9. Факторы, влияющие на состав продуктов брожения (основные и побочные продукты брожения)

Основные продукты брожения - углекислый газ, спирт, дрожжи.

Вторичные продукты - глицерин, уксусный альдегид

Побочные - высшие спирты, высшие альдегиды и кетоны.

Интенсивность аэрирования сусла. С повышением интенсивности аэрирования сусла в дрожжегенераторах содержание спирта снижается, что связано с увеличением расхода сахара на образование биомассы дрожжей и других продуктов. Поэтому расход воздуха необходимо определять с учетом требуемого количества дрожжей в бражке. В зависимости от интенсивности аэрирования сусла при дрожжегенерировании содержание отдельных продуктов брожения в зрелой бражке  (г/л) описывается следующими уравнениями:

Концентрация сахара. При повышении концентрации сахара в мелассном сусле от 9 до 14 % в зрелой бражке увеличивается содержание, г/л: альдегидов —  0,15–0,4, эфиров — 0,06–0,13 высших спиртов —  0,42–0,63, а содержание кислот снижается от 0,42 до 0,04. При понижении концентрации СВ в сусле метаболитов образуется меньше.

Кислотность сбраживаемого сусла. При изменении кислотности среды от 0,3° (рН = 5,7) до 1,6° (рН = 4,2) содержание (г/л) этанола в зрелой бражке уменьшалось с 59,1 до 56,03, эфиров — с 0,15 до 0,08, концентрация альдегидов увеличивалась с 0,19 до 0,4 г/л, органических кислот — с 0,06 до 0,34 г/л, высших спиртов —  с 0,47 до 0,84 г/л.

Концентрация продуктов брожения (г/л) в зрелой бражке в зависимости от кислотности среды (Н, град.:  1 градус кислотности соответствует 1 мл 0,1 н. NaOH, израсходованного на титрование 100 мл анализируемой жидкости) выражается следующими уравнениями:

Повышение кислотности бражки с 0,3 до 1,6° приводит к значительному увеличению общего количества метаболитов — с 12 до 24 г/л спирта.

Температура брожения. Альдегиды образуются главным образом в начальный период брожения, затем их содержание уменьшается, и в зрелой бражке альдегидов тем меньше, чем выше температура брожения. Например, при температуре 24 °С альдегидов было 0,27 г/л, при температуре 36 °С — 0,18 г/л.

Содержание продуктов брожения (г/л) в зрелой бражке в зависимости от температуры сбраживания (T) описывается следующими уравнениями:

Раса дрожжей. Мелассное сусло сбраживают различными расами дрожжей, чаще — одновременно двумя.. Основное количество побочных метаболитов накапливается главным образом при дрожжегенерировании.

10. Характеристика азотистого обмена дрожжевой клетки

Самая быстро поступающая кислота - метионин. Аминокислоты не более 5 углеродных атомов. Из всех соединений клетка в первую очередь потребляет аминокислоты. Клетка запасает аминокислоты. В дальнейшем пользуется этим запасом. Аминокислоты используются двумя способами.

1. Прямая ассимиляция - клетки для синтеза белка используют аминокислоты полученные из окружающей среды. Процесс не требует больших затрат энергии.

2. Непрямая ассимиляция - используется клеткой в том случае, когда отсутствует необходимая аминокислота. При непрямой ассимиляции дрожжевая клетка синтезирует аминокислоту из сахара, присоединяя аминогруппу, которую отщепляет от имеющейся аминокислоты. Имеем высший спирт, как продукт синтеза аминокислоты. Может получаться пропанол, бутанол, пентанол. Эти спирты входят в состав сивушных масел их называют побочными продуктами брожения. Больше всего аминокислот дрожжевой клетке требуется в период размножения. Больше всего высших спиртов образуется в этот период. Чем меньше в питательной среде аминокислот, тем больше сахаров дрожжи расходуют на синтез аминокислот, тем больше высших спиртов. Высшие спирты токсичны для клетки. Являются носителями ароматов.

