Características generales de la levadura
Saccharomyces cerevisiae es un tipo de levadura alcohólica. Como todas las sustancias de este tipo, Saccharomyces cerevisiae son microorganismos unicelulares de la clase de los ascomicetos u hongos marsupiales. se utilizan para para iniciar el proceso de fermentación del azúcar y su paulatina transformación en alcohol. Saccharomyces cerevisiae reproducirse por gemación. Si los microorganismos viven en un ambiente extremadamente pobre en nutrientes, puede reproducirse por formación de esporas.
Los microorganismos Saccharomyces cerevisiae son en su mayoría ovalados o alargados. También se pueden encontrar ovoides y individuos elipsoidales. Su valor es en promedio de 6 a 11 micras y depende directamente del tipo de levadura, así como de las condiciones en que que habitan. El volumen y la longitud de la célula de levadura afectan la tasa de interacción del microorganismo con el nutriente ambiente. Por lo tanto, cuanto mayor sea la célula de levadura en volumen y superficie, más rápida e intensa será su actividad vital.
La propia célula de levadura normalmente consta de una cubierta que encierra las otras partes del cuerpo de la levadura: el citoplasma y el núcleo. La parte interna de la cáscara de la levadura se presenta en forma de proteínas, fosfolípidos y lipoides, mientras que la parte externa en su estructura tiene polisacáridos y trazas de quitina. El caparazón regula principalmente todas las demás partes del cuerpo levadura, y también permite que la levadura absorba ciertas sustancias.
|
|
Dibujo. Una micrografía electrónica de una célula de levadura:
|
El citoplasma de levadura tiene una estructura viscosa. Esta característica es característica de la levadura debido a las sustancias proteicas en la base. Además de proteínas, el citoplasma contiene: ribosonucleoproteínas, lípidos, carbohidratos. Además, hay mucha agua en el citoplasma, lo que permite que se lleven a cabo importantes procesos enzimáticos. Las células jóvenes tienen un citoplasma homogéneo. Durante el envejecimiento, las células de levadura aparecen granularidad uniforme, así como vacuolas y áreas grasas.
Los condriosomas o mitocondrias en Saccharomyces cerevisiae se presentan en forma de formaciones granulares o filamentos. Estos partes de la célula son responsables de la acumulación de sustancias útiles que, después de ingresar a la célula, están sujetas a especiales procesos de flujo rápido para una mayor transformación. Las mitocondrias también son responsables de la activación de los aminoácidos, que solo es posible durante la síntesis de proteínas u otros compuestos.
Los ribosomas de Saccharomyces cerevisiae se presentan como inclusiones granulares especiales. Están formados por lípidos proteínas y ARN. Estos últimos son responsables de la síntesis de proteínas y la activación de aminoácidos que provienen de la mitocondria sistemas.
El núcleo celular de Saccharomyces cerevisiae es un cuerpo en forma de bola u óvalo. Está rodeado por todos lados en el citoplasma, que no lo disuelve. El núcleo contiene ADN y DKNP. Además, hay una gran cantidad de ARN en el núcleo. ADN en levadura es responsable de la acumulación y transmisión de información sobre el microorganismo a la herencia.
Otra parte esencial de Saccharomyces cerevisiae es la vacuola. Las vacuolas son agregados especiales que se forman en el plasma durante el envejecimiento de las células de levadura. Está separado del citoplasma por una membrana especial - vacuolar membrana, que está formada por proteínas y lípidos. La forma de la vacuola cambia constantemente y depende del movimiento y la concentración. citoplasma. Las células de levadura jóvenes tienen vacuolas en forma de pequeños grupos. en mayores células, las vacuolas se presentan como un grupo grande. Las vacuolas son responsables de la formación de compuestos que experimentan fermentación y también forman productos de desecho. Células jóvenes de Saccharomyces cerevisiae prácticamente no tienen acumulaciones de grasa. Algunas células más viejas tienen pequeñas inclusiones de elementos grasos. viejo las células grasas se acumulan en grandes gotas.
