Спиртовое и глицериновое брожение. Их роль в промышленности

Спиртовое брожение есть процесс разложения сахара на спирт и углекислый газ. Оно протекает под действием микро­организмов в виде следующей реакции:

С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2СО2 + 27 ккал

сахар этиловый углекислый

Кроме этилового спирта и углекислого газа, при этом полу­чаются также побочные продукты: уксусный альдегид, глице­рин, сивушные масла (бутиловый, изобутиловый, амиловый и изоамиловый спирты), уксусная и янтарная кислоты и др.

Каждый вид дрожжей подразделяется на расы. Расой наз. разновидность м.о., которые сохраняя все основные признаки данного вида, отличаются второстепен-ными, но стойкими свойствами.

В бродильном производстве различают низовые и верховые дрожжи. Верховые дрожжи используют для брожения, протекающего при температуре 18-30 ⁰С. В этих условиях выделяют обильное выделение СО₂ и пенообразование. Верховые дрожжи чаще всего используют в спиртавом брожении и хлебопечении. При этом чаще всего используют Saccharomyces cerevisiae.

Дрожжи низового брожения применяют для брожения при пониженной температуре 4-10⁰С. Используют в пивоварении Saccharomyces ellipsoids, Saccharomyces vini и некоторые расы Saccharomyces cerevisiae.

Оптимальной температурой брожения 30 ⁰С, при 50 ⁰С останавливается. Лучше спиртовое брожение происходит при концентрации сахара около 15%, менее 10% - неблагоприятны, при 30-35% - приостанавливается.

Нормальной для спиртового брожения является кислая среда (pH 4,0 или 4,5). В щелочной среде брожение протекает с образованием глицерин и уксусной кислоты. Спирт, накапливающийся в процессе брожения, оказывает губительное действие на дрожжи, поэтому брожение, как правило прекращается при содержании в среде 12-16% спирта. Некоторые расы могут накапливать 17-20%.

Спиртовое брожение может быть изменено так, что основным продуктом станет глицерин. Это достигается регуляцией условий среды. В кислой среде при pH 4,0 - 4,5 дрожжи вызывают спиртовое, а при подщелачивании среды – глицериновое брожение. Накоплению глицерина, как основного продукта брожения способствует введение в бродящую среду биосульфата натрия.

С6Н12О6=СН2ОН СНОН СН2ОН + СН3СНО + СО2 + Х кДж

Две молекулы накопившегося уксусного альдегида взаимодействуют между собой, образуя спирт и уксусную кислоту.

49 Молочно-кислое брожение -анаэробное превращение сахара молочнокислыми бактериями с образованием молочной кислоты. Их делят на 2 группы: гомо – и гетероферментативные. Гомоферментативные те, которые при сбраживании углеводов накапливают в качестве основного продукта молочную кислоту и мало побочных продуктов(уксусная кислота,СО2). Гетероферментативные накапливают много побочных продуктов-уксусная кислота, спирт, ацетоин и диацетил. Молочнокислые бактерии имеют круглую и палочковидную форму. Кокки располагаются попарно или цепочками различной длины. Все они неподвижны, не образуют спор, гр+, факультативные анаэробы, сбраживают моно- и дисахариды. Некоторые из них не сбраживают сахарозу, другие-мальтозу и лактозу. Есть мезофильные (25-35°) и термофильные(40-45°),но встречаются и холодоустойчивые(5°).Некоторые из них образуют слизь, делая жидкие субстраты тягучими.

Гомоферментативные

Молочнокислый стрептококк (Streptococcus lactis)- кокки, соединённые попарно или цепочками. Это мезофиллы (30-35°),в этих условиях молоко свёртывается за 10-12 ч. Min температура их развития 30,max 40-45.

Подвид S.lactis djacelilactis -способен, кроме сахаров, сбраживать соли лимонной кислоты с образованием ацетоина и диацетила, что обуславливает аромат продукта.

Сливочный стрептококк(S. cremoris)-сферические палочки, образующие длинные цепочки. Этот мезофильный стрептококк не активный кислотообразователь. Лучше растёт при 25°.

Термофильный стрептококк (S.thermophilus) - длинные цепочки кокков, хорошо растёт при 40-45°.Применяется вместе с палочковидными бактериями при изготовлении ряженки, южной простокваши и варенца.

Болгарская палочка (Lactobacilius bulgaricus) - крупные палочки, часто образуют длинные цепочки. Не сбраживают сахарозу. Термофильная бактерия, оптимальная температура её развития 40-45°,min15-20°.Это активный кислотообразователь, накапливающий в молоке 2,5-3,5 % молочной кислоты. Используются для изготовления южной простокваши и кумыса.

Ацидофильная палочка(L. acidophilus) – термофильная бактерия. Температурный оптимум 37-40⁰С, минимум 20⁰С. При сквашивании в молоке накапливается до 2,2% кислоты. Используется в производстве ацидофильных кисломолочных продуктов. Биопрепараты добавляют в корм скоту.

Дельбрюковская палочка – зерновая термофильная палочка(L. delbruekii), которая встречается поодиночке, короткими и длинными цепочками. Не сбраживает лактозу, поэтому в молоке не развивается. Температурный оптимум 45-50⁰С, минимум 20⁰С. Образует в субстрате до 2,5% кислоты. Применяется в производстве молочной кислоты и хлебопечении.

Молочная палочка(L. plantarum) – небольшие палочки часто сцепленные попарно или цепочкой. Температурный оптимум 30⁰С. Накапливается до 1,3% кислоты.

Гетероферментативные

L. brevis – палочковидные бактерии, сбраживающие сахара при квашении капусты и огурцов с образованием кислот, этилового спирта и углекислого газа.

Leuconostoc cremoris удлиненные кокки, которые могут быть одиночными, парами или в виде коротких цепочек. Температурный оптимум 20-25⁰С. Этот лейконосток вводят в закваски для ароматизации продуктов.