Пропионовокислое брожение

Пропионовокислые бактерии (Propionibacterium freudenreichii) – грам-положительные, неподвижные, не образующие спор, для них характерно бинарное деление. Это факультативные анаэробы, выделяющие каталазу. По морфологии сходны с коринобактериями. Располагаются по парам, цепочками. Часто встречаются вместе с молочнокислыми бактериями, которые могут стимулировать и ингибировать их развитие.

Клетки булавовидной и конусной формы, кокковидные, разветвленные в виде V или Y, или китайские иероглифы.

Аэротолерантные анаэробы, или факультативные аэробы. Место обитания кишечный тракт жвачных, растения.

Среда: для роста требуют среду с белками и аминокислотами, но могут развиваться и на простых источниках азота (аммония) в присутствии витаминов (биотин, пантотеновой кислоты). Температура 30–37°С, оптимальная рН=7.

Сбраживание глюкозы идет по гликолитическому пути до пировиноградной кислоты. Затем в зависимости от условий образуются пропионовая, уксусная, янтарная, молочная кислоты и углекислый газ.

Пировиноградная кислота ЩУК яблочная фумаровая янтарная пропионовая кислота.

Пропионовые бактерии используют в промышленности для получения витамина В₁₂, который они образуют в больших количествах.

Спиртовое брожение

При спиртовом брожении микроорганизмы превращают углеводы с образованием этилового спирта, как основного продукта брожения.

Возбудители: дрожжи: Saccharomyces cerevisiae

globоsus

vini

грибы (мало): Mucor

Fusarium

Oidium

бактерии: Sarcina ventriculi

некоторые Clostridium.

Эффект Пастера: при доступе кислорода в среду дрожжи, осуществляющие брожение, переходят на аэробное дыхание, коэффициент использования субстрата увеличивается и рост биомассы растет. Этим пользуются при выращивании пекарских дрожжей (среду аэрируют). Наоборот, для получения спирта процесс ведется в анаэробных условиях.

Сбраживание сахаров до этилового спирта идет по пути Эмдена-Мейергофа-Парнаса.

Источники углерода для спиртового брожения:

1. сахара;

2. глицерин;

3. углеводороды.

К азоту не требовательны. Лучше усваивают азот из аммонийных солей. Аминокислоты синтезируют сами. Необходимы соединения фосфора, калий, натрий. Микроэлементы Сu, Со, Fe повышают активность ферментов. Оптимальная рН слабокислая, ОВП низкий, температура 28–30°С.

Среда обитания: почва, поверхность растений и т.д.

Производство спирта: оптимальная концентрация сахара в среде 10–18%. Увеличение кислотности приводит к получению большего количества глицерина (побочный продукт). Снижение кислотности ведет к синтезу органических кислот.

Производство вина

Микроорганизмы сбраживают глюкозу и фруктозу виноградного и плодово-ягодного сока с образованием этилового спирта и углекислого газа. В соке винограда 10–25% сахара.

В виноградном сусле полностью изменяется микрофлора, в конце – только дрожжи.

В последнее время используют чистые культуры дрожжей, убивая микроорганизмы SО₂.

Спиртовое брожение может быть завершенным и незавершенным. В зависимости от этого вина делятся на 2 вида:

1. вина с завершенным брожением (сухие), когда сахар сброжен «насухо» и в среде его не более 0,1%;

2. вина с прерванным спиртовым брожением. Это достигается прибавлением бисульфита натрия либо спирта.

Сусло – не окрашено – из него изготавливают белое вино. Если сусло бродит в присутствии кожуры, то получается красное вино.

Молодое вино осветляют и дают созреть (месяцы, годы)

Игристые вина (шампанские) – подвергают повторному брожению, добавляя сахар (под давлением) в закрытый сосуд, где происходит насыщение раствора углекислым газом.

Херес – получают путем прибавления к вину 15% спирта и выдерживания его на воздухе. На поверхности развиваются пленчатые дрожжи, придающие вину специфический вкус.

Приготовление пива

Готовят из злаков, у которых нет сахаров (ячмень, рис, кукуруза), у них есть крахмал и его гидролизуют до мальтозы и глюкозы

Осахаривание осуществляют через проращивание – амилазы расщепляют крахмал.

Проросшие зерна не имеют сахара, их размалывают и смешивают с водой – это гидролизует крахмал. Экстракт отделяют, кипятят с хмелем, что обеспечивает специфический запах и хранение т.к. устойчивость дают эфирные масла из хмеля.

Расы пивных дрожжей: а) верховые (крепкое пиво) 20°С

б) низовые (не крепкое) – 15°С.

ЛЕКЦИЯ №7

Брожение (продолжение)

Характеристика рода Clostridium

Анаэробы рода Clostridium открыты Пастером в 1861году. Все Clostridium относят к сем. Bacillaceae. Род Clostridium – 60 видов (перитрихи). Грам-положительные, облигатные анаэробы, хемоорганогетеротрофы. Сбраживают сахара, спирты, аминокислоты, органические кислоты, пурины и пиримидины. Ряд видов фиксирует азот из атмосферы.

Места обитания: почва, водоемы, пищеварительный тракт животных и человека.

Все виды объединены в группы в зависимости от их способности сбраживать те или иные органические соединения: