3.1.3. Морфолого-культуральные и физиолого-биохимические свойства дрожжей. Биохимические свойства дрожжей
3.1.3. Морфолого-культуральные и физиолого-биохимические свойства дрожжей
В природе дрожжи встречаются в почве, воде, кишечном тракте животных и человека, в теле насекомых, на растениях, фруктах и молочных продуктах. Из кумыса и шубата нами выделено 4 культуры дрожжей. У всех выделенных дрожжей изучены основные морфологические, физиолого-биохимические свойства.
При развитии в жидкий среде и сусле дрожжи образуют осадок. По морфологии клеток, неспособности образовывать споры и псевдомицелий и по типу размножения культуры отнесены к роду Torulopsis.
Как видно из таблицы штамм Torulopsis kefyr var. kumis Т-1 хорошо переносят питательную среду, содержащую до 8% NaCl. (таблица 11).
Как видно из таблицы 11, все культуры сбраживают лактозу, сахарозу, глюкозу, галактозу и мальтозу.
Таблица 11. Физиолого-биохимические свойства дрожжей
| Культура | Максимальная температура роста,0С | Переносимость 8%NaCl, | Сбраживают | ||||
| Глюкоза | Лактоза | Сахароза | Галактоза | Мальтоза | |||
| Torulopsis kefyr var kumis | |||||||
| Torulopsis kefyr var. kumis Т-1 | 42 | + | + | + | + | + | + |
| Torulopsis kefyr var. kumis Т-2 | 42 | + | + | + | + | - | - |
| Torulopsis kefyr var. kumis Т-3 | 42 | - | + | - | + | - | - |
| Torulopsis kefyr var. kumis Т-4 | 42 | - | + | - | - | - | - |
По морфолого-культуральным и биохимическим свойствам культуры отнесены к виду Torulopsis kefyr var kumis, которые отличаются способностью сбраживать мальтозу, большей устойчивостью к NaCl .
Таким образом, из общего количества микроорганизмов по морфолого-культуральным и физиолого-биохимическим свойствам 9 (34,7%) штаммов были отнесены к лактококкам, 13 (50%) штаммов - к лактобациллам, 4 (15,3%) штамма - к дрожжам. Данные представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Общее количество выделенных микроорганизмов
По результатам морфолого-культуральным и физиолого-биохимическим свойствам, для дальнейшего исследования, отобрано следующие штаммы: из лактококков - Lc.lactis ubsp.lactis Л-1, Lc.lactis subsp.lactis Л-4, Lc.lactis subsp. сremoris К-2, Lc.lactis subsp.cremoris К-3; из лактобацилл – Lb. acidophilus А-1, Lb. acidophilus А-2, Lb.bulgaricus В-1, Lb.plantarum П-1; из дрожжей - Torulopsis kefyr var. kumis Т-1, Torulopsis kefyr var. kumis Т-2.
3.2. Антагонистические свойства молочнокислых бактерий и дрожжей
Формирование лечебных, диетических и профилактических качеств молочных продуктов достигается не только сбалансированностью их компонентов, определяющих биологическую полноценность, но подбором молочнокислых культур в состав микрофлоры закваски.
В состав заквасок включают культуры, обладающие выраженными антагонистическими свойствами [32].
На рисунке 3 приведены показатели антагонистической активности, выращенных на обезжиренном молоке лактококков, вида Lactococcus subsp.lactis и Lc.lactis subsp.cremoris.
Lactococcus subsp. cremoris подавляет рост Escherichia coli, Bacillus subtilis и Staphylococcus aureus в наибольшей степени, а рост Salmonella dublin в наименьшей степени. У Lactococcus subsp.lactis больше всего антагонизм выражен в отношении Escherichia coli, Bacillus subtilis и Staphylococcus aureus (12-23 мм).
Примечание: ось абсцисс культуры молочнокислых бактерий, где
1. Lc.lactis subsp.lactis Л-1 3. Lc.lactis subsp. сremoris К-2
2. Lc.lactis subsp.lactis Л-4 4. Lc.lactis subsp.cremoris К-3
Рис.3. Антагонистическая активность лактококков вида Lactococcus subsp.lactis и cremoris на обезжиренном молоке.
Так же изучена антагонистическая активность культур лактобацилл, выделенных из разных кисломолочных продуктов (рис.4.).
Среди штаммов Lactobacillus acidophilus обнаружены довольно сильные антагонисты по отношению к кишечной палочке. Культуры Lactobacillus bulgaricus давали зону подавления Salmonella dublin равную 7-13 мм. Диапазон активности культур Lactobacillus acidophilus, находился в пределах 10-23 мм.
Примечание: ось абсцисс культуры молочнокислых бактерий, где
1. – Lb. acidophilus А-1 3. – Lb.bulgaricus В-1
2. – Lb. acidophilus А-2 4. – Lb.plantarum П-1
Рис.4. Антагонистическая активность лактобацилл вида Lactobacillus аcidophilus, bulgaricus и plantarum на обезжиренном молоке.
Дрожжи Torulopsis kefyr var. kumis подавляют Escherichia coli и Bacillus subtilis (17-21 мм) (рисунок 5.).
Примечание: ось абсцисс культуры дрожжей, где
– Torulopsis kefyr var. kumis Т-1 2. – Torulopsis kefyr var. kumis Т-2
Рис.5. Антагонистическая активность штаммов дрожжей
Torulopsis kefyr var. kumis.
Антагонистическую активность выделенных нами штаммов, Lc.lactis subsp.lactis Л-1, Lb. acidophilus А-1, Lb. acidophilus А-2, Lb.bulgaricus В-1 и Torulopsis kefyr var. kumis Т-1, можно оценить как достаточно высокую.
