Основные физико-химические и биохимические процессы в технологии спирта

  • Вид работы:
    Контрольная работа
  • Предмет:
    Химия
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    15,71 Кб
  • Опубликовано:
    2017-06-03
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Основные физико-химические и биохимические процессы в технологии спирта














Контрольная работа

Основные физико-химические и биохимические процессы в технологии спирта

Содержание

1.Превращения крахмала и низших углеводов, азотистых и пектиновых веществ во время водно-тепловой обработки крахмалистого сырья

.Превращения крахмала и белковистых веществ под действием ферментов солода и ферментных препаратов при осахаривании крахмалистого сырья

.Процессы, происходящие на стадии брожения в производстве спирта

Литература

спирт крахмал фермент солод

.Превращения крахмала и низших углеводов, азотистых и пектиновых веществ во время водно-тепловой обработки крахмалистого сырья

Основная задача водно-тепловой обработки крахмалистого сырья в производстве спирта - подготовка сырья к осахариванию крахмала амилолитическими ферментами солода или ферментного препарата.

Для обеспечения полного осахаривания молекулы крахмала должны быть доступны для действия амилолитических ферментов. Для этого надо разрушить структуру зерна, стенки клеток эндосперма, крахмальные зёрна, растворить крахмал в воде (оклейстеризовать).

Это достигается механическим измельчением зерна до частиц размером (1,0…1,5) мм и менее, предразвариванием, развариванием под давлением, охлаждением разваренной массы под разрежением.

Механическое измельчение (дробление) сухого зерна позволяет полностью разрушить его структуру. После измельчения дроблёное зерно подвергают водно-тепловой обработке, во время которой происходят структурно-механические и химические процессы.

В тёплой воде во время приготовления замеса набухают молекулы белка, крахмала, некрахмалистых полисахаридов, адсорбционно и осмотически поглощая молекулы воды, происходит экстрагирование легко растворимых веществ: простых углеводов, аминокислот, минеральных веществ. Ослабляется структура крахмальных зёрен и стенок клеток эндосперма, оставшихся неразрушенными после измельчения зерна. При температуре около 900С частично разрываются стенки клеток эндосперма, происходит частичнаяклейстеризация крахмала в разрушенных крахмальных зёрнах.

После предразваривания замес поступает в варочный агрегат, где подвергается тепловому воздействию при высоких температурах и высоком давлении (максимальная температура 1700С, максимальное давление 0,71 МПа).

При температуре (120…130) 0С замес становится легкоподвижным. Наиболее полно клейстеризация амилопектина происходит: у пшеничного крахмала при температуре

(136…141) 0С, у ржаного крахмала при температуре

(121…127) 0С, у кукурузного крахмала при температуре (146…151) 0С.

Наряду с физико-химическими изменениями происходят и химические изменения крахмала, в основном гидролитические, при температуре до 105 0С. Под действием собственных амилаз зерна и термостабильной альфа-амилазы ферментного препарата микробного происхождения часть молекул крахмала превращается в низшие сахара и декстрины различной молекулярной массы.

Образование низших сахаров на этой стадии нежелательно, так как во время разваривания гексозы превращаются в оксиметилфурфурол, а он, в свою очередь, в муравьиную и левулиновую кислоты, а также в окрашенные вещества жёлто-коричневого цвета.

Исследовали разложение гексоз в диапазоне рН от 3,5 до 6,5 и установили, что чем выше рН замеса, тем энергичнее идёт разложение. При рН 3,5 разлагается до 5 % от общего количества гексоз, а при рН 6,5 - около 80 % от общего количества гексоз. Положительно влияет на сохранение низших сахаров использование более мягкого режима разваривания.

Во время водно-тепловой обработки крахмалосодержащего сырья белки набухают. При температуре до 70 0С проявляют активность протеолитические ферменты зерна. Часть белков гидролизуется с их участием до пептидов и аминокислот.

При температуре до 100 0С молекулы белка денатурируют, часть их коагулирует, несколько снижается количество растворимого азота в связи с коагуляцией.

При температуре 140 0С и выше происходит пептизация коагулированных белков, количество растворимого азота увеличивается.

