Охарактеризовать основные (главные), вторичные и побочные продукты спиртового брожения

Спиртовое брожение — это процесс окисления углеводов, в результате которого образуются этиловый спирт, углекислота и выделяется энергия.

Сбраживание cахаров известно с глубокой древности. В течение столетий пивовары и виноделы использовали способность некоторых дрожжей вызывать спиртовое брожение, в результате которого сахара превращаются в спирт.

Брожение производят главным образом дрожжи, а также некоторые бактерии и грибы. В различных странах для получения спирта используют различные микроорганизмы. Например, в Европе используют в основном дрожжи из рода Saccharomyces, в Южной Америке — бактерии Pseudomonas lindneri, в Азии — мукоровые грибы.

Сбраживаться могут лишь углеводы, и притом весьма избирательно. Дрожжи сбраживают только некоторые 6-углеродные сахара (глюкозу, фруктозу, маннозу).

Схематично спиртовое брожение может быть изображено уравнением:

С6Н12О6 -> 2С2Н5ОН + 2С02 + 23,5 • 104 дж

Процесс спиртового брожения — многоступенчатый, состоящий из цепи химических реакций. Превращения глюкозы до образования пировиноградной кислоты происходят так же, как и при дыхании. Эти реакции происходят без участия кислорода (анаэробно). Далее пути дыхания и брожения расходятся.

При спиртовом брожении пировиноградная кислота превращается в конечном итоге в спирт и углекислоту. Эти реакции протекают в две стадии. Сначала от пирувата отщепляется С0₂ и образуется уксусный альдегид; затем уксусный альдегид присоединяет водород, восстанавливаясь в этиловый спирт. Все реакции катализируются ферментами. В восстановлении альдегида участвует НАД-H2.

Наряду с главными продуктами брожения - спиртом и углекислым газом - образуются и вторичные продукты.

К числу вторичных продуктов относятся глицерин (г), янтарная кислота (я), уксусная кислота (у), ацетальдегид (а), 2,3-бутиленгликоль (б), ацетоин (ац), лимонная кислота (л), пировиноградная кислота (п), изоамиловый спирт (и), изопропиловый спирт (пр), эфиры.

Образование вторичных продуктов происходит неравномерно в процессе спиртового брожения.

Так, накопление глицерина наиболее интенсивно в начале спиртового брожения, пока в среде мало ацетальдегида. Всего в этот период используется 6-7% сахара, в том числе 2,5,% на образование глицерина.

Содержание ацетальдегида быстро возрастает в первый период брожения (до 100-150 мг/л), после чего устанавливается равновесие между его образованием и расходованием.

Уксусная кислота образуется более интенсивно в начале брожения. Это объясняется возрастом дрожжей: молодые дрожжи образуют больше уксусной кислоты, чем старые.

На соотношение между вторичными продуктами брожения влияют аэрация, рН среды, температура брожения, первоначальный состав сусла. Образование янтарной кислоты возрастает при аэрации сусла и уменьшается в анаэробных условиях. Наоборот, образование уксусной кислоты, 2,3-бутиленгликоля и ацетоина возрастает в анаэробных условиях и уменьшается при аэрации сусла.

При рН>3,0 увеличивается интенсивность глицеропировиноградного брожения, что приводит к уменьшению выхода этилового спирта. С увеличением рН образование глицерина, а также уксусной и янтарной кислот возрастает. При этом янтарной кислоты образуется меньше, чем уксусной.

При рН<6,0 уксусной кислоты образуется много лишь в начале брожения. При рН 7,5 (в щелочной среде) уксусная кислота образуется с одинаковой интенсивностью на всех стадиях брожения. Повышение рН в анаэробных условиях приводит к уменьшению содержания ацетоина и 2,3-бутиленгликоля.

На выход вторичных продуктов оказывает влияние и раса дрожжей. По данным Женевya, янтарогенные дрожжи при низкой температуре (7°С) вызывают значительное накопление уксусной кислоты (в 2-3 раза больше, чем обычно). Это объясняется торможением конденсации уксусной кислоты в янтарную в начале брожения. При температуре 20°С накопление янтарной кислоты идет нормально. При высокой температуре брожения (30-35°С) преобладает глицеропировиноградное брожение с образованием глицерина. При этом содержание янтарной кислоты уменьшается, а количество ацетальдегида, ацетоина и 2,3-бутиленгликоля увеличивается.

Наименьшее количество летучих кислот образуется при температуре 15-20°С, в то время как понижение температуры до 5°С и повышение до 35°С приводят к увеличению содержания летучих кислот в бродящей среде.

Поиск по сайту: