена из расы Кахури 5 и характеризуется образованием трудно взмучивающегося осадка; интенсивно сбраживает при температуре 4-9°С, хотя сусло и забраживает только на 5-6-й день.
Из винных дрожжей наиболее холодостойкой считается раса Ленинградская, а наиболее термостойкой – раса Ашхабадская 3.
В производстве хереса применяются специальные расы дрожжей, которые являются разновидностью вида Saccharomyces oviformis. Хересные дрожжи образуют на поверхности вина в неполных бочках пленку, благодаря развитию которой вино приобретает особые букет и вкус.
Путем тщательного отбора по наиболее важным производственным признакам выделено несколько рас хересных дрожжей (13, 15 и 20) с высокой пленкообразующей способностью. В дальнейшем из производства, применявшего расу Херес 20, была отселекционирована более эффективная раса Херес 20-С, которая нашла широкое применение на многих заводах по производству хереса.
В плодово-ягодном виноделии применяются селекционированные расы дрожжей, выделенные из различных плодово-ягодных соков. Плодово-ягодные соки богаты дрожжами, обладающими всеми необходимыми для производства качествами и биологически приспособленными к условиям развития в исходных плодово-ягодных соках. Поэтому штаммы дрожжей, выделенных из земляничных соков, применяются для сбраживания земляничных соков, а штаммы дрожжей, выделенных из вишневых соков, применяются для сбраживания вишневых соков и т. д.
В плодово-ягодном виноделии получили распространение следующие штаммы: яблочные 46, 58, клюквенный 17, смородиновый 16, брусничные 3, 7, 10, малиновые 7/5, 25, 28, 28/10, вишневые 3, 6, земляничные 7, 4, 9.
Названные штаммы дрожжей обеспечивают нормальный ход брожения, полноту сбраживания, быструю осветляемость и хорошие вкусовые качества вина; они сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, галактозу и не сбраживают лактозу и маннит.
Успешно применяются в плодово-ягодном виноделии расы дрожжей Москва 30, Яблочная 7, Вишневая 33, Черносмородиновая 7, Малиновая 10 и Сливовая 21. Чистая культура дрожжей Москва 30 рекомендуется для сбраживания клюквенного сусла; Яблочная 7 и Вишневая 33 – для сбраживания яблочного сусла; Черносмородиновая 7 и Вишневая 33 – для сбраживания черносмородинового и вишневого сусла.
4 Химизм спиртового брожения. Вторичные и побочные продукты спиртового брожения
Спиртовое брожение представляет собой цепь ферментативных процессов, конечным результатом которых является распад гексозы с образованием спирта и СО 2 и доставка дрожжевой клетке той энергии, которая необходима для образования новых веществ, используемых для процессов жизнедеятельности, в том числе для роста и размножения. По химическому характеру спиртовое брожение – каталитический процесс, происходящий под действием биологических катализаторов – ферментов.
Современная теория спиртового брожения является результатом работ многих ученых различных стран мира.
Для выяснения процессов брожения большое значение имели работы выдающихся отечественных ученых: Лебедева, Костычева, Фаворского, Иванова, Энгельгардта.
По современным представлениям, спиртвое брожение – это сложный непрерывный процесс распада сахара, катализируемый разными ферментами с образованием 12 промежуточных продуктов.
1 Начальной стадией превращения глюкозы является реакция фосфорилирования ее при участии фермента глюкозиназы. К молекуле глюкозы присоединяется фосфатный остаток от молекулы АТФ, которая находится в клетках дрожжей, и образуется глюкозо-6-фосфат, а АТФ превращается в АДФ:
С 6 Н 12 О 6 + АТФ → СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 4 СНО+АДФ
Глюкоза Глюкозо-6-фосфат
В результате присоединения фосфатного остатка от молекулы АТФ к глюкозе реакционная способность последней возрастает.
2 Глюкозо-6-фосфат путем изомеризации под действием фермента глюкозофосфатизомеразы переходит обратимо в форму фруктозы:
СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 4 СНО → СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 3 СОСН 2 ОН
СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН)3СОСН 2 ОН + АТФ →
Фруктозо-6-фосфат
→ СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 3 СОСН 2 О(Н 2 РО) + АДФ
Фруктозо-1,6-дифосфат
Эфиры глюкозо-6-фосфат и фруктозо-6-фосфат образуют равновесную смесь, получившую название эфира Эмдена и состоящую на 70-75% из эфира Робисона (глюкозы) и на 25% из эфира Нейберга (фруктозы).
Образованием фруктозо-1,6-дифосфата заканчивается подготовительнаястадия спиртового брожения с переносом макроэргических фосфатных связей и с преобразованием гексозы в лабильную оксиформу, легко подвергающуюся дальнейшим ферментативным превращениям.
4 Следующим важнейшим этапом является десмолиз – разрыв углеродной цепи фруктозодифосфата с образованием двух
молекул фосфотриоз. Симметричное расположение остатков фосфорной кислоты по концам молекулы фруктозы облегчает разрыв ее углеродной цепи как раз в середине. Фруктозодифосфат распадается при этом на две триозы: фосфоглицериновый альдегид и фосфодиоксиацетон. Реакция катализируется ферментом альдолазой и обратима:
СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 3 СОСН 2 О(Н 2 РО) → CH 2 О(Н 2 Р0 3)СОСН 2 ОН +
Фруктозо-1,6-дифосфат Фосфодиоксиацетон
СН 2 0 (Н 2 РОз) СНОНСНО (4)
З-фосфоглицериновый альдегид
Главная роль в дальнейших превращениях при спиртовом брожении принадлежит 3-фосфоглицериновому альдегиду, но в сбраживаемой жидкости он обнаруживается лишь в незначительном количестве. Это объясняется взаимным переходом ке-тозного изомера в альдозный и обратно под действием фермента триозофосфатизомеразы (5.3.1.1)
СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СОСН 2 ОН;£ СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СНОНСНО
Фосфодиоксиацетон З-фосфоглицериновый альдегид
По мере дальнейшего превращения фосфоглицеринового альдегида новые количества его образуются в процессе изомеризации фосфодиоксиацетона.
5. Последующим этапом является окисление двух молекул З^фосфоглицеринового альдегида. Эта реакция катализируется триозофосфатдегидрогеназой (1.2.1.12), коферментом которой является НАД (никотинамид-аденин-динуклеотид). В окислении участвует фосфорная кислота среды. Реакция протекает по следующему уравнению: 2СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СНОНСНО + 2Н 3 Р0 4 + 2НАД Триозофосфатдегидрогеназа ->
З-фосфоглицериновый альдегид
->- 2СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СНОНСОО w (H 2 P0 3) + 2НАД Н 2 (5)
1,3-дифосфоглицериновая йислота
Молекула 3-фосфоглицеринового альдегида присоединяет фосфат, а водород переносится на кофермент НАД, который восстанавливается. Энергия, освобождающаяся в результате окисления 3-фосфоглицеринового альдегида, аккумулируется в макроэргической связи образующейся 1,3-дифосфоглицериновой
6. Далее фосфатный остаток 1,3-дифосфоглицериновой кисло
ты, содержащий макроэргическую связь, при участии фермента
фосфоглицераткиназы (2.7.2.3) переносится на молекулу АДФ.
Образуется 3-фосфоглицериновая кислота, а АДФ, приобретая
дополнительную макроэргическую связь, превращается в АТФ:
2СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СНОНСОО со (Н 2 Р0 3) + 2АДФ->2СН 2 0 (Н 2 Р0 3) CHOHCOOH+
1,3-дифосфоглицериновая кислота 3-фосфоглицериновая кислота
7. Затем под действием фермента фосфоглицеромутазы
(2.7.5.3) остаток фосфорной кислоты перемещается от третьего
углерода ко второму, и в результате 3-фосфоглицериновая кис
лота превращается в 2-фосфоглицериновую кислоту:
2СН 2 (Н 2 Р0 3) CHOHCOOH ^t 2CH 2 0HCH0 (Н 2 Р0 3) СООН. (7)
3-фосфоглицериновая кислота 2-фосфоглицериновая кислота
8. Следующей стадией является дефосфорилирование 2-фос-
фоглицериновой кислоты. При этом 2-фосфоглицериновая кис
лота под действием фермента энолазы (4.2.1.11) путем дегидра
тирования (потери воды) превращается в фосфоэнолпировино-
градную кислоту:
2СН 2 ОНСНО (Н 2 Р0 3) СООН qt 2СН 3: СО со (Н 2 Р0 3) СООН + 2Н 2 0. (8)
2-фосфоглицериновая кислота Сосфоэнолпировиноградная кислота
При этом превращении происходит перераспределение внутримолекулярной энергии и большая ее часть аккумулируется в макроэргической фосфатной связи.
9. Весьма нестойкая фосфоэнолпировиноградная кислота
легко дефосфорилируется, при этом остаток фосфорной кислоты
под действием фермента пируваткиназы (2.7.1.40) передается
вместе с макроэргической связью молекуле АДФ. В результате
образуется более устойчивая кетоформа пировиноградной кисло
ты, а АДФ превращается в АТФ:
2СН 2: СО сю (Н 2 Р0 3) СООН + 2АДФ -* 2СН 3 СОСООН + 2АТФ. (3)
Фосфоэнолпировиноградная Пировиноградная
кислота кислота
10. Пировиноградная кислота под действием фермента пи-
руватдекарбоксилазы (4.1.1.1) декарбоксилируется с отщепле
нием С0 2 и образованием уксусного альдегида:
2CH 3 COCOOH -*2С0 2 + 2СН 3 СНО. (10)
Пировиноградная Уксусный альдегид
11. Уксусный альдегид при участии фермента алкогольдегид-
рогеназы (1.1.1.1) взаимодействует с НАД-Н 2 , образовавшимся
ранее при окислении фосфоглицеринового альдегида в фосфо-
глицериновую кислоту [см. уравнение (5)]. В результате уксус
ный альдегид восстанавливается в этиловый спирт, а кофермент
НАД-Н 2 вновь регенерируется (окисляется в НАД):
2СН 3 СНО + 2НАД Н 2 Z 2СН 3 СН 2 ОН + 2НАД. (11)
Итак, завершающим этапом брожения является реакция восстановления уксусного альдегида в этиловый спирт.
Из рассмотренного цикла реакций спиртового брожения видно, что из каждой молекулы глюкозы образуется 2 молекулы спирта и 2 молекулы С0 2 .
В процессе спиртового брожения образуется четыре молекулы АТФ [см. уравнения (6) и (9)], но две из них затрачиваются на фосфорилирование гексоз [см. уравнения (1) и (3)]. Таким образом, запасается всего 2 г-моль АТФ.
Ранее указывалось, что на образование каждой грамм-молекулы АТФ из АДФ затрачивается 41,9 кДж, а в энергию двух молекул АТФ переходит соответственно 83,8 кДж. Следовательно, при сбраживании 1 г-моль глюкозы дрожжи получают энергии около 84 кДж. В этом и заключается биологический смысл брожения. При полном расщеплении глюкозы на С0 2 и воду выделяется 2874 кДж, а при окислении 1 г-моль глюкозы до С0 2 и Н 2 0 в процессе аэробного дыхания аккумулируется 2508 кДж, так как образующийся этиловый спирт еще сохраняет в себе потенциальную энергию. Таким образом, с энергетической точки зрения брожение - процесс малоэкономичный.
Сбраживание отдельных Сахаров происходит в определенной последовательности, обусловленной скоростью их диффузии в дрожжевую клетку. Быстрее всех сбраживаются дрожжами глюкоза и фруктоза. Однако сахароза как таковая исчезает в сусле (инвертируется) еще в начале брожения. Она гидролизу-ется р-фруктофуранозидазой (3.2.1.26) оболочки дрожжевых клеток с образованием гексоз (глюкозы и фруктозы), которые легко используются клеткой. Когда в сусле почти не остается фруктозы и глюкозы, дрожжи начинают потреблять мальтозу.
Для получения вкусного и расслабляющего напитка необходим основной ингредиент – пивные дрожжи . Именно они осуществляют процесс превращения сахаров сусла в спирт и углекислый газ. Поговорим о классификации пивоваренных дрожжей в этой статье.
Дрожжи – это одноклеточные грибки, которые размножаются путем отпочковывания дочерних клеток. Дрожжи применяются при выпечке хлеба, в виноделии и пивоварении, с их помощью производят крепкие алкогольные напитки и молочнокислые продукты. Пивные дрожжи являются основным компонентом рецептуры приготовления пива, который преобразует сахара сусла в спирты.
Пивные дрожжи – это природное белково-витаминное средство, которое применяют для лечения и профилактики различных заболеваний. Сухие пивные дрожжи содержат 50% белка, 25-40% углеводов и до 3% жира.
Белок пивных дрожжей характеризуется сбалансированностью аминокислот, близкой к животному белку, за исключением содержания аминокислоты метионина, которого в 2-3 раза меньше, чем в белке мяса и других животных продуктов. Он легко усваивается организмом человека.
Пивоваренные дрожжи насыщены витаминами группы В (B1, B2, РР, пантотеновой кислоты, B6), витаминами группы D.
Пивовары различают верховые дрожжи (прежде их относили к S. cerevisiae) и низовые дрожжи (относившиеся прежде к S. carlsbergensis и S. uvarum).
Дрожжи верхового брожения , используемые для производства эля, бродят при относительно высоких температурах (18-25 °С) и в конце брожения собираются на поверхности сброженного сусла.
Дрожжи низового брожения применяют для варки лагерного пива методом низового брожения. Температура брожения у них гораздо ниже (8-12 °С). В конце процесса брожения дрожжи оседают на дно бродильной емкости. Низовые дрожжи биохимически отличаются от верховых по утилизации мелибиозы и раффинозы. Относительно недавно были описаны и другие фенотипические различия между ними - в частности, модель смешанного сбраживания углеводов, транспорт углеводов и чувствительность к катионам. Сопоставление геномов некоторых штаммов низовых и верховых дрожжей показало, что у штаммов дрожжей верхового брожения наблюдается сильная изменчивость, то штаммы дрожжей низового брожения происходят, как правило, от одного-единственного штамма, полученного, скорее всего, гибридизацией S. cerevisiae верхового брожения и S. monacensis низового брожения. Некоторые особые типы пива получают из смесей дрожжевых культур, в которые могут входить дрожжи других родов, - в частности, Brettanomyces (например, в пиве Гёз (Gueuze) или даже молочнокислые бактерии (в пиве Gueuze, Berliner Weisse, в бельгийских кислых элях).
Расы пивных дрожжей.
Издавна были известны дрожжи верхового брожения , потому как брожение осуществлялось при обычной температуре (как в виноделии, хлебопечении). Желая получить напитки, насыщенные углекислым газом, стали проводить брожение при низких температурах. Под влиянием изменившихся внешних условий и были получены дрожжи низового брожения с иными свойствами.
В пивоварении применяют разновидности дрожжей, отличающихся друг от друга одной или несколькими признаками. Их получают из одной клетки. Такие культуры называют расами (штаммами).
Дрожжи верхового брожения в процессе интенсивного брожения всплывают на поверхность сбраживаемой жидкости, накапливаются в виде слоя пены и остаются в таком виде до конца брожения. Затем они опускаются на дно, образуя весьма рыхлый слой на дне бродильного аппарата. По своей структуре эти дрожжи относятся к пылевидным дрожжам, не слипающимися между собой в отличие от хлопьевидных низовых дрожжей, которые достаточно быстро слипаются и соответственно быстро осаждаются на дно.
Дрожжи низового брожения не переходят в поверхностный слой пива — пену, а быстро оседают на дне .
Способность дрожжей к хлопьеобразованию имеет определенное значение для технологии сбраживания пивного сусла , так как ускоряет осветление пива и облегчает съём дрожжей из бродильного аппарата после брожения с последующим использованием их в качестве семенных дрожжей. Низкая температура при брожении способствует хлопьеобразованию.
Кислотность среды сильно влияет на свойства дрожжей. Например, в кислой среде при рН менее 3 и в щелочной при рН более 8 хлопьевидные дрожжи становятся пылевидными. Хлопьевидные дрожжи по сравнению с пылевидными имеют более крупные клетки, меньше подвержены автолизу, дают большой прирост биомассы, обладают меньшей бродильной активностью, образуют меньше диацетила и высших спиртов в пиве, что положительно сказывается на его качестве.
Дрожжи низового брожения отличаются от дрожжей верхового брожения тем, что они полностью сбраживают раффинозу. Дрожжи низового брожения имеют оптимальную температуру для роста 25 — 27С, минимальную 2-3С, а при 60-65С они отмирают. Максимальное развитие низовых дрожжей происходит при рН 4,8-5,3. Кислород, растворенный в сусле, способствует размножению дрожжей, в то время как продукты брожения (этиловый спирт, диоксид углерода, высшие спирты, ацетальдегид, кислоты), а также повышенная концентрация сахара угнетают развитие низовых дрожжей.
Качественные пивоваренные дрожжи должны отвечать следующим требованиям:
— быстро сбраживать сусло,
— хорошо образовывать хлопья,
— осветлять пиво в ходе брожения,
— придавать пиву чистый вкус и приятный аромат.
К сильносбраживающим и легко дающим хлопья относятся пивные дрожжи низового брожения Фроберг (Saccharomyces cerevisiae Froberg), дрожжи рас V и 776.
На пивоваренных заводах большое распространение получили дрожжи расы 776, которая была выведена в начале XX в. Эти дрожжи считаются пригодными особенно для сбраживания сусла, сваренного с добавкой несоложеных материалов или из солода, полученного солодованием ячменей с невысокой степенью прорастаемости.
Пивные дрожжи верхового брожения находят широкое применение в Британии при приготовлении Портера. Они используются для приготовления Берлинского светлого пива и других напитков. Для приготовления Бархатного пива применяют штамм 191 К, интенсивно сбраживающий моносахариды и мальтозу, но не сбраживающий сахарозу, рафинозу и лактозу.
Итак, дрожжи для приготовления пива подбираются с учетом многих факторов, но самое важное — нужно использовать только качественный материал, у проверенных поставщиков и только тогда превосходное пиво Вам гарантированно!
1. элевые, то есть верхового, теплого брожения;
2. лагерные, то есть низового, холодного брожения.
Такие названия закрепились за пивными дрожжами из-за того, что в процессе сбраживания дрожжи ведут себя по-разному и, соответственно, подразделяются на пылевидные и хлопьевидные. Частички пылевидных дрожжей всегда изолированы друг от друга, в связи с чем по окончании процесса брожения они остаются на поверхности бродильного сосуда. Частички дрожжей второго типа имеют хлопьевидный вид. Оболочки их клеток в процессе сбраживания склеиваются друг с другом, оседая при этом на дно сосуда, в котором происходит брожение.
Оба вида дрожжей состоят из микроскопических одноклеточных грибков. Первый содержит грибки, названные учеными Saccharomycetaceae cerevisiae, и используется при изготовлении берлинского светлого пива и многих сортов темного пива, в частности, портера. Так как темные сорта пива наиболее характерны для Великобритании, то дрожжи назвали элевыми, использовав название пива в стране. Этот тип дрожжей в процессе брожения при температуре порядка 14-25 градусов вначале образует на поверхности белую нежную пену, которая в течение некоторого времени темнеет, становится плотнее и образует как бы завитки коричневого цвета. Потом пена желтеет, а завитки распадаются. Некоторое количество клеток дрожжей выпадает в осадок, а те, что остались на поверхности, удаляются вместе с пеной. Второй тип дрожжей содержит грибки под названием Saccharomycetaceae carlsbergensis и наиболее эффективно работает при температуре порядка 6-10 градусов и ниже. Этот вид дрожжей сбраживает медленнее элевых, но зато их легко можно удалить, так как они выпадают в процессе брожения в осадок, почему и получили название низовых или лагерных по названию пива, для изготовления которого их и используют. Статистика продаж свидетельствует, что пиво, сваренное с участием дрожжей низового брожения, занимает примерно 90% мирового рынка.
Бродильная активность дрожжей характеризуется степенью сбраживания сусла, которая вычисляется с помощью определения цифрового значения отношения количества сброженного экстракта к количеству сухих веществ, присутствовавших в начальном сусле. Профессионалы классифицируют дрожжи по степени сбраживания следующим образом:
Высокосбраживающие со степенью сбраживания в пределах от 90 до 100%;
Среднесбраживаюшие - от 80 до 90%;
Низкосбраживающие - меньше 80%.
Полученные из одной клетки различные типы дрожжей называют штаммами или расами. На практике используется великое множество рас, каждой из которых присвоено собственное название или обозначение. Так, к высокосбраживающим расам относятся дрожжи следующих модификаций:
Раса 11, весьма нетребовательная к качеству сырья, используемого для приготовления пива, хорошо оседающая и позволяющая пиву приобрести полный вкус. Это единственный штамм, сразу же принимающийся за разложение мальтозы, в то время как другие штаммы вначале разлагают глюкозу;
Расы 34 и 308 известны высокой бродильной активностью, но чрезвычайно прихотливы относительно используемого для приготовления пива сырья;
Раса F (чешская) характеризуется способностью хорошо осветлять пиво, придавать ему приятный вкус и обладает устойчивостью к инфекциям и автолизу;
Раса 8аМ отличается высокой бродильной активностью, повышенным коэффициентом размножения и хорошей оседаемостью;
Раса Ф-2 может сбраживать низкомолекулярные декстрины и мальтотетрозу, тем самым глубоко выбраживая сусло;
Также в этом ряду следует назвать расы 4, 70, 129.
К среднесбраживающим расам относят следующие штаммы дрожжей:
Раса А (рижская) отлично осветляет пиво и устойчива к инфекциям;
Расы 41, Р (чешская) и S (львовская) хорошо оседают и придают пиву мягкий вкус;
Раса 44 чаще всего применяется при использовании жесткой воды;
Раса 776 применяется в случае использования несоложенных материалов;
Раса 131-К не может сбраживать лактозу, сахарозу и раффинозу, в связи с чем используется только при получении темных сортов пива, обладающих сладким вкусом.
Некоторые сорта пива изготавливаются с применением смеси различных штаммов дрожжей. Каждый отдельный штамм хранится в стерильной пробирке с некоторым количеством охмеленного сусло-агара, то есть раствора, созданного из литра пивного сусла и 18-20 грамм агара, при температуре +4 градуса. Практикой установлено, что для сбраживания 100 литров сусла требуется около полулитра дрожжей низового брожения. Зато при использовании дрожжей верхового брожения их потребуется вдвое меньше на то же количество сусла.
Химический состав различных штаммов также весьма разнообразен и характеризуется содержанием калия (на 100 г сухого вещества около 2400 мг), фосфора и кальция (около 200 мг), а также относительно небольшого количества магния, марганца и цинка. Содержание жидкости в составе дрожжей равняется примерно 75% от общего веса. Микроорганизмы, входящие в состав дрожжей, ученые относят к анаэробам, то есть жизнедеятельным при весьма малых количествах кислорода в их среде обитания. При размещении в кислородосодержащую среду, начинается их активное размножение. Если же их помещают в среду с низким содержанием кислорода, то микроорганизмы способствуют брожению, в результате которого выделяется спирт. Это свойство дрожжей и лежит в основе процесса варки пива. Таким образом, понимая роль дрожжей и учитывая особенности использования различных штаммов, можно варить пиво разного сорта, цвета и, самое главное, вкуса.
Расы пивных дрожжей
В пивоварении используют дрожжи низового брожения, приспособленные к сравнительно низким температурам. Пивные дрожжи должны быть микробиологиче-ски чистые, а также обладать способностью к хлопьеобразованию, быстро оседать на дно бродильного аппарата и давать прозрачный напиток с определенными вкусом и ароматом. К сильносбраживающим и легко дающим хлопья относятся пив-ные дрожжи низового брожения Фроберг (Saccharomyces cere-visiae Froberg), дрожжи рас V и 776.
На пивоваренных заводах большое распространение получили дрожжи расы 776, которая была выведена в начале XX в. Эти дрожжи считаются пригод-ными особенно для сбраживания сусла, приготовленного с добав-кой несоложеных материалов или из солода, полученного солодованием ячменей с невысокой степенью прорастаемости. Дрожжи расы 776 –среднесбраживающие, за период главного брожения на сусле концентрацией 11% образуют примерно 2,7% СО 2 . Клетки яйцевидной формы, длиной 8-10 мкм и ши-риной 5-6 мкм. Прирост дрожжевой массы 1: 5,4. Способность к осветлению удовлетворительная.
Из других дрожжей на пивоваренных заводах применяются расы 11, 41, 44, S-Львовская и др, различающиеся по бродиль-ной энергии, способности к осаждению и энергии роста.
Дрожжи расы 11 – сильносбраживающие, с хорошей способ-ностью к осветлению. Пиво, полученное с применением дрожжей расы 11, имеет хороший вкус. Эта раса получила широкое рас-пространение на пивоваренных заводах.
Дрожжи расы 41 – среднесбраживающие, с хорошей способ-ностью к осаждению. При сбраживании сусла расой 41 получа-ется мягкое пиво с чистым вкусом.
Дрожжи расы 44 – среднесбраживающие. Способность к осаждению хорошая. Сообщают пиву полноту вкуса и дают хорошие результаты при применении в производстве воды с по-вышенной жесткостью.
Дрожжи расы S – среднесбраживающие. Способность к осаждению хорошая. Дают пиво с мягким чистым вкусом.
Дрожжи расы Р – среднесбра-живающие, хорошо осветляют пиво и обусловливают приятный чистый вкус.
Дрожжи расы F характеризуются хо-рошей способностью к осветлению и сообщают пиву приятный аромат. Раса устойчива к действию посторонних микроорга-низмов.
Дрожжи расы А (выделены на рижском пивоваренном заво-де «Алдарис») сбраживают сусло за 7-8 суток, хорошо осветля-ют пиво и устойчивы к инфекции.
Путем разных способов селекции во ВНИИ пивобезалко-гольной промышленности получен ряд сильносбраживающих штаммов дрожжей (28, 48, 102), обладающих значительно боль-шей бродильной энергией, чем дрожжи исходной расы 11.
Пивные дрожжи верхового брожения находят широкое при-менение в Англии при приготовлении Портера. Они применяют-ся также для приготовления Берлинского светлого пива и дру-гих напитков. Для приготовления Бархатного пива применяют штамм 191 К, интенсивно сбраживающий моносахариды и маль-тозу, но не сбраживающий сахарозу, рафинозу и лактозу.
^ Расы винных дрожжей
В виноделии ценятся дрожжи, быст-ро размножающиеся, обладающие свойством подавлять другие виды дрожжей и микроорганизмы и придавать вину соответст-вующий букет. Дрожжи, применяемые в виноделии, относятся к своеобразному виду Saccharomyces ellipsoideus. Клетки их имеют продолговато-овальную форму. Дрожжи энергично сбра-живают глюкозу, фруктозу, сахарозу и мальтозу. В различных местностях и из различных молодых вин выделено несколько отличающихся одна от другой разновидностей или рас этого вида. В виноделии почти все производственные культуры дрож-жей – своего, местного происхождения. К их числу относятся расы Магарач 7, Массандра 3, Пино 14, Кахури и многие другие. Наряду с этими расами применяются и некоторые иностранные, например раса Штейнберг, выделенная в Германии в 1892 и 1893 гг., и раса Шампань-Аи.
Большая часть винных дрожжей относится к дрожжам низо-вого брожения.
Для приготовления белых столовых вин применяются расы Пино 14, Феодосия 1/19, Алиготе, Рислинг Анапский.
Раса Пино 14 имеет клетки яйцевидной формы, хорошо сбра-живает виноградное сусло сахаристостью 20 % с образованием 11,57%об спирта; оптимальная температура развития и бро-жения 18: -25°С. Эта раса является холодостойкой и кислото-стойкой; оптимальная величина рН 2,9-3,9.
Раса Феодосия 1/19 – крупноклеточная, пылевидная, очень энергичная, быстро сбраживает виноградное сусло и хорошо дображивает его; имеет широкий температурный диапазон бро-жения (от 9 до 35°С) и может применяться как холодостойкая и как термостойкая.
Дрожжей Алиготе имеется несколько рас, и все они сильные, с высокой энергией брожения. К энергично сбраживающим от-носятся и дрожжи Рислинг Анапский.
Для приготовления крепких вин применяется раса Массанд-ра 3 с яйцевидной формой клеток, пылевидная; оптимальная величина рН 3,7-4,05; оптимальная температура брожения 18-20°С. Виноградное сусло с содержанием сахара 20% сбраживается полностью; при сбраживании концентрированного виноградного сусла (30% сахара) образует 11,8%об спирта и оставляет несброженным 8,7% сахара.
Раса Магарач 125, названная в ознаменование 125-летнего юбилея первых посадок винограда в институте «Магарач», при-меняется для получения крепких и десертных вин. Эта раса хо-рошо сбраживает высококонцентрированные виноградные сусла с содержанием сахара 27-30%, холодостойкая.
Раса Кахури 2 широко применяется для приготовления шам-панских виноматериалов и вин. Виноградное сусло с содержанием сахара 20% она сбраживает с образованием 11,4%об спирта, оста-ется несброженным 0,28% сахара. Эта раса довольно холодо-стойкая (при температуре 14-15°С сусло забраживает на 2-й день) и сбраживает хорошо; оптимальная величина рН 3,4-3,6.
Раса Шампанская 7, применяемая для шампанизации вина в бутылках, выделена из расы Кахури 5 и характеризуется об-разованием трудно взмучивающегося осадка; интенсивно сбра-живает при температуре 4-9°С, хотя сусло и забраживает только на 5-6-й день.
Из винных дрожжей наиболее холодостойкой считается раса Ленинградская, а наиболее термостойкой – раса Ашхабадская 3.
В производстве хереса применяются специальные расы дрож-жей, которые являются разновидностью вида Saccharomyces oviformis. Хересные дрожжи образуют на поверхности вина в неполных бочках пленку, благодаря развитию которой вино приобретает особые букет и вкус.
Путем тщательного отбора по наиболее важным производст-венным признакам выделено несколько рас хересных дрожжей (13, 15 и 20) с высокой пленкообразующей способностью. В дальнейшем из производства, применявшего расу Херес 20, была отселекционирована более эффективная раса Херес 20-С, которая нашла широкое применение на многих заводах по про-изводству хереса.
В плодово-ягодном виноделии применяются селекционирован-ные расы дрожжей, выделенные из различных плодово-ягодных соков. Плодово-ягодные соки богаты дрожжами, обладающими всеми необходимыми для производства качествами и биологи-чески приспособленными к условиям развития в исходных пло-дово-ягодных соках. Поэтому штаммы дрожжей, выделенных из земляничных соков, применяются для сбраживания земляничных соков, а штаммы дрожжей, выделенных из вишневых соков, при-меняются для сбраживания вишневых соков и т. д.
В плодово-ягодном виноделии получили распространение следующие штаммы: яблочные 46, 58, клюквенный 17, смородиновый 16, брусничные 3, 7, 10, малино-вые 7/5, 25, 28, 28/10, вишневые 3, 6, земляничные 7, 4, 9.
Назван-ные штаммы дрожжей обеспечивают нормальный ход брожения, полноту сбраживания, быструю осветляемость и хорошие вкусо-вые качества вина; они сбраживают глюкозу, фруктозу, сахаро-зу, мальтозу, галактозу и не сбраживают лактозу и маннит.
Успешно применяются в плодово-ягодном виноделии расы дрожжей Москва 30, Яблочная 7, Вишневая 33, Черносмородиновая 7, Малиновая 10 и Сливовая 21. Чистая культура дрожжей Москва 30 рекомендуется для сбраживания клюквенного сусла; Яблочная 7 и Вишневая 33 – для сбраживания яблочного сус-ла; Черносмородиновая 7 и Вишневая 33 – для сбраживания черносмородинового и вишневого сусла.
^
4 Химизм спиртового брожения. Вторичные и побочные продукты спиртового брожения
Спиртовое брожение представляет собой цепь ферментатив-ных процессов, конечным результатом которых является распад гексозы с образованием спирта и СО 2 и доставка дрожжевой клетке той энергии, которая необходима для образования новых веществ, используемых для процессов жизнедеятельности, в том числе для роста и размножения. По химическому характеру спир-товое брожение – каталитический процесс, происходящий под действием биологических катализаторов – ферментов.
Современная теория спиртового брожения является резуль-татом работ многих ученых различных стран мира.
Для выяснения процессов брожения большое значение имели работы выдающихся отечественных ученых: Лебедева, Костычева, Фаворского, Иванова, Энгельгардта.
По современным представлениям, спиртвое брожение – это сложный непрерывный процесс распада сахара, катализируемый разными ферментами с образованием 12 промежуточных продуктов.
1 Начальной стадией превращения глюкозы является ре-акция фосфорилирования ее при участии фермента глюкозиназы. К молекуле глюкозы присоединяется фосфатный остаток от молекулы АТФ, которая находится в клетках дрож-жей, и образуется глюкозо-6-фосфат, а АТФ превращается в АДФ:
С 6 Н 12 О 6 + АТФ → СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 4 СНО+АДФ
Глюкоза Глюкозо-6-фосфат
В результате присоединения фосфатного остатка от молеку-лы АТФ к глюкозе реакционная способность последней возра-стает.
