41. Спиртовое брожение (возбудители, химизм процесса, использование в народном хозяйстве).

Брожение - анаэробный окислительно-восстановительный процесс, вызываемый как живыми клетками микроорганизмов, так и выделяемыми ими ферментами. Возбудители спиртового брожения – дрожжи.

Спиртовое брожение применяют в разных областях человеческой деятельности: пивоварении, виноделии, хлебопечении, производстве спиртных напитков, а также как топливо для двигателей внутреннего сгорания.

Этиловый спирт С2Н5ОН получают из разного сырья, которое делят на три основные группы: а) содержащие сахар (сахарная свекла, кормовая патока, сахарный тростник, фруктовые соки); б) содержащие крахмал (картофель, земляная груша, кукуруза, ячмень, овес, рожь, пшеница); в) содержащие целлюлозу (древесина). Для производства этилового спирта используют сырье в зависимости от хозяйственных возможностей, так как оно должно быть дешевым и находиться в достаточном количестве.

Химизм спиртового брожения изучали многие ученые: Л. Пастер (1857), Э. Бухнер (1897), Н. А. Лебедев (1911) и др. Углеводы (сахара) разлагаются на этиловый спирт и диоксид углерода.

Основной возбудитель спиртового брожения дрожжи рода Saccharomyces. Они растут в кислой среде при рН 4,0-4,5. В промышленности используют культурные дрожжи. По структуре накапливаемой дрожжевой массы их делят на пылевидные и хлопьевидные. У пылевидных дрожжей клетки отделены, изолированы, у хлопьевидных-склеены; они образуют хлопья и оседают на дно. Пылевидные дрожжи используют для производства спирта, хлопьевидные - в виноделии и пивоварении.

Дрожжи лучше развиваются в кислой среде и выдерживают до 15-17% спирта в растворе. В зависимости от того, в каких условиях (аэробные или анаэробные) проходит процесс, дрожжи делят на дрожжи верхового и дрожжи низового брожения.

Дрожжи верхового брожения (Saccharomyces cerevisiae) находятся в верхних слоях сусла, куда они поднимаются образующимся диоксидом углерода и пеной. Брожение идет с незначительным повышением температуры (20-28°С). Незадолго до конца брожения дрожжи образуют хлопья и оседают на дно бродильных емкостей. Через 5-7 дней верховое брожение заканчивается. Дрожжи верхового брожения используют в виноделии и хлебопечении. Применение культурных дрожжей ускоряет процесс брожения, вино получается лучшего качества и вкуса, меньше появляется побочных продуктов. Наряду с этиловым спиртом и уксусной кислотой в сброженной жидкости могут накапливаться высшие спирты (сивушные масла). В хлебопекарном производстве верховые дрожжи используют для разрыхления теста. При выпечке объем газа почти удваивается, в результате чего тесто разрыхляется и хлеб получается пористым.

Дрожжи низового брожения (Saccharomyces vini) развиваются в анаэробных условиях и при более низкой температуре (6-12°C), поэтому процесс протекает медленно (8-10 дней). Дрожжи вскоре оседают на дно и образуют хлопьевидный осадок. Дрожжи низового брожения применяют в пивоварении: они придают пиву особый вкус и аромат.