 |
|
Активаторы и ингибиторы реакции. Факторы, влияющие на процесс.
а) Температура
Дрожжи живут и размножаются в ограниченных температурных пределах и для нормальной их жизнедеятельности необходима температура 29...30 °С. При очень высокой или очень низкой температуре жизнедеятельность дрожжей ослабляется или прекращается. Максимальная температура для развития дрожжей 38 °С, минимальная 5 °С; при температуре 50 °С дрожжи погибают.
При повышении температуры дикие дрожжи и бактерии размножаются значительно быстрее сахаромицетов. Если при 32 °С коэффициент размножения диких дрожжей в 2...3 раза больше коэффициента размножения сахаромицетов, то при 38 °С уже в 6...8 раз больше. В результате ускоренного развития бактерий повышается кислотность бражки и уменьшается выход спирта.
б) pH.
На жизнедеятельность дрожжей значительно влияет активная кислотность среды. Водородные ионы изменяют электрический заряд коллоидов плазменной оболочки клеток и в зависимости от концентрации могут увеличивать или уменьшать ее проницаемость для отдельных веществ и ионов. От значения рН зависят скорость поступления питательных веществ в клетку, активность ферментов, образование витаминов. При изменении рН среды меняется и направление самого брожения. Если рН сдвигается в щелочную сторону, то увеличивается образование глицерина.
в) Физическое влияние.
Скорость роста дрожжей зависит от разности осмотического давления в клетке и в сусле: чем она больше, тем быстрее размножаются дрожжи.
При обработке спиртовых дрожжей ультразвуком в несколько раз возрастает активность инвертазы, в некоторых случаях стимулируется их рост. Воздействием на хлебопекарные дрожжи ультразвука частотой 425 кГц в течение 1 ч повышают бродильную энергию и подъемную силу на 15...18 %; при частоте 380 и 740 кГц содержание эргостерина увеличивается на 45...60 %.
г) Химическое влияние.
Спирты (в том числе и конечный продукт), эфиры и слабые растворы щелочей растворяют липоидные вещества клеток дрожжей. Спирты даже в небольших концентрациях (3...4 %) тормозят почкование дрожжей. Однако в непрерывном потоке сбраживаемой среды дрожжи способны размножаться при относительно высокой концентрации спирта (7...8 об. %) и продолжать сбраживать сахара до концентрации спирта 10... 12 об. %. Размножение дрожжей при непрерывном брожении зависит главным образом от содержания питательных веществ и меньше от количества спирта в среде.
Формалин, кислоты и соли тяжелых металлов относятся к плазматическим ядам. Небольшое количество формалина (0,09 %) нарушает нормальную жизнедеятельность дрожжей, а доза 0,001 % тормозит их почкование. Обычно дозы веществ, снижающие бродильную энергию дрожжей, значительно выше доз, задерживающих почкование.
Сернистая, азотистая и фтористоводородная кислоты и их соли в очень малых концентрациях препятствуют нормальному росту дрожжей: диоксид серы в концентрации 0,0025 %, нитриты — 0,0005 %. При содержании в мелассе 0,02 % диоксида серы качество дрожжей значительно ухудшается — они быстро темнеют, понижаются их подъемная сила и стойкость при хранении.
В растворах серной кислоты концентрацией 0,35...0,6 % через 15 мин все клетки дрожжей сохраняют жизнеспособность; через 24 ч насчитывается лишь 2 % мертвых клеток. Молочнокислые бактерии в 0,15%-ном растворе серной кислоты уже через 2 ч погибают, в 0,5%-ном растворе в течение такого же времени погибают все бактерии. Дикие дрожжи могут переносить воздействие 1,3%-ной серной кислоты в течение 2 ч.
Свободные органические кислоты оказывают большее ингибирующее действие на дрожжи, чем их соли. Летучие органические кислоты даже в незначительных концентрациях подавляют размножение и ускоряют их отмирание. В присутствии масляной и капроновой кислот, процесс образования высших спиртов в значительной мере блокируется. Это происходит независимо от расы дрожжей. Особенно чувствительны дрожжи к летучим органическим кислотам при снижении рН среды до 4. В этих условиях через сутки в дрожжевой популяции наблюдается большое количество плазмолизированных клеток и почек. Муравьиная кислота снижает коэффициент размножения дрожжей, не вызывая отмирания клеток. Уксусная кислота — сравнительно слабый ингибитор.
Некоторые тяжелые металлы в весьма малых концентрациях убивают дрожжевые клетки (серебро — 0,000001 %, медь — 0,005 %), а в концентрациях, не поддающихся определению химическим анализом, тормозят рост дрожжей. Бактерицидное действие тяжелых металлов зависит от состава среды, ее кислотности, температуры и плотности дрожжевой популяции.
В случае присутствия фурфурола в сбраживаемой среде уменьшаются количество почкующихся клеток и их размер. Сульфонол в небольших концентрациях не влияет на жизнедеятельность дрожжей и подавляет молочнокислую микрофлору. Хлор, хлорная известь, марганцовокислый калий, сильно окисляя органические вещества, разрушают их.
В бражках с повышенным содержанием ионов Са, Мg, Fе у дрожжевых клеток теряется водная оболочка, в связи с чем уменьшаются ионная сфера и электрический заряд на поверхности клеток и создаются условия для агглютинации дрожжей.
Спиртовые расы дрожжей имеют отрицательный электрокинетический потенциал: от —7 до —13 мВ, вследствие чего они адсорбируют на своей поверхности меланоидины с положительным потенциалом. С понижением рН среды электрокинетический потенциал меланоидинов возрастает, в связи с чем увеличивается степень адсорбции их на дрожжевых клетках. Меланоидины придают дрожжам темный цвет, способствуют отмиранию дрожжевых клеток и, следовательно, снижению их ферментативной активности, в частности активности инвертазы и каталазы. При содержании в сбраживаемой среде меланоидинов от 0,005 до 0,3 г на 100 мл через 24 ч популяция дрожжей уменьшается в 1,3...2 раза.
Многие ферменты дрожжей активируются в присутствии незначительных количеств сульфгидрильных соединений, содержащих SН-группы, таких, как цистеин, глютатион. Эти соединения легко превращаются одно в другое, имеют важное значение в активировании и регулировании действия многих окислительно-восстановительных и гидролитических ферментов, определяющих жизнедеятельность и обменные процессы микроорганизмов.