2 Глюкозо-6-фосфат путем изомеризации под действием фермента глюкозофосфатизомеразы переходит обрати-мо в форму фруктозы:
СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 4 СНО → СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 3 СОСН 2 ОН
Глюкозо-6-фосфат Фруктозо-6-фосфат
3 Далее под действием фермента фосфофруктокиназы со второй молекулы АТФ переносится еще один фос-форный остаток на фруктозо-6-фосфат и образуется фруктозо-1,6-дифосфат и новая молекула АДФ:
СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН)3СОСН 2 ОН + АТФ →
Фруктозо-6-фосфат
→ СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 3 СОСН 2 О(Н 2 РО) + АДФ
Фруктозо-1,6-дифосфат
Эфиры глюкозо-6-фосфат и фруктозо-6-фосфат образуют равновесную смесь, получившую название эфира Эмдена и со-стоящую на 70-75% из эфира Робисона (глюкозы) и на 25% из эфира Нейберга (фруктозы).
Образованием фруктозо-1,6-дифосфата заканчивается подготовительная стадия спиртового брожения с переносом макроэргических фосфатных связей и с преобразованием гексозы в лабильную оксиформу, легко подвергающуюся дальнейшим фер-ментативным превращениям.
4 Следующим важнейшим этапом является десмолиз – разрыв углеродной цепи фруктозодифосфата с образованием двух
молекул фосфотриоз. Симметричное расположение остатков фосфорной кислоты по концам молекулы фруктозы облегчает разрыв ее углеродной цепи как раз в середине. Фруктозодифосфат распадается при этом на две триозы: фосфоглицериновый альдегид и фосфодиоксиацетон. Реакция катализируется фер-ментом альдолазой и обратима:
СН 2 О(Н 2 РО 3)(СНОН) 3 СОСН 2 О(Н 2 РО) → CH 2 О(Н 2 Р0 3)СОСН 2 ОН +
Фруктозо-1,6-дифосфат Фосфодиоксиацетон
СН 2 0 (Н 2 РОз) СНОНСНО (4)
З-фосфоглицериновый альдегид
Главная роль в дальнейших превращениях при спиртовом брожении принадлежит 3-фосфоглицериновому альдегиду, но в сбраживаемой жидкости он обнаруживается лишь в незначи-тельном количестве. Это объясняется взаимным переходом ке-тозного изомера в альдозный и обратно под действием фермента триозофосфатизомеразы (5.3.1.1)
СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СОСН 2 ОН;£ СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СНОНСНО
Фосфодиоксиацетон З-фосфоглицериновый альдегид
По мере дальнейшего превращения фосфоглицеринового аль-дегида новые количества его образуются в процессе изомериза-ции фосфодиоксиацетона.
5. Последующим этапом является окисление двух молекул З^фосфоглицеринового альдегида. Эта реакция катализируется триозофосфатдегидрогеназой (1.2.1.12), коферментом которой яв-ляется НАД (никотинамид-аденин-динуклеотид). В окислении участвует фосфорная кислота среды. Реакция протекает по сле-дующему уравнению: 2СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СНОНСНО + 2Н 3 Р0 4 + 2НАД Триозофосфатдегидрогеназа ->
З-фосфоглицериновый альдегид
->- 2СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СНОНСОО w (H 2 P0 3) + 2НАД Н 2 (5)
1,3-дифосфоглицериновая йислота
Молекула 3-фосфоглицеринового альдегида присоединяет фосфат, а водород переносится на кофермент НАД, который восстанавливается. Энергия, освобождающаяся в результате окисления 3-фосфоглицеринового альдегида, аккумулируется в макроэргической связи образующейся 1,3-дифосфоглицериновой
Кислоты.
6. Далее фосфатный остаток 1,3-дифосфоглицериновой кисло-
ты, содержащий макроэргическую связь, при участии фермента
фосфоглицераткиназы (2.7.2.3) переносится на молекулу АДФ.
Образуется 3-фосфоглицериновая кислота, а АДФ, приобретая
дополнительную макроэргическую связь, превращается в АТФ:
2СН 2 0 (Н 2 Р0 3) СНОНСОО со (Н 2 Р0 3) + 2АДФ->2СН 2 0 (Н 2 Р0 3) CHOHCOOH+
1,3-дифосфоглицериновая кислота 3-фосфоглицериновая кислота
7. Затем под действием фермента фосфоглицеромутазы
(2.7.5.3) остаток фосфорной кислоты перемещается от третьего
углерода ко второму, и в результате 3-фосфоглицериновая кис-
лота превращается в 2-фосфоглицериновую кислоту:
2СН 2 (Н 2 Р0 3) CHOHCOOH ^t 2CH 2 0HCH0 (Н 2 Р0 3) СООН. (7)
3-фосфоглицериновая кислота 2-фосфоглицериновая кислота
8. Следующей стадией является дефосфорилирование 2-фос-
фоглицериновой кислоты. При этом 2-фосфоглицериновая кис-
лота под действием фермента энолазы (4.2.1.11) путем дегидра-
тирования (потери воды) превращается в фосфоэнолпировино-
градную кислоту:
2СН 2 ОНСНО (Н 2 Р0 3) СООН qt 2СН 3: СО со (Н 2 Р0 3) СООН + 2Н 2 0. (8)
2-фосфоглицериновая кислота Сосфоэнолпировиноградная кислота
При этом превращении происходит перераспределение внут-римолекулярной энергии и большая ее часть аккумулируется в макроэргической фосфатной связи.
9. Весьма нестойкая фосфоэнолпировиноградная кислота
легко дефосфорилируется, при этом остаток фосфорной кислоты
под действием фермента пируваткиназы (2.7.1.40) передается
вместе с макроэргической связью молекуле АДФ. В результате
образуется более устойчивая кетоформа пировиноградной кисло-
ты, а АДФ превращается в АТФ:
2СН 2: СО сю (Н 2 Р0 3) СООН + 2АДФ -* 2СН 3 ^ СОСООН + 2АТФ. (3)
Фосфоэнолпировиноградная Пировиноградная
Кислота кислота
10. Пировиноградная кислота под действием фермента пи-
руватдекарбоксилазы (4.1.1.1) декарбоксилируется с отщепле-
нием С0 2 и образованием уксусного альдегида:
2CH 3 ^ COCOOH -*2С0 2 + 2СН 3 СНО. (10)
Пировиноградная Уксусный альдегид
11. Уксусный альдегид при участии фермента алкогольдегид-
рогеназы (1.1.1.1) взаимодействует с НАД-Н 2 , образовавшимся
ранее при окислении фосфоглицеринового альдегида в фосфо-
глицериновую кислоту [см. уравнение (5)]. В результате уксус-
ный альдегид восстанавливается в этиловый спирт, а кофермент
НАД-Н 2 вновь регенерируется (окисляется в НАД):
2СН 3 СНО + 2НАД Н 2 Z 2СН 3 СН 2 ОН + 2НАД. (11)
Итак, завершающим этапом брожения является реакция восстановления уксусного альдегида в этиловый спирт.
Из рассмотренного цикла реакций спиртового брожения вид-но, что из каждой молекулы глюкозы образуется 2 молекулы спирта и 2 молекулы С0 2 .
В процессе спиртового брожения образуется четыре молеку-лы АТФ [см. уравнения (6) и (9)], но две из них затрачиваются на фосфорилирование гексоз [см. уравнения (1) и (3)]. Таким образом, запасается всего 2 г-моль АТФ.
Ранее указывалось, что на образование каждой грамм-моле-кулы АТФ из АДФ затрачивается 41,9 кДж, а в энергию двух молекул АТФ переходит соответственно 83,8 кДж. Следователь-но, при сбраживании 1 г-моль глюкозы дрожжи получают энер-гии около 84 кДж. В этом и заключается биологический смысл брожения. При полном расщеплении глюкозы на С0 2 и воду выделяет-ся 2874 кДж, а при окислении 1 г-моль глюкозы до С0 2 и Н 2 0 в процессе аэробного дыхания аккумулируется 2508 кДж, так как образующийся этиловый спирт еще сохраняет в себе потен-циальную энергию. Таким образом, с энергетической точки зре-ния брожение - процесс малоэкономичный.
Сбраживание отдельных Сахаров происходит в определенной последовательности, обусловленной скоростью их диффузии в дрожжевую клетку. Быстрее всех сбраживаются дрожжами глюкоза и фруктоза. Однако сахароза как таковая исчезает в сусле (инвертируется) еще в начале брожения. Она гидролизу-ется р-фруктофуранозидазой (3.2.1.26) оболочки дрожжевых клеток с образованием гексоз (глюкозы и фруктозы), которые легко используются клеткой. Когда в сусле почти не остается фруктозы и глюкозы, дрожжи начинают потреблять мальтозу.
§ 5. ВТОРИЧНЫЕ И ПОБОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ СПИРТОВОГО БРОЖЕНИЯ
Все вещества, получающиеся в результате сбраживания са-хара дрожжами, за исключением спирта и С0 2 , относятся к вто-ричным продуктам спиртового брожения. Кроме них, имеются побочные продукты спиртового брожения, которые образуются не из сахара, а из других веществ, находящихся в сбраживае-мом субстрате. К ним относятся амиловый, изоамиловый, изо-бутиловый и другие спирты, известные под названием сивушного масла.
Из вторичных продуктов спиртового брожения известны глицерин, уксусный альдегид, пировиноградная, уксусная, ян-тарная, лимонная и молочная кислоты, ацетоин (ацетилметил-карбинол), 2,3-бутиленгликоль и диацетил. В аэробных условиях пировиноградная кислота является также исходным веществом для цикла трикарбоновых кислот (цикла Кребса), по которому из нее образуются уксусная, лимонная, яблочная и янтарная кислоты. Высшие спирты образуются тоже из пировиноградной кислоты путем аминирования ее до аланина, который в свою очередь переаминируется в соответствующую кетокислоту. В ус-ловиях спиртового брожения кетокислоты, восстанавливаясь, образуют высшие спирты. Поэтому вторичные и побочные про-дукты спиртового брожения строго разграничить нельзя.
Уксусный альдегид может испытывать дисмутацию с обра-зованием уксусной кислоты и этилового спирта (реакция Кан-ниццаро):
СН 3 СОН + СН 3 СОН + Н 2 0 = СНзСООН + СН 3 СН 2 ОН.
Одна из молекул альдегида окисляется в кислоту, а другая восстанавливается в спирт. В щелочной среде одна молекула
Уксусного альдегида вступает в окислительно-восстановитель-ную реакцию со второй молекулой уксусного альдегида; при этом образуются этиловый спирт, уксусная кислота и одновре-менно с ними глицерин, что выражается таким суммарным урав-нением:
2C 6 Hi 2 0 6 + Н 2 0 = 2СН 2 ОНСНОНСН 2 ОН + СН 3 СН 2 ОН + СН 3 СООН + 2С0 2 .
Глицерин образуется в небольшом количестве при спиртовом брожении. При изменении условий брожения его производство можно осуществить в промышленном масштабе.
Глицерин и уксусный альдегид являются промежуточными продуктами спиртового брожения. На последнем этапе нормаль-но протекающего процесса брожения происходит восстановле-ние значительной части уксусного альдегида в этанол. Но если уксусный альдегид связать сульфитом натрия, то направление спиртового брожения изменится в сторону образования больших количеств глицерина.
Удаление уксусного альдегида из сбраживаемой среды суль-фитом натрия представляется в следующем виде:
СН 3 СНО + Na 2 S0 3 + H 2 OW CH 3 CHONaHS0 2 + NaOH.
Уксусный альдегид, образовавшийся при декарбоксилирова-нии пировиноградной кислоты, в результате связывания суль-фитом не может служить акцептором водорода. Место уксусно-го альдегида занимает фосфодиоксиацетон, который получает водород от восстановленного НАД-Н 2 , образуя а-глицерофос-фат. Эта реакция катализируется ферментом глицерофосфатде-гидрогеназой. Под действием фосфатазы «-глицерофосфат де-фэсфорилируется, превращаясь в глицерин. Таким образом, в присутствии Na 2 S03 протекает глицерино-альдегидное броже-ние:
С 6 Н 12 0 6 = CH3CHO + СН 2 ОНСНОНСН 2 ОН + С0 2 .
Сахар Ацетальдегид Глицерин
С увеличением количества сульфита натрия, вводимого в сбраживаемую среду, соответственно увеличивается количество связанного альдегида и ослабляется образование этанола и С0 2 .
Образование кислот и ацетоина. Янтарная кислота образует-ся дегидрированием и конденсацией двух молекул уксусной кис-лоты с одной молекулой уксусного альдегида (гипотеза В. 3. Гва-ладзе и Женавуа):
2СН 3 С00Н + СН 3 СНО -* С00НСН 2 СН 2 С00Н + СН 3 СН 2 ОН.
В процессе спиртового брожения янтарная кислота образует-ся также дезаминированием глютаминовой кислоты. Акцепто-ром водорода в этой реакции является триозоглицериновый аль- Дегид, поэтому реакция дезаминированйя сопровождается одно-временным накоплением глицерина:
C 6 Hi 2 0 6 + COOHCH2CH2CHNH2COOH + 2Н 2 0 = СО0НСН 2 СН 2 С0ОН -Ь
Глюкоза Глютаминовая кислота Янтарная кислота
2СН 2 ОНСНОНСН 2 ОН 3 + NH 3 + С0 2 .
Глицерин
Амми>ак потребляется дрожжами на синтез белка, а глице-рин и янтарная кислота при этом выделяются в среду.