2 путь синтеза аминокислот - трансаминирование. Аминокислота получается из кетокислоты близкого строения путем замены кетогруппы на аминогруппу. Альдегид восстанавливается в высший спирт. побочный продукт брожения.

11. Характеристика углеродного обмена

Источниками углерода для дрожжей могут быть самые разнообразные органические соединения углеводы (сахара и их производные), спирты, органические кислоты, аминокислоты, белки, углеводороды и многие другие. Однако в отношении сахаров существует видовая специфичность. На этом построена диагностика видов дрожжей. Так, при общности химизма углеводного обмена большая часть видов рода Saccharomyces различается между собой прежде всего по отношению к сахарам. Что касается других источников углерода — спиртов и органических кислот,— то отношение к ним одинаково у всех видов данного рода.

Однако большинство видов винных дрожжей сбраживают глюкозу, фруктозу, мальтозу, сахарозу и галактозу; рафинозу используют частично, а лактозу, мелибиозу, пентозы, декстрины и крахмал совсем не сбраживают. В виноградном сусле примерно в равных количествах содержатся глюкоза и фруктоза. Фруктоза значительно слаще глюкозы, поэтому для приготовления вин с остаточным сахаром лучше использовать дрожжи, обладающие способностью в первую очередь сбраживать глюкозу.

По интенсивности утилизации глюкозы или фруктозы (к моменту, когда сброжено около 50% фруктозы) дрожжи разделяют на 3 группы

глюкозофильные — сбраживают к этому моменту от 80 до 85% глюкозы (большая часть видов рода Saccharomyces, а также виды родов Saccharomycodes и Brettanomyces);

2) фруктозофильные — в этот период используют только от 5 до 10% глюкозы (Sacch. bailli, Sacch. rouxii, T. stellata);

3) дрожжи, использующие оба сахара почти с одинаковой скоростью: к моменту, когда они утилизируют половину фруктозы, исчезает 40—60% глюкозы (Sacch. rosei, Pichia membra-naefaciens).

Органические кислоты занимают важное место в обмене веществ у дрожжей: они могут стимулировать или ингибировать их рост, служить единственным источником углерода и энергии.

Все промежуточные продукты цикла Кребса (пировиноград-ную, уксусную, янтарную, фумаровую и яблочную кислоты) дрожжи в состоянии использовать в качестве единственного источника углерода. Однако скорость роста на средах с этими кислотами ниже, чем на средах с глюкозой. При выдержке вина под хересной пленкой показано образование щавелевой, гликолевой, фумаровой и глутаровой кислот, которых в исходном вине не было. Специальные опыты подтвердили синтез хересными дрожжами из яблочной кислоты фумаровой, янтарной, гликолевой; из пировиноградной — лимонной, яблочной, молочной, янтарной кислот.

Ненасыщенные жирные кислоты, особенно олеиновая, линоле-вая, линоленовая, пальмитолеиновая, арахидииовая, являются важными ростовыми факторами дрожжей в анаэробных условиях. Винные дрожжи могут свободно размножаться в анаэробных условиях, если в среду для культивирования ввести два вещества: какую-либо ненасыщенную жирную кислоту (олеиновую, линолевую, лино-леновую) и стерины (эргостерин или холестерин).

Использование дрожжами углеводородов как единственного источника углерода широко применяется для получения кормового белка. Парафины могут активно потребляться углеводо-родокисляющими дрожжами рода Candida при технологическом процессе производства дрожжевой массы.

В настоящее время существует подкрепленное экспериментальными данными мнение об участии СОг в обмене веществ дрожжей. А. К. Родопуло была доказана способность дрожжей синтезировать из пировиноградной кислоты и углекислоты ряд органических кислот: лимонную, яблочную, янтарную, молочную и др

Таким образом, среди всех разнообразных органических источников углерода углекислый газ является биологически активным веществом, связанные формы которого являются необходимым продуктом для дрожжей.