Во время разваривания достаточно интенсивно идёт реакция меланоидинообразования с участием низших сахаров, содержащих карбонильные группы, а также аминокислот, пептидов и белков, содержащих аминогруппы. Схема реакции меланоидинообразования рассмотрена в предыдущей лекции. Реакция меланоидинообразования необратима и идёт в широком диапазоне рН и температур. Её скорость возрастает с повышением рН и температуры.

Пектиновые вещества во время водно-тепловой обработки гидролизуются с отщеплением метоксильных групп (-ОСН3). После присоединения молекулы воды к метоксильной группе образуется метиловый спирт - нежелательная примесь. Накопление метилового спирта при водно-тепловой обработке возрастает с увеличением температуры и продолжительности разваривания.

Активная кислотность при разваривании зерна нормального качества меняется незначительно, в пределах рН от 6,0 до 6,2, поскольку соли фосфорной и органических кислот, присутствующие в замесе и разваренной массе, обладают буферными свойствами.

При переработке дефектного зерна, которое подверглось самосогреванию и содержит повышенное количество органических кислот (молочной, уксусной, масляной и других), образовавшихся из углеводов под действием посторонней микрофлоры, наблюдается интенсивный кислотный гидролиз крахмала с накоплением и последующим разложением низших сахаров. В ходе разложения сахаров образуются муравьиная и левулиновая кислоты и кислотность разваренной массы дополнительно снижается.

С появлением промышленных дробилок для тонкого и сверхтонкого помола зерна удалось добиться не только разрушения структуры зерна, но и механохимической деструкции макромолекул.

Известно, что основным условием протекания любой химической реакции является уменьшение свободной энергии. Для активации реагентов можно применять катализаторы, в том числе биологические катализаторы-ферменты, нагревание и другие факторы. Можно активировать реагенты, используя воздействие механической энергии. В результате механического воздействия молекулы деформируются, что приводит к изменению их реакционной способности: в одних случаях наблюдается разрушение молекул, в других - полимеризация молекул. По мере развития деформации макромолекулы потенциальная энергия на всём деформируемом участке достигает такой величины, которая соизмерима с энергией разрушения химических связей в молекуле.

Установлено, что в результате сверхтонкого дробления изменяется молекулярная масса макромолекул зерна, меняется микроструктура, создаётся развитая поверхность помола, меняются его свойства.

Разные морфологические части зерна обладают разными структурно-механическими и физико-химическими свойствами.

Эндосперм достаточно хрупок, имеет крупные клетки, содержимое которых может быть мучнистым или стекловидным.

Чтобы разрушить мучнистый эндосперм зерна пшеницы, надо создать усилие сжатия 1,7 МПа, а для стекловидного эндосперма - 3,3 МПа.

Значительно меньшее сопротивление эндосперм оказывает усилию скалывания (в 3…5 раз меньше, чем усилию сжатия) и ещё меньшее сопротивление усилию резания.

Зародыш зерна более, пластичен, чем остальные части зерна. Он хуже поддаётся механическому разрушению.

Клетки алейронового слоя мелкие, с прочными стенками, трудно поддаются измельчению.

Оболочки зерна обладают вязкостью, измельчаются с трудом. Величина разрушающих усилий для оболочек зерна зависит от того, к какой зерновой культуре и биологическому сорту относится зерно, а также от влажности, от направленности усилий. Для оболочки зерна пшеницы величина разрушающих усилий колеблется от 9,4 до 31,6 МПа в зависимости от сорта пшеницы (максимальные усилия необходимы для оболочки пшеницы твёрдых сортов влажностью 18 %).

Сухое зерно - более хрупкое, влажное - более пластичное, поэтому удельное усилие для разрушения зерна с увеличением влажности увеличивается.

Труднее всего измельчать зерно кукурузы, имеющее очень прочную оболочку, что заставляет, по сравнению с зерном пшеницы, в два раза снижать производительность дробилки.

Доказано, что в результате механо-химического воздействия происходит разрушение связей альфа-1,4 и альфа-1,6 молекул крахмала (от 30 до 50 % от общего количества молекул крахмала в зависимости от типа дробилки и от продолжительности воздействия) до сбраживаемых сахаров.