Образование лимонной кислоты, по Лафону, происходит из. девяти молекул уксусного альдегида:
9СН 3 СОН + 4Н 2 0 = (СН 2 СООН) 2 С (ОН) СООН + 6СН 3 СН 2 ОН.
Лимонная кислота
Образование молочной кислоты объясняют восстановлением пировиноградной кислоты:
СНзСОСООН + Н 2 -> СН 3 СН (ОН) СООН.
Пировиноградная Молочная кислота
Однако полагают более вероятным ее образование в резуль-тате гидролиза промежуточного продукта спиртового броже-ния - фосфоглицеринового альдегида:
СНОСНОНСН 2 ОР0 3 Н 2 + Н 2 0 -* СН 3 СН (ОН) СООН + Н 3 Р0 4 .
Фосфоглицериновьш Молочная кислота
Альдегид
Конденсацией уксусной кислоты с ацетальдегидом объясня-ют образование ацетоина:
1) СНзСООН + СН 3 СНО->-СНзСОСОСНз + Н 2 0;
Диацетил
2) СН3СОСОСН3 + СНзСНО -4 СН3СОСНОНСН3 + СНзСООН.
Сначала образуется диацетил; затем путем дисмутации со-пряженного окисления-восстановления за счет воды диацетила с ацетальдегидом образуется ацетоин.
При восстановлении ацетоина образуется 2,3-бутиленгли-коль:
СН 3 СОСНОНСНз + НАД ■ Н 2 *± СН 3 СНОНСНОНСН 3 + НАД.
Механизм образования некоторых вторичных продуктов спиртового брожения еще не совсем ясен, однако не подлежит сомнению, что уксусный альдегид является основным исходным веществом для синтеза вторичных продуктов брожения.
Среди вторичных продуктов преобладают уксусная и янтар-ная кислоты, а также 2,3-бутиленгликоль и уксусный альдегид-В весьма малых количествах находятся ацетоин и лимонная кис-лота.
^ Образование высших спиртов. Своеобразным побочным про-дуктом спиртового брожения являются высшие спирты. Иссле-дованиями И. Я- Веселова установлено, что высшие спирты при брожении возникают главным образом в период размножения
Дрожжей. В этот период интенсивность обмена веществ связана с образованием кетокислот из продуктов превращения углево-дов с переаминированием их. Переаминирование заключается в обмене радикалами CH(NH) 2 и СО между аминокислотой и ке-токислотой. Так, образование аланина из лейцина и пировино-градной кислоты представляется в таком виде:
(CH 3)2CHCH 2 CHNH 2 COOH -f CH3COCOOH -> СН 3 СНСН 3 СН 2 СОСООН +
Лейцин Пировиноград- Изонронилвиноградная
Ная кислота кислота
CH 3 CHNH 2 COOH.
Изопропилвиноградная кислота, подвергаясь (аналогично
Пировиноградной кислоте в схеме спиртового брожения) декар-
Боксилированию, превращается в изовалериановый альдегид,
Который восстанавливается до изоамилового спирта:
СН 3 СНСН 3 СН 2 СОСООН -> (СН 3) 2 СНСН 2 СНО -*- СН 3 СНСН 3 СН 2 СОН.
Изопропилвиноградная Изовалериановый Изоамиловый
Кислота альдегид спирт
Аналогичным путем из изолейцина образуется амиловый, из валина изобутиловый спирты.
Таким образом, синтез новых аминокислот происходит с уча-стием пировиноградной кислоты, которая играет роль главного моста между углеводным и азотистым обменом в дрожжевой клетке.
На образование высших спиртов влияет ряд факторов. По мере увеличения или уменьшения нормальной температуры бро-жения количество высших спиртов сокращается. При примене-нии рН сбраживаемой среды от 3 до 5 накопление высших спиртов увеличивается, а при дальнейшем увеличении рН - уменьшается. Аэрация среды благоприятствует синтезу высших спиртов: в аэрируемой среде содержание изобутилового и изо-амилового спиртов увеличивается. Введение аминокислот в сбраживаемую среду, содержащую сахарозу, также стимулиру-ет накопление высших спиртов. Образование сивушного масла в культуральной среде возрастает с накоплением биомассы дрожжей. Содержание высших спиртов в сбраживаемой среде можно уменьшить путем торможения размножения дрожжей.
^ Образование эфиров. При участии эстераз дрожжей протека-ют реакции этерификации, в которых участвуют спирт и кисло-ты. В общем виде реакция этерификации представляется так: RCH 2 OH + RiCOOH -> RCOOCH 2 R! + Н 2 0.
Так, при взаимодействии этанола с уксусной кислотой обра-зуется уксусноэтиловый эфир (этилацетат):
С 2 Н 5 ОН + СН3СООН 5s CH 3 C0 2 C 2 H s + Н 2 0.
Образование эфиров протекает легче, когда компонен тами этой реакции являются альдегиды. Альдегиды легко подверга- ются окислительно-восстановительным превращениям и дают на-чало образованию кислот, спиртов, эфиров. При этом все пре-вращения альдегидов могут осуществляться как самостоятель-ные реакции без затраты энергии.
Так, образование эфиров может происходить за счет альде-гидов:
RCHO + HOCRi ->- RCOOCHjRj.
Альдегиды могут претерпевать альдольную конденсацию: СН 3 СНО + С"НзСНО = СН 3 СНОНСН 2 СНО.
Образующееся вещество содержит одновременно альдегид-ную и гидроксильную (алкогольную) группы.
При взаимодействии со спиртом уксусный альдегид превра-щается в диэтилацеталь:
СН 3 СНО + 2С 2 Н 5 ОН -* СНзСН (ОС,Н 5) 2 + Н 2 0.
В результате сбраживания Сахаров и всех сопутствующих, процессов сусло в пивоварении и виноделии превращается в го-товый продукт (пиво, вино). Все находящиеся в нем вещества обусловливают его аромат и вкус. Так, высшие спирты (пропи-ловый, амиловый, изоамиловый, тирозол, триптофол) обладают характерным запахом и дают сложные эфиры, которые уже имеют более приятные, смягченные запахи. 2,3-Бутиленгликоль. и глицерин обладают сладким вкусом.
В спиртовом производстве сброженную среду называют зре-лой бражкой, из которой путем отгонки на брагоректификацион-ных аппаратах получают спирт. Образующиеся в ходе брожения этиловый спирт и СОг выходят из клеток наружу в сбраживае-мую среду. Спирт хорошо растворяется в сбраживаемом сусле, в любых соотношениях и равномерно распределяется в нем. СОг! же сначала растворяется в сусле, а по мере насыщения его вы-деляется в виде газовых пузырьков. На поверхности газовых пузырьков появляется адсорбционный слой из поверхностно-ак-тивных веществ (белки, пектин). При слипании отдельных пу-зырьков получаются ячейки пены. Постепенно поверхность-сбраживаемого сусла покрывается пеной.д