При сравнении способности кислотообразования культур с их антагонистической активностью можно сделать вывод, что существует корелляция между образованием кислоты и антагонизмом культуры [33].
studfiles.net
Биохимические процессы с применением дрожжей
Виноделие, пивоварение и хлебопечение существуют уже несколько тысячелетий. Естественно, что за это время были отселекционированы сотни видов заквасок, которые используются для приготовления самых различных сортов вина и пива. Однако лишь в начале XIX в. были высказаны предположения, что за спиртовое брожение, вызываемое этими заквасками, ответственны присутствующие в них дрожжи. Увиденные впервые в 1680 г. Антони ван Левенгуком. Эти дрожжи были описаны в 1837 г. Мейеном, который дал им название Saccharomyces. Окончательным доказательством роли дрожжей в сбраживании сахаров считается работа Пастера, опубликованная им в 1866 г. К концу ХIХ в. стало известно, что сахаромицеты, выделенные из различных заквасок и различных сортов вина и пива, различаются по физиологическим свойствам, например, по способности к сбраживанию различных сахаров. В дальнейшем на основании таких физиологических различий в роде Saccharomyces было описано несколько десятков видов. Однако, в последние годы методами молекулярной и генетической таксономии было показано, что большинство этих «видов» на самом деле представляют собой различные физиологические расы нескольких близких биологических видов, главным образом Saccharomyces cerevisiae. Это такие «виды», как, например, Saccharomyces vini, Saccharomyces ellipsoides, Saccharomyces oviformis, Saccharomyces cheresiensis, Saccharomyces chevalieri и десятки других, которые сейчас переведены в разряд синонимов Saccharomyces cerevisiae. Большинство этих «видов» - это отселекционированные веками расы - такой же продукт человеческой деятельности, как сорта культурных растений. В природе их найти иногда просто невозможно. Однако, недавно Г.И.Наумов обнаружил, что дикие популяции Saccharomyces cerevisiae распространены на Дальнем Востоке в сокотечениях дуба. Он предположил, что Дальний Восток - центр видообразования этих дрожжей. Кроме Saccharomyces cerevisiae в природных местообитаниях обнаружены еще несколько очень близких видов-двойников: Saccharomyces bayanus, Saccharomyces paradoxus и Saccharomyces cariocanus, Saccharomyces kudriavzevii, Saccharomyces mikatae, а также их межвидовые гибриды.
Кроме вина и пива, ставшими наиболее популярными, в мире производится множество разнообразных традиционных алкогольных напитков: сакэ на Востоке, текила в Южной Америке, помбе в Африке и т.д. Они различаются по типу исходного сырья, способами осахаривания полисахаридов, видами добавок. В некоторых случаях для сбраживания используются виды дрожжей, отличные от Saccharomyces cerevisiae. При производстве рома, например, применяются дрожжи из рода Schizosaccharomyces.
Дрожжи используются также при изготовлении множества других традиционных пищевых продуктов. Например, специальные расы дрожжей входят в состав заквасок, использующихся для приготовления кефира. Дрожжи применяются в сыроварении при получении некоторых сортов сыра. В Восточной Азии широко распространены многочисленные закваски для получения разнообразных традиционных соусов, в состав которых входят специфические виды дрожжей, не встречающиеся в других местообитаниях. В быту большую популярность получил «чайный гриб» - специфическая бактериально-дрожжевая ассоциация, с помощью которой получают легкий, освежающий напиток.
На протяжении нескольких тысяч лет человечество совершенствовало технологии изготовления вина, пива и хлеба и других продуктов, получаемых с помощью дрожжей, доводя их до уровня искусства и получая все более изысканные продукты. Новый этап в развитии бродильных процессов начался после работ Пастера, Коха и других корифеев микробиологии, которые ввели в практику метод чистых культур. Тем не менее, до конца ХIХ в. дрожжи применялись лишь в виноделии, пивоварении и хлебопечении. Двадцатый век с его безудержным развитием промышленности резко расширил и области применения дрожжей. Они стали выращиваться в больших масштабах в качестве источника белка и витаминов для сельскохозяйственных животных. Дрожжи - основной источник технического этанола. С помощью дрожжей сейчас получают большой спектр соединений, использующихся в разных областях человеческой деятельности. К ним относятся витамины, различные полисахариды, липиды, которые могут служить заменителями растительных масел, разнообразные ферменты, используемые в пищевой промышленности. Развитие генетической инженерии позволило использовать легко культивируемые дрожжи для получения многих полезных веществ животной и растительной природы, например инсулина. (Жвирблянская А.Ю., Исаева В.С.).
Фото: Michela Simoncini
В основе получения вина лежит сбраживание фруктозы и глюкозы виноградного сока с образованием этилового спирта. Собранный виноград давят и получают так называемое виноградное сусло, или муст, в котором содержится 10-25% сахара. При производстве красного вина кожица и косточки винограда остаются в соке в течение всего процесса брожения, тогда как для приготовления белых вин их удаляют после раздавливания ягод и сбраживается только сок. В традиционных процессах приготовления вина сбраживание муста ведется с помощью дрожжей, присутствующих на винограде. При этом в брожении участвует множество видов дрожжей, сменяющих друг друга, такие как Hanseniaspora, Brettanomyces, Saccharomyces. В современном виноделии для сбраживания в основном используют чистые культуры специальных рас сахаромицетов. При этом присутствующие в сусле «дикие» дрожжи сначала убивают, обычно пропуская через муст двуокись серы. После окончания брожения молодое вино необходимо осветлить и дать ему созреть. Эти процессы для высококачественных вин могут занимать несколько лет. В процессе созревания вина происходит рост бактерий, которые удаляют из него яблочную кислоту, а также различные биохимические изменения, которые улучшают вкусовые качества вина. (Г.Г. Валуйко и В.Т. Косюры).
При производстве некоторых сортов вин в качестве исходного сырья используется не виноградный сок, а уже готовое вино. Такое, так называемое вторичное виноделие, включает процессы дображивания и модификации вин с использованием специальных рас дрожжей. К наиболее известным продуктам вторичного виноделия относятся шампанские вина. Шампанское получают из смеси вин (купажа), в которую добавляют сахар и дрожжи, после чего выдерживают в замкнутом объеме для вторичного брожения (шампанизации). Традиционные процессы шампанизации проводятся в бутылках, на крупных заводах - в больших емкостях. При шампанизации происходит растворение и химическое связывание образующейся углекислоты, которая при открывании бутылки в результате перепада давления освобождается и придает вину неповторимую игристость. (Ж. Риберо-Гайон, Э. Пейно, П. Риберо-Гайон, П. Сюдро.)
Дрожжи вносят в производство вина двойной вклад: они ответственны за образования этанола в напитке, а также за накопление в нем множества вторичных соединений, от которых зависит его вкус и аромат. Такие соединения называются органолептическими. Часть из них образуется непосредственно в ходе брожения, часть - при химических превращениях компонентов вина в ходе его созревания. В винах обнаружены сотни органолептических соединений. Многие из них присутствуют в очень малых количествах и с трудом поддаются идентификации. Еще сложнее определить вклад всех этих соединений в окончательный букет вина, поскольку для каждого вещества характерна своя концентрация, при которой его присутствие можно уловить с помощью обоняния (так называемый порог запаха).
Технология приготовления пива включает несколько этапов. Пиво производят из зерна, которое в отличие от винограда содержит в основном крахмал, плохо усваиваемый дрожжами. Поэтому перед сбраживанием этот крахмал необходимо осахарить (гидролизовать). Традиционно в различных странах для производства пива использовали различные виды зерновых: в Европе - ячмень, в Азии - рис, в Америке - кукурузу. При осахаривании ячменя обычно пользуются амилазами самого ячменя, которые образуются в большом количестве при прорастании зерна. Для гидролиза рисового крахмала на Востоке традиционно используют некоторые штаммы мицелиальных грибов (Mucor, Aspergillus). Проросший и высушенный ячмень (так называемый солод) затем высушивают в печи. При этом в результате карамелизации сахаров образуются окрашенные соединения, которые придают пиву характерный цвет. Высушенный солод размалывают, смешивают с водой и варят, в результате чего получается так называемое пивное сусло. В результате всех этих процессов часть крахмала исходного зерна гидролизуется до мальтозы, глюкозы и других сахаров, другая часть, фракция декстринов, не расщепляется и поэтому не утилизируется дрожжами и остается без изменений в течение всего последующего процесса брожения. Концентрация декстринов обусловливает плотность пива (светлое или темное). После осахаривания зерно высушивают, размалывают, кипятят, фильтруют. В процессе варки сусла в него обычно добавляют хмель, придающий пиву характерный горьковатый привкус. Полученное пивное сусло сбраживают чистыми культурами дрожжей Saccharomyces cerevisiae. (Г.И. Фертман М.И., Шойлет М.)
В пивоварении различают два типа брожения: верховое (теплое) и низовое (холодное). Вызывающие их дрожжи различаются рядом свойств и ранее рассматривались как различные виды: верховые Saccharomyces cerevisiae и низовое Saccharomyces carlsbergensis. Дрожжи низового брожения функционируют при температуре 6-10°C, в то время как верховое брожение протекает при 14-25°C. В конце брожения низовые дрожжи оседают на дно сосуда, образуя плотный осадок, а верховые дрожжи всплывают на поверхность, образуя так называемую «шапку». Подъем дрожжей верхового брожения на поверхность обусловлен более интенсивным брожением, при котором образуются пузырьки углекислого газа, поднимающие дрожжевые клетки. (Довгань В.Н. ).
Важное технологическое свойство дрожжей, используемых в пивоварении - так называемая флоккуляционная способность. Флоккуляция - слипание клеток друг с другом на заключительных стадиях брожения, в результате чего образуются хлопья, быстро оседающие на дно сосуда. От флоккуляционной способности дрожжей в значительной степени зависят степень сбраживания сусла, осветление пива и количество собранных дрожжей в конце брожения. Для максимального превращения сахара в этанол необходимо, чтобы дрожжи оставались суспендированными в бродящей жидкости. С другой стороны, флоккуляция дрожжей после того, как брожение закончилось или достигло желаемой стадии, очень облегчает удаление дрожжей из напитка. Другими словами, дрожжи должны флоккулировать только на определенной стадии брожения. Хотя важность процесса флоккуляции в изготовлении алкогольных напитков была оценена уже более ста лет назад, физиологический механизм этого явления был изучен лишь в последние десятилетия. В слипании клеток участвуют присутствующие в растворе ионы двухвалентного кальция, взаимодействующие с карбоксильными и фосфодиэфирными группами на поверхности клеточных стенок дрожжей. (Главачек Ф., Лхотский А.).
Все дрожжи, которые используются в хлебопечении, относятся к виду Saccharomyces cerevisiae и исторически происходят от штаммов пивных дрожжей. Мука обычно почти не содержит свободных сахаров, которые могут сбраживаться дрожжами. В низкосортной муке могут присутствовать ферменты, расщепляющие крахмал, однако в высокоочищенных сортах муки эти ферменты разрушены, и для заквашивания теста в муку приходится добавлять сахар. При брожении происходит интенсивное выделение СО2, которая задерживается в тесте, заставляя его подниматься. Образующийся спирт удаляется в процессе выпечки.
Раньше дрожжи для хлебопечения получали с пивоварен. В конце ХIХ в. развилась целая отрасль по производству прессованных или сухих пекарских дрожжей. Современное производство пекарских дрожжей имеет ряд существенных особенностей по сравнению с бродильной промышленностью. Основная цель такого производства - получение дрожжей, которые с высокой скоростью вырабатывают в тесте углекислый газ за счет брожения в анаэробных условиях. Однако производить их надо при хорошей аэрации, чтобы добиться большего выхода дрожжевой биомассы (эффект Пастера). Полученные дрожжи должны не только обладать высокой бродильной активностью в тесте, но и хорошо храниться, не теряя своих качеств в замороженном или высушенном состоянии. Пекарские дрожжи выращивают в больших сосудах при интенсивном перемешивании и аэрации. При этом питательная среда, основой которой обычно служит меласса, подается постепенно, или порциями. Если добавить сразу много сахара, то метаболизм дрожжей переключится на бродильный (эффект Кребтри) и выход биомассы уменьшится. По завершении роста дрожжи концентрируют центрифугированием и фильтруют. Образующийся на фильтре осадок можно превращать в брикеты прессованных дрожжей. Сухие дрожжи получают высушиванием массы в специальных распылительных сушилках.
biofile.ru
1.2. Дрожжевые организмы
Дрожжи широко применяется в биотехнологии, и являются объектами многих прикладных и фундаментальных исследований. На использовании этих микроорганизмов основано производство важнейших продуктов питания, кормовых добавок, лекарственных препаратов [15, 16].
Дрожжами называют грибы, которые существуют на протяжении всего или большей части жизненного цикла в виде одиночных клеток. Под общим названием дрожжи объединяются почкующиеся и делящиеся грибы.
Дрожжи в культурах на плотных средах растут в виде колоний разного цвета формы и консистенции, а в жидких средах образуют муть, пленки и осадки.
Дрожжи очень широко распространены в кисломолочных продуктах и могут быть обнаружены почти в любом образце продукта, приготовленного на естественных заквасках. Однако дрожжи развиваются гораздо медленнее, чем молочнокислые бактерии, поэтому в кисломолочных продуктах они обнаруживаются в меньшем количестве, чем молочнокислые бактерии [11].
Таким образом, роль дрожжей в производстве кисломолочных продуктов исключительно велика. Обычно дрожжи рассматривают главным образом как возбудителей спиртового брожения. Но эта функция, по-видимому, не основная. Дрожжи активизируют развитие молочнокислых бактерий, витаминизируют продукты. Дрожжи, сбраживающие лактозу и другие сахара, способны вырабатывать антибиотические вещества, активные против туберкулезной палочки и других микроорганизмов [17, 18].
1.3. Взаимоотношения между молочнокислыми бактериями и дрожжами
Производство кисломолочных продуктов издавна основано на использовании смешанных культур молочнокислых бактерий и дрожжей различных видов (кумыс, катык, сметана). Такая смесь видов способствуют усилению бродильной активности каждой культуры, ароматобразующей способности, антибиотической активности отдельных штаммов, входящих в состав продукта.
Качество получаемого молочнокислого продукта во многом зависит от состава применяемой закваски. Каждая группа организмов вносит свой вклад в процесс его приготовления. Метаболиты одних видов молочнокислых бактерий придают аромат и букет готовому продукту, другие влияют на вкус, третьи ускоряют процесс пептонизации, придавая определенную консистенцию продукту, а дрожжи обогащают среду комплексом витаминов [19, 20].
При создании многовидовых и многоштаммовых заквасок существует проблема устойчивого видового соотношения культур, стабильности сохранения комплекса производственно-ценных свойств.
Совместное культивирование с дрожжами позволяет длительное время сохранять жизнеспособность молочнокислых бактерий. Некоторые из молочнокислых бактерий обладают более полной, чем дрожжи, системой протеолитических ферментов; расщепляя сложные азотосодержащие соединения, они благоприятствуют питанию дрожжей. Определенные виды дрожжей обладают способностью в известной степени ассимилировать и органические кислоты, образуемые молочнокислыми бактериями в процессе брожения. Переходя в осадок в сообществе с молочнокислыми бактериями, дрожжи в кислых средах лучше сопротивляются развитию посторонних микробов [15, 21].
Таким образом, в целом отношения молочнокислых бактерий и дрожжей должны быть оценены как симбиотические. Однако в определенных условиях среды обитания, особенно в условиях, создаваемых при том или ином технологическом процессе, одна из групп может тормозить процессы размножения и брожения другой. Существенную роль при этом играет видовая принадлежность изучаемых микроорганизмов.
Использование специально подобранных штаммов молочнокислых бактерий и дрожжей позволяет повысить целебные и вкусовые качества продукта. В процессе жизнедеятельности молочнокислых бактерий и дрожжей, наряду с молочной кислотой и спиртом, накапливаются многочисленные жизненно важные компоненты, такие как витамины, ферменты, антибактериальные и пробиотические вещества [22, 23].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Объекты исследований
Объектами исследований являлись 26 штаммов молочнокислых бактерий и дрожжей, вновь выделенных из молочных продуктов, приготовленных в домашних условиях. Новые штаммы молочнокислых бактерий и дрожжей выделяли из следующих источников: айран, кумыс, шубат домашнего приготовления.
studfiles.net
3.3. Определение чувствительности молочнокислых бактерий и дрожжей к антибиотикам
Для изучения чувствительности отобранных бактерий к лечебным препаратам были использованы, пропитанные растворами эритромицина, стрептомицина, левомицитина, тетрациклина, ампициллина, бензилпенициллина, ванкомицина, гентамицина. Для этого на поверхность молочного агара наносили исследуемую культуру и диски с антибиотиком и выращивали в термостате в течение 24 часов (Таблица 12).
Таблица 12. Чувствительность изучаемых штаммов бактерий к антибиотикам
| Наименование культур | Эритромицин | Стрептомицин | Левомицитин | Тетрациклин | Ампициллин | Бензилпени циллин | Ванкомицин | Гентамицин |
| Зоны угнетения роста, мм | ||||||||
| Lc.lactis subsp.lactis Л-1 | - | - | - | - | - | - | 18 | - |
| Lc.lactis subsp.lactis Л-2 | - | - | - | 13 | 10 | - | 20 | 15 |
| Lc.lactis subsp.cremoris К-2 | 10 | - | 12 | - | - | 9 | - | 21 |
| Lc.lactis subsp.cremoris К-3 | 10 | - | 10 | - | 12 | 9 | 15 | 21 |
| Lb. acidophilus А-1 | - | - | - | - | - | 20 | - | - |
| Lb. acidophilus А-2 | - | - | 21 | - | - | - | - | - |
| Lb.bulgaricus В-1 | - | - | - | - | - | 10 | - | - |
| Lb.plantarum П-1 | - | - | - | - | - | 12 | - | 13 |
| Torulopsis kefyr var. kumis Т-1 | - | - | - | - | - | 10 | - | - |
| Torulopsis kefyr var. kumis Т-2 | - | 10 | 10 | - | 11 | - | 9 | - |
Анализируя результаты, можно сказать, что изученные культуры чувствительны, в основном, к ампициллину, левомицитину, стрептомицину. В целом, более резистентными к действию антибиотиков оказались лактобациллы. Таким образом, наиболее устойчивые к антибиотикам культуры Lc.lactis subsp.lactis Л-1, Lb. acidophilus А-1, Lb. acidophilus А-2, Lb.bulgaricus В-1 и Torulopsis kefyr var. kumis Т-1 могут быть использованы при конструировании заквасок.