Разрушаются даже относительно прочные молекулы целлюлозы (около 58 % от общего количества молекул целлюлозы), пентозанов (обнаружено в помоле до 7 % пентоз, хотя в недроблёном зерне их не было в свободном состоянии).

Белки в результате механо-химического воздействия превращаются в аминокислоты, о чём свидетельствует увеличение количества аминного азота в сверхтонком помоле зерна на 41,7 % по сравнению с содержанием аминного азота в исходном зерне.

Химический состав грубого и сверхтонкого помола зерна приведён в таблице 1.

При сверхтонком измельчении, помимо разрушения макромолекул, возникают внутренние и поверхностные дефекты частичек помола, что облегчает доступ воды и ферментов к крахмалу и белку.

Таблица 1 - Химический состав грубого и тонкого помола зерна

ПоказательСодержание в грубом помоле, %Содержание в сверхтонком помоле, %Водорастворимые сахара0,0210,260Нерастворённый крахмал0,4590,250Спирторастворимые сахара0,0180,120Декстрины0,0030,126Аминный азот0,0240,034

В замесе, приготовленном из сверхтонкого помола зерна, температура клейстеризации крахмала снижается на (24,1…46,9) % в зависимости от концентрации сухих веществ в замесе. Чем выше концентрация сухих веществ в замесе, тем значительнее понижение температуры клейстеризации.

Для получения разваренной массы из замеса, приготовленного из сверхтонкого помола зерна, достаточно температуры 900С, что позволяет снизить термическую деструкцию низших углеводов, накопление продуктов меланоидинообразования. Из-за превращения некрахмалистых полисахаридов в сбраживаемые углеводы (глюкозу) возрастает общее содержание сбраживаемых углеводов при использовании сверхтонкого помола.

. Превращения крахмала и белковистых веществ под действием ферментов солода и ферментных препаратов при осахаривании крахмалистого сырья

В производстве спирта разваренную массу из крахмалистого сырья охлаждают до температуры (58…60) 0С и осахаривают крахмал под действием ферментов солода, амилолитических ферментных препаратов или смеси солода и амилолитических ферментных препаратов с целью полного гидролиза крахмала до сбраживаемых углеводов.

В отличие от производства пива, осахаривание в производстве спирта начинается в осахаривателе при температуре, оптимальной для действия амилолитических ферментов, и продолжается вплоть до конца дображивания в условиях менее благоприятных для действия амилолитических ферментов.

Амилолитические ферменты солода и ферментных препаратов отличаются по своим свойствам. Состав продуктов гидролиза крахмала отличается в заметной мере.

Традиционная технология предусматривает осахаривание крахмала ферментами смеси солодов, содержащей комплекс амилолитических ферментов: альфа-амилазу, бета-амилазу, конечную (предельную) декстриназу (олиго-1,6-глюкозидазу). Последняя катализирует гидролиз альфа-1,6-связей в молекулах крахмала и декстринов. Основным углеводом сбраживаемого сусла является мальтоза, которая начинает образовываться в осахаривателе с участием бета-амилазы. Свойства альфа- и бета-амилазы ячменного солода рассмотрены в предыдущих лекциях.

Амилолитические ферменты ферментных препаратов содержат альфа-амилазы, одни из которых называют сахарогенными, другие - декстриногенными.

Сахарогенныеальфа-амилазы катализируют гидролиз крахмала с образованием примерно 60 % низших сахаров (в основном глюкозы) и 40 % декстринов от общего количества продуктов гидролиза.

Декстриногенныеальфа-амилазы катализируют гидролиз крахмала на 40 % до низших сахаров (в основном глюкозы) и на 60 % до декстринов.

Альфа-амилазы ферментных препаратов более термостабильны, чем альфа-амилаза солода. Некоторые из этих альфа-амилаз сохраняют свою активность при температуре выше 100 0С под защитой коллоидов, в первую очередь крахмала.

Оптимальная температура для действия микробных альфа-амилаз различных продуцентов: Bacillussubtilis 70 0C, Bacillusdiastaticus 80 0C, Aspergillusbatatae 60 0C, Aspergillusoryzae (50…52) 0C, Aspergillusawamori 55 0C.

