Характеристика дрожжей, применяемых в промышленности.

Дрожжи, используемые для получения спирта, относятся к роду Saccharomyces. К этому роду отнесено семь видов, размножающихся вегетативно преимущественно в диплоидной фазе. Наибольшее значение имеет S. cerevisiae. К этому виду относятся дрожжи, используемые в хлебопечении, спиртовом производстве, пивоварении, производстве кваса.

На солодовом сусле в трёхсуточной культуре при клетки имеют сферическую, эллипсоидальную или несколько удлинённую формы, располагающиеся единично или парами, иногда образуют короткие цепочки или мелкие грозди.

В зависимости от размера разделяются на три морфологические группы:

1. штаммы, имеющие самые крупные клетки ;

2. с наименьшими клетками ;

3. промежуточные .

Некоторые штаммы образуют длинные клетки, достигающие и более.

Огромное значение уделяется штаммам S. cerevisiae. Их подразделяют на расы низового и верхового брожения. К расам низового брожения относятся большинство винных и пивных дрожжей, к расам верхнего брожения – спиртовые, хлебопекарные и некоторые пивные дрожжи. Дрожжи низового брожения функционируют в производстве при температуре и ниже , а верхового – обычно при .

В конце брожения низовые дрожжи оседают на дно, формируя плотный осадок, верховые – всплывают на поверхность и образуют «шапку». Способность последних подниматься на поверхность обусловлена тем, что клетки после почкования остаются соединёнными в небольшие цепочки, пузырьки углекислого газа поднимают их на поверхность.

По поведению в бродящей среде дрожжи разделяют на хлопьевидные и пылевидные. В основе этого разделения лежит различие в их флокуляционных свойствах. Хлопьевидные дрожжи оседают на дно, либо на поверхность. Пылевидные дрожи в течение всего процесса брожения находятся во взвешенном состоянии. Флокулируют дрожжи как низового, так и верхового брожения. Применение чистых культур специально селекционированных микроорганизмов – важный этап борьбы за качество и чистоту процесса брожения.

Чистые культуры дрожжей размножаются в производственных лабораториях на оптимальных для их роста средах, пересевая во всё возрастающие ёмкости. В цехах создают условия, необходимые для жизнедеятельности дрожжей в заданном направлении и позволяющие подавить рост вредных микроорганизмов.

На заводах в процессе длительного культивирования, особенно при непрерывных способах брожения, в результате спонтанного мутагенеза в дрожжевой популяции могут накапливаться мутанты, более приспособленные к условиям производства по сравнению с исходной расой.

Отбор новых рас дрожжей, как правило, проводят из ферментёров, в которых процесс брожения происходит в лабораторных условиях. Расы, дающие наилучшие показатели брожения, становятся производственными и широко применяются в практике.

В последние коды при селекции дрожжей для роста ряда отраслей промышленности (производство спирта из мелассы, хлебопечение) с успехом применяют метод гибридизации.

Материалы и оборудование. Колбы на 250 мл, сахароза, пекарские дрожжи, мерные цилиндры, пробки и изогнутые стеклянные трубки, водяные бани, электрические плитки, баритовая вода, пробирки, спиртовка, H₂SO_4­ (конц.), пробирки с прямыми стеклянными трубками, K₂Cr₂O­₇.

Ход работы. В колбу ёмкостью 250 мл наливают 50 мл 20% водного раствора сахарозы и около 1 г пекарских дрожжей, разведённых в 10 мл 20% раствора сахарозы. (Дрожжи следует развести за час до занятия и поставить в тёплое место, чтобы повысить их активность). Параллельно, для получения этилового спирта путём прямой перегонки бражки ставят такой же опыт, но в расчёте на 2 л жидкости. Колбу закрывают пробкой с изогнутой стеклянной трубкой. Нижний конец трубки погружают в пробирку с баритом. Колбу с бродящей жидкостью помещают на водяную баню с температурой 35-40 ⁰С. Через несколько минут после установки прибора в пробирку с баритом начинают поступать пузырьки газа, через 10-15 минут образуя равномерную цепочку. Можно считать, что к этому времени весь воздух из колбы вытеснен и выходит один из продуктов брожения – углекислый газ. В результате баритовая вода интенсивно мутнеет вследствие образования нерастворимого осадка ВаСО₃. Доказать образование спирта пока невозможно из-за его малого количества. Поэтому колбы с бродящей жидкостью закрывают ватными пробками и оставляют до следующего занятия в комнате. На следующем занятие в жидкости обнаруживается спирт. В пробирку к 1-3 мл исследуемой жидкости добавляют кристаллик K₂Cr₂O­₇ и несколько капель H₂SO_4­ и нагревают смесь на спиртовке. Цвет жидкости при этом изменится до зелёного вследствие восстановления хрома из шести до трёхвалентного состояния.

Выделяющийся уксусный альдегид ощутим по запаху.

Обнаружение спирта отгонкой.

Колбу с бродильной жидкостью закрывают пробкой, в которую вставлена идущая вверх прямая стеклянная трубка длиной 40-50 см. Колбу нагревают до равномерного кипения жидкости и к концу стеклянной трубки подносят горящую лучину.

Провести отгонку спирта из двухлитрового объёма бражки с прямым холодильником и повторить реакцию с бихроматом калия. Определить процентное содержание спирта в отогнанной фракции спиртометром и рассчитать выход по веществу в расчёте на растворённую сахарозу.

Контрольные вопросы:

1. Классификация дрожжей используемых для спиртового брожения.

2. Химизм спиртового брожения.

3. Характеристика дрожжей, применяемых в промышленности.

4. Получение этилового спирта в промышленности.