3.4. Изучение биохимического свойства молочнокислых бактерий и дрожжей
Во времена первых исследований биохимического состава бродящего кумыса, отмечали лишь наличие и соотношение в нем альбумина и казеина, полипептидов и пептонов. Несмотря на высокую питательную и терапевтическую ценность кумыса и шубата, биохимический состав микроорганизмов молочнокислых бактерий и дрожжей, используемых для приготовления этих продуктов, изучены слабо, имеются лишь единичные публикации.
Были проведены исследования микроорганизмов молочнокислых бактерий и дрожжей, выделенных из молочных продуктов.
Работы многих ученых позволили убедиться, что важными составными частями молока являются лактоза, белки, жир, витамины, ферменты, минеральные вещества. Основные компоненты исходного молока при брожении изменяются под воздействием ферментных систем микроорганизмов кумысной закваски. Существенной частью молока являются белки. При созревании напитка под влиянием протеолитических микроорганизмов происходит их гидролиз.
Верблюжье молоко относится к альбуминному типу и поэтому хорошо усваивается. Казеин в нем находится в виде казеинкальцийфосфатного комплекса и под действием сычужного фермента, а также слабых кислот выпадает в осадок, образуя нежные хлопья, которые легко распадаются на мелкие частицы при перемешивании. Этим молоко верблюдиц сходно с кобыльим [34].
В клетках молочнокислых бактерий и дрожжей обнаружены витамины Е, В1, В2 и в большом количестве витамин С. По аминокислотному составу белок весьма ценен: в нем много незаменимых кислот - лейцин, лизин, фенилаланин, треонин.
По результатам эксперимента витамины, белок и аминокислотный состав культуры на два раза больше чем на обезжиренном молоке. Данные приведены в таблице 13.
Таблица 13. Биохимический состав молочнокислых бактерий и дрожжей
| Наименование показателя | Обезжирен ное молоко | Lactobacillus acidophilus | Lactococcus lactis Л-1 | Lb. bulgaricus В-1 | Torulopsis kefir var kumisТ-1 | ||||
| А-1 | А-2 | ||||||||
| Витамины, мг/100 мл: | |||||||||
| Е | 0,20 | 0,042 | 0,046 | 0,041 | 0,037 | 0,041 | |||
| С | 0,23 | 0,89 | 1,25 | 0,87 | 0,96 | 0,87 | |||
| В1 | 0,005-0,008 | 0,017 | 0,025 | 0,012 | 0,018 | 0,012 | |||
| В2 | 0,010-0,014 | 0,023 | 0,033 | 0,021 | 0,035 | 0,021 | |||
| Содержание белка, г/100г: | 0,6 | 1,17 | 1,55 | 1,33 | 2,3 | 1,33 | |||
| Содержание аминокислот, мг/100 мл: | |||||||||
| Незаменимые аминокислоты: | 261 | 511 | 675 | 580 | 1004 | 580 | |||
| Валин | 31 | 60 | 81 | 69 | 119 | 69 | |||
| Изолейцин | 25 | 49 | 64 | 55 | 95 | 55 | |||
| Лейцин | 50 | 99 | 131 | 112 | 194 | 112 | |||
| Лизин | 54 | 106 | 139 | 120 | 208 | 120 | |||
| Метионин | 14 | 26 | 33 | 29 | 53 | 29 | |||
| Треонин | 30 | 59 | 78 | 67 | 116 | 67 | |||
| Триптофан | 9 | 18 | 24 | 21 | 35 | 21 | |||
| Фенилаланин | 48 | 94 | 125 | 107 | 184 | 107 | |||
| Заменимые аминокислоты: | 355 | 687 | 918 | 787 | 1372 | 787 | |||
| Аланин | 34 | 68 | 91 | 78 | 132 | 78 | |||
| Аргинин | 42 | 77 | 103 | 88 | 163 | 88 | |||
| Аспарагиновая | 52 | 102 | 136 | 117 | 200 | 117 | |||
| Гистидин | 15 | 29 | 40 | 34 | 59 | 34 | |||
| Глицин | 13 | 26 | 35 | 30 | 52 | 30 | |||
| Глутаминовая | 84 | 165 | 219 | 188 | 325 | 188 | |||
| Пролин | 37 | 72 | 96 | 82 | 143 | 82 | |||
| Серин | 33 | 64 | 85 | 73 | 127 | 73 | |||
| Тирозин | 32 | 59 | 79 | 68 | 122 | 68 | |||
| Цистин | 13 | 25 | 34 | 29 | 49 | 29 | |||
| Сумма аминокислот | 616 | 1198 | 1593 | 1367 | 2376 | 1367 | |||
Белки молока служат для молочнокислых бактерий источником необходимых для питания азотистых соединений в том случае, если они подвергаются протеолизу.
Буферным действием казеина по отношению к микроорганизмам в среде, содержащей свободные Н-ионы, объясняется тот факт, что по мере обогащения продуктов белком повышается способность молочнокислых бактерий сбраживать лактозу.
Изучая потребности молочнокислых бактерий в отдельных аминокислотах показали, что большинству их них для максимального роста требовалось, по крайней мере, 16 аминокислот.
studfiles.net
Определение биологической чистоты дрожжей
Готовят фиксированных мазок из густой дрожжевой суспензии. Окрашивают его по Граму или простым методом. Далее препарат микроскопируют в иммерсионной системе с использованием объектива х90. Рассматривают препарат в 10 полях зрения. При микроскопировании обращают внимание на наличие посторонних бактерий и диких дрожжей.