При температуре брожения 30 0С гидролиз крахмала бактериальными термостабильными альфа-амилазами почти прекращается, а альфа-амилазы солода и плесневых грибов продолжают катализировать гидролиз крахмала и декстринов, поэтому бактериальную альфа-амилазу применяют для разжижения замеса, а на стадии осахаривания применяют альфа-амилазы солода или плесневых грибов.

Бета-амилазы ферментные препараты не содержат.

Широко применяются ферментные препараты, содержащие глюкоамилазу, катализирующую гидролиз альфа-1,4 и альфа-1,6-связей в молекуле крахмала до глюкозы и декстринов, действуя с нередуцирующего конца молекул крахмала.

Оптимальная температура для микробнойглюкоамилазы разных продуцентов: Rhizopusdelemar (55…60) 0C, Aspergillusawamori 55 0C, Aspergillusbatatae (58…60) 0C.Осахаривание продолжается и при температуре брожения 30 0С.

Большинство микробныхглюкоамилаз имеют оптимум рН (3,5…5,5), что не совпадает с рН разваренной массы. В отечественной практике не применяют корректирование рН, в то время, как в США обязательно корректируют рН замеса до (5,8…6,0) и рН охлаждённой разваренной массы до 4,5 для достижения оптимума для действия того или иного фермента, источником которого является ферментный препарат.

При осахаривании с применением ферментных препаратов, содержащих глюкоамилазу, скорость гидролиза конечных декстринов, особенно при температуре брожения, заметно выше скорости гидролиза конечных декстринов ферментами солодов, в результате чего сбраживание идёт быстрее при использовании ферментных препаратов, поскольку скорость гидролиза конечных декстринов до сбраживаемых сахаров является лимитирующим фактором, от которого зависит скорость дображивания в производстве спирта.

При использовании для осахаривания крахмала ферментов смеси солодов в течение первых 30 мин осахаривания в осахаривателе быстро увеличивается количество мальтозы (до

% в эквивалентах глюкозы). Количество образующейся глюкозы относительно невелико (около 2 % в эквивалентах глюкозы).

При использовании амилолитических ферментных препаратов в течение первых 30 мин осахаривания количество мальтозы достигает примерно 19 % в эквивалентах глюкозы, а количество глюкозы возрастает примерно до 8 % в эквивалентах глюкозы.

В ходе дальнейшего осахаривания (до 600 мин) при использовании ферментов смеси солодов количества мальтозы и глюкозы фактически не меняются, а при использовании ферментов ферментных препаратов количество мальтозы через 240 мин осахаривания достигает 32 % в эквивалентах глюкозы, а к 600 мин снижается до 29 % в эквивалентах глюкозы. Количество глюкозы во время осахаривания постоянно увеличивается и через 600 мин осахаривания доходит примерно до 20 % в эквивалентах глюкозы.

Важными факторами обеспечения высокой активности ферментов являются их концентрация и скорость гидролиза крахмала. Бесконечное увеличение концентрации ферментов за счёт увеличения дозы осахаривающих средств не приводит к пропорциональному ускорению гидролиза крахмала из-за эффекта насыщения и из-за ингибирования ферментов конечными продуктами гидролиза. Только на начальной стадии гидролиза наблюдается пропорциональная зависимость концентрации ферментов и скорости гидролиза.

В отличие от смеси свежепроросших солодов, содержащих активный сбалансированный комплекс амилолитических, протеолитических и цитолитических ферментов, ферментные препараты микробного происхождения обычно содержат один высокоактивный фермент (в спиртовом производстве - амилолитический).

При осахаривании с применением солодового молока в сусле накапливаются не только продукты гидролиза крахмала, но и продукты гидролиза белков (аминокислоты и пептиды). Значительное количество аминокислот накапливается под действием протеолитических ферментов во время солодоращения и переходит в солодовое молоко и сусло путём экстрагирования. В сусле содержится достаточное количество углеводов и аминокислот для нормальной жизнедеятельности дрожжей.

