Кислород воздуха.

Главная     Книги по виноделию     Микробиология виноделия Н. И. Бурьян Л. В. Тюрина

 поиск по сайту     

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА АКТИВНОСТЬ ДРОЖЖЕЙ

 

Кислород воздуха.

 

Кислород, введенный в сбраживаемую среду в виде мельчайших пузырьков воздуха, стимулирует размножение клеток дрожжей. Механизм такого действия воздуха складывается из непосредственного влияния кислорода, перемешивания, улучшающего контакт клеток дрожжей с питательными веществами и освобождение от продуктов обмена. Кислород необходим дрожжевым клеткам для размножения. Если концентрация его в среде снижается до 1 мг на 1 л, то размножение дрожжей прекращается.

Кислород является одним из основных факторов, определяющих размножение дрожжей, а брожение проходит тем быстрее, чем больше число клеток. Рост и развитие дрожжей во время брожения виноградного сусла (особенно выбраживание сусла с высоким содержанием сахаров) зависят от количества кислорода воздуха. Опыты по выявлению влияния кислорода воздуха на активность дрожжей проводились на виноградном сусле, содержащем 21% сахаров, при температуре 25°С с небольшим засевом дрожжей в колбах, закрытых пробкой с капиллярной трубкой (анаэробиоз), и колбах, закрытых ватными тампонами (полуаэробиоз) [154]. Брожение без доступа воздуха проходило медленно, осталось 2,5% несброженных сахаров, тогда как при

 


доступе воздуха через 10 дней сахара были выброжены полностью. На рис. 26 изображены кривые роста культур дрожжей, которые показывают, что в присутствии воздуха клетки остаются живыми до полного выбраживания, после чего они быстро отмирают и автолизуются. В отсутствие воздуха на 8-й день, когда в среде было еще 5% сахаров, живых клеток дрожжей оставалось около 50%, количество мертвых быстро увеличивалось, дрожжи начинали автолизоваться.

Для виноделия весьма важно установить, на каких стадиях процесса брожения лучше вводить кислород воздуха. В табл. 18 приведены результаты опытов, показывающие, что кислород воздуха, введенный в один прием во время брожения, когда дрожжи находятся в логарифмической фазе роста, повышает общее количест-
 

 

 

во дрожжей и процент сброженных сахаров [154]. Введение даже незначительных количеств кислорода (0,15 см3 на 1 л, или около 0,2 мг) заметно влияет на скорость брожения и величину биомассы. Однако в процессе брожения, когда содержание спирта уже велико, размножение клеток при введении кислорода не усиливается, хотя дрожжи используют его как и в начале брожения.

Поскольку растворимость кислорода в жидких средах увеличивается при понижении температуры, рост дрожжей не лимитируется содержанием его в такой степени, как в случае развития при высокой температуре. При этом общая биомасса культуры, выращенная при низкой температуре, часто оказывается выше, чем биомасса, выращенная при высокой температуре, хотя скорость роста в последнем случае может быть н больше. Особенно полезна аэрация во время приготовления дрожжевой разводки.

В условиях строгого анаэробиоза дрожжи не размножаются. Однако экспериментально было установлено, что дрожжи, размножавшиеся в аэробных условиях и используемые при анаэробном засеве, могут дать 4—5 поколений, утилизируя запас окисленных дыхательных ферментов.

Таким образом, при брожении без доступа воздуха существует зависимость между общим количеством клеток дрожжей и количеством посевного материала (п) : п*2*2*2*2, или

п* 2*2*2*2*2 [154].

В условиях избыточного давления С02 (0,4 МПа) — сугубо анаэробных — размножение клеток дрожжей резко замедляется. Введение в виноградное сусло кислорода воздуха 2,6— 5,2 мг/(л*ч) активизировало размножение дрожжей, что приводило к увеличению количества клеток (с 30 до 90 млн./мл) и ускорению процесса сбраживания. При этом резкой бродильной перестройки клеток дрожжей не наблюдалось.

Введение в виноградное сусло кислорода воздуха в значительно большем количестве—17 мг/(л*ч) повышало содержание клеток дрожжей до 174 млн./мл и соответственно ускоряло процесс брожения. При этом в вине увеличивалось содержание ацетальдегида, высших спиртов, летучих кислот, ацетоина, диацетила, т. е. веществ, ухудшающих качество продукта.

 

 


Этиловый спирт.

Концентрация этилового спирта, образуемого дрожжами в процессе брожения, при последовательном введении в сбраживаемый субстрат 50%-ного раствора сахаров может достигать 19% об.

При повышении концентрации этилового спирта в сбраживаемом сусле развитие дрожжей замедляется, особенно при повышении температуры. Влияние этилового спирта на выживаемость дрожжей при повышенной температуре (50°С) показано в табл. 19 [223].

Таким образом, при содержании в виноградном вине этилового спирта 9% об. и выше обработка вин в течение 5 мин при температуре 50°С практически достаточна для их обеспложивания. Другие спирты также оказывают угнетающее действие на дрожжи.
 

 

 

Таблица 19

Продолжительность обработки вина при температуре 50°С, мин

Количество жизнеспособных клеток дрожжей (в %) при содержании этанола в среде, % об.

