2.4. Дрожжи

Дрожжи – это одноклеточные эукариотные микроорганизмы, относящиеся к трем классам высших грибов. Важнейшей в технологическом отношении особенностью дрожжей является способность менять тип энергетического обмена и переходить с дыхания на брожение и наоборот при изменении условий окружающей среды (эффект Пастера).

Основными питательными веществами любых организмов являются углеводы. Обмен углеводов предназначен в основном для получения энергии. Белковый обмен, обмен минеральных веществ и липидный обмен служат, в первую очередь, для построения клеточных структур.

Углеводы классифицируют на моносахариды и полисахариды первого и второго порядков, которые отличаются друг от друга степенью полимеризации.

Моносахариды легко проникают через полупроницаемую клеточную стенку, полисахариды требуют предварительного расщепления ферментами до мономерных звеньев – моносахаридов, которые вступают в цепь сложных биохимических реакций, сопровождающихся выделением энергии – гликолиз (путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса). Гликолиз завершается образованием пировиноградной кислоты. В зависимости от условий окружающей среды дальнейшая ассимиляция идет двумя путями.

В условиях недостатка кислорода под действием фермента пируватдекарбоксилазы (у дрожжей) от молекулы пировиноградной кислоты отщепляется карбоксильная группа и образуется ацетальдегид, который под действием фермента алкогольдегидрогеназы восстанавливается до этанола. Этот процесс и называют спиртовым брожением.

Если недостатка в кислороде нет, пировиноградная кислота включается в цикл Кребса и, в конечном счете, окисляется до углекислого газа и воды. Этот процесс более выгоден в энергетическом отношении, поскольку при окислении одной молекулы глюкозы в цикле Кребса образуется 36 (в животной клетке – 38) молекул АТФ. При гликолизе синтезируется только 2 молекулы АТФ.

Типичным способом размножения дрожжей является почкование. Из материнской клетки образуется маленькая выпуклость, в которую переходит часть цитоплазмы, а также дочернее ядро, образующееся путем деления ядра материнской.

При помещении дрожжей в питательную среду они начинают расти и размножаться. Различают несколько фаз роста, протекающих с различной скоростью.

Латентная (индукционная, лаг-фаза) фаза характеризуется активизацией обмена веществ. Длительность этой фазы сильно варьирует и зависит от вида микроорганизма, возраста культуры и условий выращивания. Заканчивается лаг-фаза началом деления клеток.

Скорость деления с ускорением возрастает в фазе ускорения, которая сменяется логарифмической фазой, когда скорость размножения постоянна и максимальна. Время генерации, то есть отрезок времени, за который число клеток удваивается, достигает минимума. Для дрожжей в типичных пивоваренных условиях он составляет несколько часов.

В результате действия различных факторов, например, обеднения субстрата питательными веществами или насыщения среды продуктами жизнедеятельности, лог-фаза ограничена по времени и переходит в фазу замедления с убывающей скоростью размножения.

В стационарной фазе число микроорганизмов остается постоянным. Клетки живут за счет использования резервных веществ, накопленных во время лаг-фазы. Устанавливается равновесие между числом вновь образующихся и отмирающих клеток.

В последней фазе – фазе отмирания – число погибающих клеток превышает число образующихся путем размножения, и общее число клеток сокращается. В конце концов, наступает момент, когда в клетке не остается питательных веществ, размножение прекращается, начинается автолиз, когда ферментные системы используют в качестве источника энергии структуры самой клетки и разрушают ее, при этом содержимое клетки переходит в окружающую среду.

Среди дрожжей вида Saccharomyces serevisiae, применяемых в пивоварении как культурные дрожжи, различают многочисленные штаммы – разновидности, отличающиеся друг от друга свойствами. Все штаммы делят на две большие группы – дрожжи верхового и низового брожения.

Дрожжи верхового и низового брожения можно отличить под микроскопом по картине их почкования. Дрожжи низового брожения представляют собой почти исключительно отдельные клетки или их пары, тогда как дрожжи верхового брожения образуют почечные сообщества – колонии.

Название штаммов связано с их поведением при брожении. Верховые дрожжи в процессе брожения в основном поднимаются на поверхность, тогда как низовые по окончании брожения опускаются на дно. Верховые дрожжи также опускаются на дно по окончании брожения, но значительно позже низовых.

Важнейший физиологический отличительный признак дрожжей верхового и низового брожения состоит в сбраживании трисахарида рафинозы. Низовые дрожжи со своим набором ферментов могут полностью расщеплять рафинозу, тогда как верховые дрожжи сбраживают трисахарид лишь на треть.

Другие отличительные признаки касаются обмена веществ, а также способности к спорообразованию. Низовые дрожжи в основном используют обмен веществ путем брожения, верховые дрожжи отличаются выраженным обменом веществ путем дыхания. У низовых дрожжей ограничена способность образовывать акроспоры. По сравнению с верховыми, они образуют споры реже, а спорообразование продолжается дольше.

У низовых дрожжей выделяют пылевидные и хлопьевидные расы. Способность дрожжей к хлопьеобразованию обусловлена генетически и передается по наследству. У пылевидных дрожжей клетки равномерно распределены в бродящем сусле и медленно опускаются на дно лишь в конце брожения. Клетки хлопьевидных дрожжей через некоторое время собираются в большие хлопья и быстро седиментируют. Хлопьевидные дрожжи дают пиво лучше осветленное, но с более низкой степенью сбраживания, чем пылевидные или верховые дрожжи.

На заводе ООО «ОЧП» применяют единые специальные штаммы низовых и верховых дрожжей, обеспечивающих высокую степень сбраживания и однородное высокое качество выпускаемого пива. В частности, используют французские низовые дрожжи расы S-23 и верховые S-04.

Упакованные зерновое сырье, хмель и вспомогательные материалы доставляются на предприятие автомобильным транспортом и хранятся на специально оборудованных складах.