Иная ситуация возникает при полной замене ферментов солода ферментами микробных амилолитических ферментных препаратов, особенно высокой степени очистки. Меняется углеводный состав сусла в количественном отношении: в сусле мальтоза и глюкоза находятся почти в равных количествах. В разваренной массе относительно мало свободных аминокислот, а в очищенном амилолитическом ферментном препарате нет протеолитических ферментов, способных гидролизовать белки до аминокислот. Сусло имеет азотистый состав, неблагоприятный для нормальной жизнедеятельности дрожжей.

В сусло, направляемое на размножение дрожжей, добавляют солодовое молоко в качестве источника аминокислот и витаминов или грибной протеолитический ферментный препарат, чтобы получить в сусле достаточное количество аминокислот.

В сусло, направляемое на сбраживание, в настоящее время в России не вносят протеолитические ферментные препараты, поскольку они дороги, однако, рекомендации по их применению уже разработаны. В США добавляют в осахариватель и амилолитические, и протеолитические ферментные препараты.

3.Процессы, происходящие на стадии брожения в производстве спирта

В производстве спирта сбраживают сусло, приготовленное либо из крахмалистого сырья, либо из сахаристого сырья, либо из смеси крахмалистого и сахаристого сырья.

Состав каждого из вышеуказанных видов сусла неодинаков по углеводному и азотистому составу, по кислотности, по содержанию сухих веществ и сбраживаемых сахаров.

Для сбраживания применяют разные расы дрожжей вида Saccharomycescerevisiae, которые продуцируют этиловый спирт, двуокись углерода, вторичные и побочные продукты спиртового брожения в разном количественном соотношении.

Нормальной для жизнедеятельности большинства рас спиртовых дрожжей является температура (29…31) 0С, однако они сохраняют жизнеспособность и при температуре близкой к

С, и при температуре 38 0С. При температуре выше 45 0С дрожжевые клетки погибают и подвергаются автолизу с участием внутриклеточных ферментов, в первую очередь протеолитических.

В условиях производства спирта повышение температуры в бродильном аппарате создаёт благоприятные условия для активного размножения диких дрожжей и кислотообразующих бактерий. Дикие дрожжи способны потреблять этиловый спирт, они угнетают спиртовые дрожжи. Кислотообразующие бактерии (в первую очередь молочнокислые) выделяют кислоты, которые в недиссоциированном виде способны проникать в дрожжевые клетки и, изменяя внутриклеточный рН, подавлять их развитие. В бражке остаются несброженных сахара. При понижении рН сусла инактивируются амилолитическиеферменты и часть декстринов остаётся недоосахаренной.

От величины рН сусла зависит активность ферментов дрожжей. Дрожжи сохраняют жизнеспособность при рН от 2 до 8, если в сусле отсутствуют недиссоциированные кислоты, например, сернистая. Выращивать дрожжи предпочтительно при рН от 4,8 до 5,2.

При рН ниже 4,2 создаются условия, в которых дрожжи более жизнеспособны, чем молочнокислые бактерии. Это свойство дрожжей используют для подавления развития бактерий в сусле, предназначенном для выращивания дрожжей в производстве спирта. Дрожжевое сусло подкисляют либо серной кислотой, либо молочной кислотой, синтезируемой термофильными молочнокислыми бактериями, которые затем убивают с помощью пастеризации перед засевом в сусло дрожжей.

Усвоение и сбраживание дрожжевой клеткой различных углеводов описано в предыдущих лекциях.

Следует отметить особенность сбраживания углеводов при непрерывном способе сбраживания в производстве спирта. В сбраживаемом сусле остаётся больше мальтозы, чем при периодическом брожении, так как происходит непрерывный приток свежего сусла, содержащего большое количество глюкозы, ингибирующей систему переноса и гидролиза мальтозы.

Азотистое питание дрожжей в производстве спирта из крахмалистого сырья не отличается от азотистого питания в производстве пива. Для производства спирта из сахаристого сырья характерно добавление в сусло солей аммония, мочевины в качестве источников азотистого питания дрожжей.

Фосфорное питание дрожжей характерно тем, что в анаэробных условиях дрожжи усваивают из сусла фосфаты в основном в начальный период брожения. Потребляется (80…90)% фосфатов от максимального содержания фосфатов в дрожжевых клетках.