0

3

6

9

12

15

1

15,0

1.5

0,28

0,20

0,009

0,05

2

5,3

0,28

0,30

0,03

0

0

3

1,0

0,20

0,18

0,03

0

0

4

0,25

0,28

0,09

0,02

0

0

5

0,22

0,04

0,02

0,002

0

0

 

 

 

 

Сахара. Содержание в виноградном сусле сахаров в количестве до 20% не задерживает брожение [154]. Высокие концентрации сахаров могут остановить брожение, при этом дополняющим ингибитором является этиловый спирт. Влияние концентрации сахаров в среде на количество образовавшегося спирта характеризуется следующими данными:

Концентрация сахаров,                         %                37   42    47   55   75

Количество образовавшегося спирта, % об.
     8,6 6,3 5,9  3,4   0
 

 

Угнетение брожения при высокой концентрации сахара связано с тем, что дрожжи не могут преодолеть осмотическое давление сахарсодержащей жидкости.

Для нормального функционирования клетки дрожжей должны находиться в растворе с осмотическим давлением меньшим, чем давление содержимого вакуоли. В 25%-ном растворе сахарозы дрожжи, вызывая брожение, преодолевают противодавление 2,3 МПа, а в 25%-ном растворе глюкозы — 5,8 МПа [223].

Дрожжи рода Zygosaccharomyces развиваются в субстратах, содержащих 50—60% сахаров, преодолевая осмотическое давление 12—25 МПа. Чаще всего бродильная способность таких дрожжей невелика.

Предельные значения осмотического давления для роста и сбраживания сахаров различными видами дрожжей рода Saccharomyces неодинаковы. В растворе фруктозы осмотическое давление для сбраживания осмотолерантных видов составляет от 62 (Sacch. mellis и Sacch. geterogenicus) до 23 МПа (Sacch. rosei); неосмотолерантных — от 16 (Sacch. cerevisiae) до 12 МПа (Sacch. carlsbergensis).
 

 

 

 

Кислотность среды. Кислотность виноградного сусла может колебаться в пределах pH 2,8—3,8. Вид дрожжей Sacch. vini в целом приспособлен к нормальному развитию при pH 3,5. По сравнению с видами дрожжей Sacch. carlsbergensis и Sacch. cerevisiae вид Sacch. vini'характеризуется более высокой кислото-86 выносливостью. На повышенную кислотность среды дрожжи реагируют изменением морфологического вида: клетки мельчают, приобретают круглую форму, в протоплазме накапливается жир [126]

 

 

Фенольные вещества. Влияние полифенолов на рост дрожжей исследовано очень мало. Однако замечено, что виды дрожжей рода Saccharomyces относительно устойчивее к полифенолам, чем дрожжи родов Pichia, Hanseniaspora, Kloeckera [223]. И тем не менее на поверхности красных вин, содержащих до 0,3% танина, растут пленчатые дрожжи. Хорошо известно также, что клетки дрожжей при сбраживании красных вин адсорбируют антоцианы и зависит это от вида дрожжей. Антоцианы влияют на развитие винных дрожжей и молочнокислых бактерий, развивающихся в вине. При высоком содержании спирта (11% об.) все фенолкарбоновые кислоты угнетают процесс брожения и вызывают дегенерацию дрожжевых клеток. Более сильное ингибирующее действие на дрожжевые клетки оказывал пеонидин по сравнению с мальвидином, дельфинидином и петунидином. Галловая кислота и танин ингибируют развитие культур только в больших концентрациях (800 мг/л и выше) [31].

 

Углекислый газ (С02). При атмосферном давлении СО2 почти не оказывает ингибирующего влияния на рост дрожжей и брожение. При удалении СО2 из бродящей среды азотом или воздухом процесс брожения не ускорялся. Если СО2 по мере его образования выкачивать вакуумным насосом, то брожение незначительно усиливается.

Влияние углекислого газа на размножение и бродильную способность дрожжей изучалось И. Я. Веселовым и его учениками с использованием радиоактивных веществ, меченых по углероду. Установлено, что размножение дрожжей Sacch. carlsbergensis, обладающих высокой активностью брожения, незначительно снижалось в анаэробных условиях, создаваемых углекислотой. При введении в среду СО2 размеры клеток пивных дрожжей увеличиваются и, наоборот, клетки дрожжей слабо бродящих становятся значительно мельче. Бродильная способность пивных дрожжей при наличии в атмосфере С02 повышалась в 3— 4 раза. При выращивании дрожжей в присутствии С14О2 радиоактивный углерод обнаружен в белках, ДНК, РНК и углеводах, т. е. С02 участвует в построении основных структур компонентов клеточного вещества, причем размножающимися клетками дрожжей С02 используется в 10 раз больше, чем неразмножающимися [35, 156].

При избыточном давлении С02 клетки винных дрожжей значительно увеличиваются и приобретают более округлую форму.

Углекислый газ как естественный метаболит при определенных концентрациях тормозит или даже подавляет размножение дрожжей. Свойство углекислого газа задерживать брожение используется в ряде технологических процессов: при хранении фруктово-ягодных соков, при изготовлении белых вин в атмосфере С02 [319], красных с углекислотным настаиванием, натуральных полусладких игристых — брожением при избыточном давлении С02 в специальных резервуарах [28].

Количество растворенного в среде С02 влияет на развитие дрожжей. На этом основан метод Бёхи хранения виноградных соков в танках под давлением С02. В 1 л сока должно быть растворено 15 г углекислого газа. Для того чтобы растворить такое количество газа в 1 л сока, надо применить давление 0,72 МПа при температуре 15°С. Основными условиями хранения фруктово-ягодных соков являются по возможности минимальное содержание в них микроорганизмов и низкая температура соков в танках (0—2°С).