Определение биологической чистоты можно также вести путем приготовления препарата «раздавленная капля» с использованием фазово-контрастного микроскопа. В этом случае на предметное стекло наносят каплю дрожжевой суспензии и добавляют каплю 10% раствора КОН или 50% уксусной кислоты для растворения белков и жировых частиц, что облегчает просмотр препарата. Далее накрывают препарат покровным стеклом и микроскопируют с объективом х40 и рассматривают в 20 полях зрения. В поле зрения должно быть около 50 клеток дрожжей.
Определение морфологического состояния дрожжей
Ведут путем микроскопирования препарата «раздавленная капля» в затемненном поле зрения микроскопа с объективом х40. Для этого на предметное стекло наносят каплю разбавленной дрожжевой суспензии и накрывают ее покровным стеклом. Излишки воды удаляют фильтровальной бумагой.
При микроскопировании обращают внимание на форму, размеры клеток, толщину оболочек, структуру цитоплазмы, наличие почкующихся клеток.
Дрожжи должны иметь форму и размеры, соответствующие применяемой расе. Клетки должны быть равномерной величины, с тонкой оболочкой, однородной или мелкозернистой цитоплазмой, небольшими вакуолями. Количество почкующихся клеток в засевных дрожжах, используемых в пивоварении должно составлять 40…70%. Наличие большого количества морфологически измененных клеток свидетельствует о дегенерации культуры, поэтому такие дрожжи использовать в производстве не рекомендуется. Зернистая цитоплазма, крупные вакуоли и отсутствие почкующихся клеток характеризует старую культуру.
Определение процентного содержания мертвых клеток
На предметное стекло наносят каплю разбавленной дрожжевой суспензии и каплю раствора синьки Финка (раствор метиленового синего концентрацией 1:5000). Через 2 мин препарат накрывают покровным стеклом, излишки воды убирают с помощью фильтровальной бумаги. Микроскопирование ведут в 5 полях зрения. При этом подсчитывают количество всех дрожжевых клеток, а также отдельно считают количества мертвых (окрашенных в синий цвет) клеток. Далее рассчитывают процентное содержание мертвых клеток.
Определение мертвых клеток в дрожжевой суспензии можно проводить и с помощью водного раствора красителя нейтрального красного в концентрации 1:10000. При этом мертвые клетки окрашиваются в красный цвет, а в живых клетках окрашиваются только включения цитоплазмы. При окрашивании дрожжевой суспензии раствором нейтрального красного микроскопирование ведут через 15 мин после окраски.
4 Определение запасных веществ (гликогена, волютина) в клетках дрожжей
Основными запасными веществами дрожжевой клетки являются гликоген и волютин (зерна метахроматина).
Гликоген – запасной полисахарид дрожжевой клетки. По содержанию гликогена судят об упитанности дрожжей. Если гликогена в дрожжах мало, то это свидетельствует о том, что они длительное время находились без питательного субстрата и имеют поэтому низкую бродильную активность.
Волютин – запасной полифосфат в соединении с простыми белками и рибонуклеиновой кислотой. В состоянии активного обмена волютин в клетках дрожжей располагается мелкими каплями по стенкам вакуолей или непосредственно под клеточной стенкой. В больших количествах волютин накапливается перед почкованием. Накопление волютина особенно интенсивно происходит при выращивании дрожжей на средах, богатых фосфатами.
studfiles.net
Биохимические процессы, протекающие с применением дрожжей
Виноделие, пивоварение и хлебопечение существуют уже несколько тысячелетий. Естественно, что за это время были отселекционированы сотни видов заквасок, которые используются для приготовления самых различных сортов вина и пива. Однако лишь в начале XIX в. были высказаны предположения, что за спиртовое брожение, вызываемое этими заквасками, ответственны присутствующие в них дрожжи. Увиденные впервые в 1680 г. Антони ван Левенгуком. Эти дрожжи были описаны в 1837 г. Мейеном, который дал им название Saccharomyces. Окончательным доказательством роли дрожжей в сбраживании сахаров считается работа Пастера, опубликованная им в 1866 г. К концу ХIХ в. стало известно, что сахаромицеты, выделенные из различных заквасок и различных сортов вина и пива, различаются по физиологическим свойствам, например, по способности к сбраживанию различных сахаров. В дальнейшем на основании таких физиологических различий в роде Saccharomyces было описано несколько десятков видов. Однако, в последние годы методами молекулярной и генетической таксономии было показано, что большинство этих «видов» на самом деле представляют собой различные физиологические расы нескольких близких биологических видов, главным образом Saccharomyces cerevisiae. Это такие «виды», как, например, Saccharomyces vini, Saccharomyces ellipsoides, Saccharomyces oviformis, Saccharomyces cheresiensis, Saccharomyces chevalieri и десятки других, которые сейчас переведены в разряд синонимов Saccharomyces cerevisiae. Большинство этих «видов» - это отселекционированные веками расы - такой же продукт человеческой деятельности, как сорта культурных растений. В природе их найти иногда просто невозможно. Однако, недавно Г.И.Наумов обнаружил, что дикие популяции Saccharomyces cerevisiae распространены на Дальнем Востоке в сокотечениях дуба. Он предположил, что Дальний Восток - центр видообразования этих дрожжей. Кроме Saccharomyces cerevisiae в природных местообитаниях обнаружены еще несколько очень близких видов-двойников: Saccharomyces bayanus, Saccharomyces paradoxus и Saccharomyces cariocanus, Saccharomyces kudriavzevii, Saccharomyces mikatae, а также их межвидовые гибриды.
Кроме вина и пива, ставшими наиболее популярными, в мире производится множество разнообразных традиционных алкогольных напитков: сакэ на Востоке, текила в Южной Америке, помбе в Африке и т.д. Они различаются по типу исходного сырья, способами осахаривания полисахаридов, видами добавок. В некоторых случаях для сбраживания используются виды дрожжей, отличные от Saccharomyces cerevisiae. При производстве рома, например, применяются дрожжи из рода Schizosaccharomyces.
Дрожжи используются также при изготовлении множества других традиционных пищевых продуктов. Например, специальные расы дрожжей входят в состав заквасок, использующихся для приготовления кефира. Дрожжи применяются в сыроварении при получении некоторых сортов сыра. В Восточной Азии широко распространены многочисленные закваски для получения разнообразных традиционных соусов, в состав которых входят специфические виды дрожжей, не встречающиеся в других местообитаниях. В быту большую популярность получил «чайный гриб» - специфическая бактериально-дрожжевая ассоциация, с помощью которой получают легкий, освежающий напиток.
Оборудование для брожения. Фото: Bernt Rostad
На протяжении нескольких тысяч лет человечество совершенствовало технологии изготовления вина, пива и хлеба и других продуктов, получаемых с помощью дрожжей, доводя их до уровня искусства и получая все более изысканные продукты. Новый этап в развитии бродильных процессов начался после работ Пастера, Коха и других корифеев микробиологии, которые ввели в практику метод чистых культур. Тем не менее, до конца ХIХ в. дрожжи применялись лишь в виноделии, пивоварении и хлебопечении. Двадцатый век с его безудержным развитием промышленности резко расширил и области применения дрожжей. Они стали выращиваться в больших масштабах в качестве источника белка и витаминов для сельскохозяйственных животных. Дрожжи - основной источник технического этанола. С помощью дрожжей сейчас получают большой спектр соединений, использующихся в разных областях человеческой деятельности. К ним относятся витамины, различные полисахариды, липиды, которые могут служить заменителями растительных масел, разнообразные ферменты, используемые в пищевой промышленности. Развитие генетической инженерии позволило использовать легко культивируемые дрожжи для получения многих полезных веществ животной и растительной природы, например инсулина.
В основе получения вина лежит сбраживание фруктозы и глюкозы виноградного сока с образованием этилового спирта. Собранный виноград давят и получают так называемое виноградное сусло, или муст, в котором содержится 10-25% сахара. При производстве красного вина кожица и косточки винограда остаются в соке в течение всего процесса брожения, тогда как для приготовления белых вин их удаляют после раздавливания ягод и сбраживается только сок. В традиционных процессах приготовления вина сбраживание муста ведется с помощью дрожжей, присутствующих на винограде. При этом в брожении участвует множество видов дрожжей, сменяющих друг друга, такие как Hanseniaspora, Brettanomyces, Saccharomyces. В современном виноделии для сбраживания в основном используют чистые культуры специальных рас сахаромицетов. При этом присутствующие в сусле «дикие» дрожжи сначала убивают, обычно пропуская через муст двуокись серы. После окончания брожения молодое вино необходимо осветлить и дать ему созреть. Эти процессы для высококачественных вин могут занимать несколько лет. В процессе созревания вина происходит рост бактерий, которые удаляют из него яблочную кислоту, а также различные биохимические изменения, которые улучшают вкусовые качества вина.
При производстве некоторых сортов вин в качестве исходного сырья используется не виноградный сок, а уже готовое вино. Такое, так называемое вторичное виноделие, включает процессы дображивания и модификации вин с использованием специальных рас дрожжей. К наиболее известным продуктам вторичного виноделия относятся шампанские вина. Шампанское получают из смеси вин (купажа), в которую добавляют сахар и дрожжи, после чего выдерживают в замкнутом объеме для вторичного брожения (шампанизации). Традиционные процессы шампанизации проводятся в бутылках, на крупных заводах - в больших емкостях. При шампанизации происходит растворение и химическое связывание образующейся углекислоты, которая при открывании бутылки в результате перепада давления освобождается и придает вину неповторимую игристость.
Дрожжи вносят в производство вина двойной вклад: они ответственны за образования этанола в напитке, а также за накопление в нем множества вторичных соединений, от которых зависит его вкус и аромат. Такие соединения называются органолептическими. Часть из них образуется непосредственно в ходе брожения, часть - при химических превращениях компонентов вина в ходе его созревания. В винах обнаружены сотни органолептических соединений. Многие из них присутствуют в очень малых количествах и с трудом поддаются идентификации. Еще сложнее определить вклад всех этих соединений в окончательный букет вина, поскольку для каждого вещества характерна своя концентрация, при которой его присутствие можно уловить с помощью обоняния (так называемый порог запаха).
Технология приготовления пива включает несколько этапов. Пиво производят из зерна, которое в отличие от винограда содержит в основном крахмал, плохо усваиваемый дрожжами. Поэтому перед сбраживанием этот крахмал необходимо осахарить (гидролизовать). Традиционно в различных странах для производства пива использовали различные виды зерновых: в Европе - ячмень, в Азии - рис, в Америке - кукурузу. При осахаривании ячменя обычно пользуются амилазами самого ячменя, которые образуются в большом количестве при прорастании зерна. Для гидролиза рисового крахмала на Востоке традиционно используют некоторые штаммы мицелиальных грибов (Mucor, Aspergillus). Проросший и высушенный ячмень (так называемый солод) затем высушивают в печи. При этом в результате карамелизации сахаров образуются окрашенные соединения, которые придают пиву характерный цвет. Высушенный солод размалывают, смешивают с водой и варят, в результате чего получается так называемое пивное сусло. В результате всех этих процессов часть крахмала исходного зерна гидролизуется до мальтозы, глюкозы и других сахаров, другая часть, фракция декстринов, не расщепляется и поэтому не утилизируется дрожжами и остается без изменений в течение всего последующего процесса брожения. Концентрация декстринов обусловливает плотность пива (светлое или темное). После осахаривания зерно высушивают, размалывают, кипятят, фильтруют. В процессе варки сусла в него обычно добавляют хмель, придающий пиву характерный горьковатый привкус. Полученное пивное сусло сбраживают чистыми культурами дрожжей Saccharomyces cerevisiae.
В пивоварении различают два типа брожения: верховое (теплое) и низовое (холодное). Вызывающие их дрожжи различаются рядом свойств и ранее рассматривались как различные виды: верховые Saccharomyces cerevisiae и низовое Saccharomyces carlsbergensis. Дрожжи низового брожения функционируют при температуре 6-10°C, в то время как верховое брожение протекает при 14-25°C. В конце брожения низовые дрожжи оседают на дно сосуда, образуя плотный осадок, а верховые дрожжи всплывают на поверхность, образуя так называемую «шапку». Подъем дрожжей верхового брожения на поверхность обусловлен более интенсивным брожением, при котором образуются пузырьки углекислого газа, поднимающие дрожжевые клетки.
Важное технологическое свойство дрожжей, используемых в пивоварении - так называемая флоккуляционная способность. Флоккуляция - слипание клеток друг с другом на заключительных стадиях брожения, в результате чего образуются хлопья, быстро оседающие на дно сосуда. От флоккуляционной способности дрожжей в значительной степени зависят степень сбраживания сусла, осветление пива и количество собранных дрожжей в конце брожения. Для максимального превращения сахара в этанол необходимо, чтобы дрожжи оставались суспендированными в бродящей жидкости. С другой стороны, флоккуляция дрожжей после того, как брожение закончилось или достигло желаемой стадии, очень облегчает удаление дрожжей из напитка. Другими словами, дрожжи должны флоккулировать только на определенной стадии брожения. Хотя важность процесса флоккуляции в изготовлении алкогольных напитков была оценена уже более ста лет назад, физиологический механизм этого явления был изучен лишь в последние десятилетия. В слипании клеток участвуют присутствующие в растворе ионы двухвалентного кальция, взаимодействующие с карбоксильными и фосфодиэфирными группами на поверхности клеточных стенок дрожжей.
Все дрожжи, которые используются в хлебопечении, относятся к виду Saccharomyces cerevisiae и исторически происходят от штаммов пивных дрожжей. Мука обычно почти не содержит свободных сахаров, которые могут сбраживаться дрожжами. В низкосортной муке могут присутствовать ферменты, расщепляющие крахмал, однако в высокоочищенных сортах муки эти ферменты разрушены, и для заквашивания теста в муку приходится добавлять сахар. При брожении происходит интенсивное выделение СО2, которая задерживается в тесте, заставляя его подниматься. Образующийся спирт удаляется в процессе выпечки.
Раньше дрожжи для хлебопечения получали с пивоварен. В конце ХIХ в. развилась целая отрасль по производству прессованных или сухих пекарских дрожжей. Современное производство пекарских дрожжей имеет ряд существенных особенностей по сравнению с бродильной промышленностью. Основная цель такого производства - получение дрожжей, которые с высокой скоростью вырабатывают в тесте углекислый газ за счет брожения в анаэробных условиях. Однако производить их надо при хорошей аэрации, чтобы добиться большего выхода дрожжевой биомассы (эффект Пастера). Полученные дрожжи должны не только обладать высокой бродильной активностью в тесте, но и хорошо храниться, не теряя своих качеств в замороженном или высушенном состоянии. Пекарские дрожжи выращивают в больших сосудах при интенсивном перемешивании и аэрации. При этом питательная среда, основой которой обычно служит меласса, подается постепенно, или порциями. Если добавить сразу много сахара, то метаболизм дрожжей переключится на бродильный (эффект Кребтри) и выход биомассы уменьшится. По завершении роста дрожжи концентрируют центрифугированием и фильтруют. Образующийся на фильтре осадок можно превращать в брикеты прессованных дрожжей. Сухие дрожжи получают высушиванием массы в специальных распылительных сушилках.
biofile.ru
Условия, обеспечивающие применение чистых культур дрожжей. Микробиология и биохимия вина.
Условия, обеспечивающие применение чистых культур дрожжей
Для обеспечения чистоты брожения в виноделии пользуются следующими приемами: отстаивание сусла, сульфитация, внесение чистых культур дрожжей.
Виноградный сок, полученный в результате раздавливания винограда, отстаивают. Чтобы он не забродил, в него вносят сернистый ангидрид. При отстаивании сусла содержащиеся в нем взвешенные частицы (обрывки кожицы, гребней, мякоти, пыль, а также микроорганизмы) оседают на дно резервуара, а осветленное сусло направляется на брожение.
Отстаивание может быть заменено центрифугированием, которое позволяет получить осветленное и частично освобожденное от микрофлоры сусло значительно быстрее (за несколько минут вместо 18-24 ч при отстаивании).
Сульфитация тормозит развитие посторонней микрофлоры сусла. Внесение чистой культуры дрожжей обеспечивает чистоту брожения. При этом дополнительным полезным приемом является применение бродильных шпунтов, предохраняющих сусло от доступа воздуха.
Это позволяет дрожжам успешнее вести борьбу с аэробными микроорганизмами (уксуснокислыми бактериями и пленчатыми дрожжами).
При приготовлении красных вин полезным приемом является погружение плавающей шапки, в которой особенно энергично могут развиваться уксуснокислые бактерии и другие вредные микроорганизмы.
Метод сбраживания сусла на чистых культурах дрожжей с предварительным отстаиванием и сульфитацией является одним из самых рациональных методов брожения. Этот метод дает свои результаты при условии точного выполнения следующих требований:
- сусло, поступающее на отстаивание, а также снятое с осадка, или мезга в чане не должны проявлять никаких признаков брожения;
- доза сернистого ангидрида, вводимого при отстаивании сусла, должна быть достаточной для подавления природной микрофлоры;
- в зависимости от кислотности среды и состояния винограда она колеблется от 50 до 150 мг/л;
- разводка селекционированных дрожжей, приученных к сернистой кислоте, должна находиться в состоянии бурного брожения;
- при внесении разводки в сусло должны соблюдаться санитарно-гигиенические условия, чтобы вместе с разводкой в сусло не попала посторонняя микрофлора;
- температура брожения должна поддерживаться на уровне 12-15°С;
- при сильном охлаждении сусла следует его подогревать, а при излишнем нагревании - охлаждать;
- раса чистой культуры дрожжей должна быть конкурентоспособной (фактор киллер), чтобы выжить в борьбе с природной микрофлорой.
vinobio.narod.ru
 |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
 Пример видео 3 |  Пример видео 2 |  Пример видео 6 |  Пример видео 1 |  Пример видео 5 |  Пример видео 4 |
Администрация муниципального образования «Городское поселение – г.Осташков»