Молодые, энергично размножающиеся дрожжевые клетки через 6 ч брожения содержат 2,15 % Р2О5 на сухое вещество, а к концу брожения непочкующиеся старые клетки содержат 1 % Р2О5 на сухое вещество, что свидетельствует о снижении потребности в энергии.

В сусле из крахмалистого сырья содержится достаточное количество фосфатов, а в сусло из сахаристого сырья их приходится добавлять в виде ортофосфорной кислоты или соли диаммонийфосфата.

Сернистая, азотистая и фтористоводородная кислоты и их соли препятствуют нормальному росту и размножение дрожжевых клеток, находясь в очень низкой концентрации, (5…25) х 10-4 %.

К органическим кислотам дрожжевые клетки относятся по - разному.

Дрожжи могут усваивать в качестве источника углерода и энергии такие органические кислоты, содержащие от 2 до 5 атомов углерода, как уксусная, пировиноградная, молочная, кислоты цикла трикарбоновых кислот.

Масляная и капроновая кислоты ингибируют дрожжи, особенно при рН 4, в концентрации 0,02 %. Муравьиная и пропионовая кислоты также ингибируют дрожжевые клетки.

Муравьиный альдегид (формалин), широко применяемый в качестве дезинфектанта в производстве спирта, в концентрации 0,001 % тормозит почкование дрожжей, а в концентрации 0,09 % снижает их бродильную активность.

Жирные органические кислоты, содержащие от 6 до 10 атомов углерода, в меньшей степени могут усваиваться дрожжами, причём только в малых концентрациях, от 0.02 до 0,05 %. Более высокие концентрации этих кислот подавляют развитие дрожжей.

Жирные органические кислоты с 12…17 атомами углерода в молекуле усваиваются дрожжами избирательно.

С середины ХХ века в производство спирта в нашей стране началось активное внедрение непрерывно-поточного способа брожения.

Поскольку в установившемся режиме в каждом аппарате бродильной батареи поддерживаются строго определённые постоянные условия, то удалось исследовать особенности поверения дрожжевых клеток на разных стадиях брожения в непрерывном режиме.

В головном чане бродильной батареи превращается в спирт до 80 % от общего количества сбраживаемых углеводов и постоянно присутствует спирт в концентрациях от 5 до 8 %. Одновременно с энергичным сбраживанием сахаров происходит размножение дрожжевых клеток. Чтобы снизить потери сахаров на размножение, было предложено возвращать часть бражки с активно бродящими дрожжевыми клетками из 2…4 аппаратов бродильной батареи в головной чан, чтобы обеспечить более глубокое сбраживание сахаров, повысить концентрацию дрожжей в головном чане. Продолжительность пребывания единицы объёма сусла в бродильной батарее снижается до 51 ч с рециркуляцией бражки по сравнению с 56 ч без рециркуляции.

В условиях периодического брожения размножение дрожжей предшествует активному брожению и подавляется из-за уменьшения количества сбраживаемых углеводов в сусле.

В головном чане бродильной батареи нет недостатка углеводов из-за непрерывного притока свежего сусла.

К недостаткам конструкции аппаратов, используемых для непрерывно-поточного сбраживания, относятся: 1) возможность задержки части бражки в «мёртвых зонах» аппаратов, что способствует угнетению части дрожжей и развитию инфекции, 2) проскок свежего сусла в следующие бродильные аппараты, что нарушает установившийся режим брожения.

Из-за опасности развития инфекции аппараты бродильной батареи через каждые 48 ч поочерёдно останавливают для проведения дезинфекции, которая проводится недостаточно эффективно из-за неудовлетворительной конструкции аппаратов и прилегающих к ним коммуникаций.

Концентрацию дрожжевых клеток в головном чане батареи стараются поддерживать на уровне (90…120) млн клеток в см3 за счёт уравновешивания скорости притока сусла и скорости размножения дрожжевых клеток. Если нарушить этот баланс, то может возникнуть либо дефицит питательных веществ из-за недостаточной скорости их притока, либо наступит « вымывание» клеток и снижение их концентрации, если скорость их размножения будет меньше скорости притока свежего сусла.

Для преодоления отрицательного влияния посторонней микрофлоры на дрожжи в связи с тем, что в спиртовом производстве редко вводят чистую культуру дрожжей, можно воспользоваться интенсивным режимом размножения дрожжей в асептических условиях в специальном аппарате с интенсивным массообменном За (12…14) ч культивирования в аэробных условиях концентрация дрожжевых клеток достигает (1000…1200) млн/см3.

Японские исследователи смогли в промышленных условиях осуществить бесперебойную работу промышленной установки для непрерывного сбраживания сусла за счёт использования бродильной колонны удачной конструкции, бактерицидного средства и добавки, содержащей стерины и ненасыщенные жирные кислоты.

Рассмотрим роль стеринов в жизнедеятельности дрожжевой клетки.

Стерины присутствуют в цитоплазме дрожжевой клетки. Главный из них - эргостерин, количество которого составляет 90% от общего количества стеринов.

Исходным веществом для синтеза стеринов служит ацетилКоА. Углеводы превращаются в уксусную кислоту. Происходит конденсация двух молекул уксусной кислоты в ацетилКоА. Затем с участием фосфатов и цитохрома Р450 под действием цитохром-Р450-редуктазы синтезируется сквален, а из него, через множество промежуточных реакций - эргостерин, в состав молекулы которого входит циклопентанпергидрофенантреновое ядро.

Подробно о стадиях биосинтеза эргостерина см. в учебнике Хорунжиной С.И. Биохимические и физико-химические основы технологии солода и пива. - М.: Колос, 1999.- С.138-143.

Эргостерин присутствует в дрожжевых клетках как в свободном виде, так и в виде эфиров с алифатическими жирными кислотами.

Сквален постоянно присутствует в дрожжевых клетках, культивируемых в анаэробных условиях. Концентрация эргостерина в этих условиях в 10 раз меньше, чем сквалена.

В аэробных условиях, особенно в присутствии глюкозы, концентрация сквалена резко уменьшается и происходит активный биосинтез эргостерина. Присутствие мальтозы и фруктозы оказывает меньшее влияние на биосинтез эргостерина. При температуре 300С биосинтез эргостерина происходит наиболее интенсивно. Положительно влияет на накопление эргостерина присутствие в сусле (2…4)% этилового спирта как источника углерода. Присутствие низкомолекулярных жирных органических кислот в сусле, особенно пировиноградной, меньше - янтарной, молочной, уксусной и яблочной, способствуют синтезу эргостерина в дрожжевых клетках.

Стерины обеспечивают правильную структуру, стабильность, полупроницаемость и устойчивость мембран дрожжевой клетки к лизису, то есть выполняют структурную и защитную функции в жизнедеятельности дрожжевой клетки.

Стерины образуют комплексы с солями, спиртами, полиеновыми антибиотиками и другими веществами, токсичными по отношению к биомембранам, защищая мембраны от вредных воздействий.

Если в дрожжевых клетках мало или совсем нет эргостерина, то они не могут расти в анаэробных условиях. Это свидетельствует о ростовой функции эргостерина.

Нормальной считается концентрация эргостерина (0,5…1,0) мг на г сухих веществ дрожжей.

Литература

1. Скурихин И. М., Нечаев А. П. Все о пище с точки зрения химика. М.: Высш.шк., 1991. 288 с.

. Позняковский В. М. Гигиенические основы питания. Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 1998. 432 с.

. Родина Т. Г., Вукс Г. А. Дегустационный анализ продуктов. М.: Колос, 1994. 192 с.

. Окрепилов В. В. Всеобщее управление качеством. Кн.1. Учебник. СПб.: Изд-во СПбУЭФ, 1996. 454 с.

. Шаробайко В. И. Биохимия холодильного консервирования пищевых продуктов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1986. 224 с.

. Покровский А. А. Роль биохимии в развитии науки о питании. М.: Пищ. пром-сть, 1974. 128 с.

. Окрепилов В. В. Всеобщее управление качеством. Термины и определения. Кн.2. Учебник. СПб.: Изд-во СПбУЭФ, 1996. 170 с.

. Окрепилов В. В. Всеобщее управление качеством. Законодательные и нормативные документы. Кн.3. СПб.: Изд-во СПбУЭФ, 1996. 211 с.

. Окрепилов В. В. Всеобщее управление качеством. Защита прав потребителей. Кн.4. СПб.: Изд-во СПбУЭФ, 1996. 211 с.

. Павлоцкая Л. Ф. и др. Физиология питания: Учеб.для вузов.М.: Высш. шк., 1989. 368 с.

. Химический состав пищевых продуктов: Справ. Кн.1 и 2. /Под ред. И. М. Скурихина, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1987. 360 с.

. Новые гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. СПб.: ТестПринт, 1997. 304 с.

. Лифляндский В. Г., Закревский В. В., Андронова М. Н. Лечебные свойства пищевых продуктов, Т.1. СПб.: Азбука-Терра, 1997. 336 с.

. Лифляндский В. Г., Закревский В. В., Андронова М. Н. Лечебные свойства пищевых продуктов, Т.2. СПб.: Азбука-Терра, 1997. 228 с.

. Ленинджер А. Биохимия. М.: Мир, 1976. 960 с.

. Биохимические методы /Под ред. В. Л. Кретовича, К. Ф. Шольца. М.: Наука, 1980. 224 с. 139

. Ванханян В. Д., Лебедева В. А. Руководство к практическим занятиям по гигиене питания. М.: Медицина, 1987. 254 с.

. Горчиков А. И., Липатова О. В. Гигиена питания. М.: Медицина, 1987. 416 с.

. Кучеренко Н. Е. и др. Биохимия. Киев: Выщашк., 1988. 432 с.

. Владимиров Ю. А., Арчаков А. И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М.: Наука, 1972. 252 с.

. Петровский К. С., Белоусов Д. П., Беляева А. С., Смирнова Н. Н. Витамины круглый год. М.: Россельхозиздат, 1983. 96 с.

. Химический состав пищевых продуктов. Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности блюд икулинарных изделий. М.: Лег.ипищ. пром-сть, 1984. 328 с.

. Запрометов М. Н. Фенольные соединения растений и их биосинтез. М.: ВИНИТИ, 1988. 188 с.

. Вода в пищевых продуктах /Под ред. Р. Б. Дакуорта. М.: Пищ. пром-сть, 1980. 376 с.

. Булдаков А. Пищевые добавки: Справочник. СПб.: "UT", 1996. 240 с.

. Габович Р. Д., Припутина Л. С. Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ. Киев: Здоровья, 1987. 248 с.

. Грачева И. М. Технология ферментных препаратов. М.: Агропромиздат, 1987. 335 с.

. Эйхлер В. Яды в нашей пище /Пер. снем. М.: Мир, 1993. 189 с.

. Буслович С. Ю., Дубенецкая М. М. Химические вещества и качество продуктов. Минск: Ураджай, 1986. 200 с. 31. Карбаматные пестициды: общее введение. Женева: ВОЗ, 1991. 224 с.

. Рейли К. Металлические загрязнения пищевых продуктов. М.: Агропромиздат, 1985. 183 с.

. Клевакин В. М., Карцев В. В. Санитарная микробиология пищевых продуктов. Л.: Медицина, 1986. 175 с.

. Растительный белок /Под ред. Т. П. Микуловия М.: Агропромиздат, 1991. 684 с. 140

. Андронова М. Н. Лечебные свойства пищевых продуктов. Т.1. СПб.: Азбука, 1997. 336 с.

. Дудкин М. С., Щелкунов Л. Ф. Новые продукты питания. М.: МАИК "Наука", 1998. 304 с.

. Толстогузов В. В. Новые формы белковой пищи: Технологические проблемы и перспективы производства. М.: Агропромиздат, 1987. 303 с.

. Николаева М. А. Товароведение потребительских товаров. М.: Норма, 1997. 283 с.

. Технология пищевых производств/ Под ред. Л. П. Ковальской. М.: Колос, 1997. 752 с.

. Кислухина О. В., Кюдулас И. Биотехнологические основы переработки растительного сырья. Каунас: Технология, 1997. 185 с

Похожие работы на - Основные физико-химические и биохимические процессы в технологии спирта

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!