El nutriente de reserva de Saccharomyces cerevisiae es el glucógeno. Esta sustancia pertenece al grupo de los polisacáridos. estructuralmente similar a la amilopectina. Se acumula en medios ricos en azúcar durante el cultivo. levadura de alcohol Cuando el azúcar escasea, el glucógeno se agota rápidamente. Las células maduras tienen aproximadamente un 40% de glucógeno. Los jóvenes prácticamente no disponen de esta sustancia.
La apariencia de las células de levadura caracteriza el estado general del cuerpo. Mediante la tinción, es posible determinar la cantidad de glucógeno y, en consecuencia, el estado fisiológico de la levadura. En producción, todas las etapas se utilizan a la vez. vida de las células de levadura: jóvenes, maduras, viejas y muertas. Los más efectivos en términos de energía de fermentación son células maduras.
Para la producción de alcohol, solo se utilizan aquellas levaduras de alcohol que tienen una fermentación suficientemente alta propiedades. Deben tener necesariamente un tipo de respiración anaeróbica, fermentar el azúcar rápida y completamente, y también ser suficientemente resistentes a los productos de su actividad vital y a los productos de la actividad vital de otros microorganismos. Es importante que la levadura pueda tolerar una gran cantidad de sales y sólidos que pueden estar disponibles en mosto de alcohol.
Las destilerías que se especializan en el procesamiento de melaza son levaduras comunes de raza Y. Para panaderías Se utilizan las razas Yal y V. Hacen un buen trabajo de fermentación de sacarosa, glucosa y fructosa. La rafinosa se fermenta solo en un 30%. Por lo tanto, la falta de alcohol en tal situación es bastante grande. cada porcentaje la rafinosa durante la fermentación completa aumenta la producción de alcohol en un 1,46%.
Se puede aumentar la actividad de fermentación de la levadura. Esto es posible debido a los procesos de mutagénesis o hibridación. Para Para obtener especies de levadura con mayor actividad de fermentación, el método de hibridación era el más adecuado. Está basado en es cruzar dos especies de levadura parentales y criar razas de levadura con propiedades elegidas y predeterminadas. Por lo tanto, se han obtenido varios híbridos de levadura importantes y efectivos, que tienen ventajas sobre las razas de levadura I y B. Hybrids recibió una enzima especial, la a-galactosidasa, que le permite fermentar completamente la rafinosa. Algunos híbridos de levadura han recibido mejores propiedades de horneado, así como una mayor función generativa. Híbrido 112 mostró mejor actividad de maltasa, sin embargo, su acumulación de alcohol es 1% menor en comparación con la levadura raza B. Los híbridos 67 y 105 tienen el mismo rendimiento de alcohol que la raza B, pero tienen mayor capacidad generativa. Race G-67 ha aumentado la resistencia al entorno de pH bajo. Produce más alcohol durante la contracción. costos de sacarosa para productos de terceros.
Durante el proceso de fermentación del mosto a partir de materias primas que contienen almidón, se utiliza levadura de raza XII. Son geniales hacer frente a la tarea de fermentar fructosa, sacarosa y maltosa, pero no fermentar dextrinas. Hidrólisis de dextrinas llevado a cabo durante la exposición a malta dextrinasa. Como resultado, la tasa total de fermentación del mosto, que contiene almidón depende de la tasa de hidrólisis de las dextrinas.
Hábitat óptimo para la levadura alcohólica.
La levadura alcohólica normalmente vive en un ambiente peculiar en el que hay una temperatura determinada, un nivel de pH y la composición química del medio nutritivo.
¿Cuál debe ser la temperatura y el pH del macerado?
La levadura alcohólica puede vivir normalmente a diferentes temperaturas. Sin embargo, lo más agradable para ellos es la gama de 29 a 30 grados Celsius. Temperatura media muy alta o baja inhibe o neutraliza completamente actividad vital de la levadura. La temperatura máxima permitida de la levadura es de 38 grados centígrados. Temperatura mínima - 5 grados Otras temperaturas no son particularmente agradables para los microorganismos, y a temperaturas superiores a 50 grados, los individuos se están muriendo.
Hay que tener en cuenta que la temperatura normal para un adecuado y eficaz desarrollo de la levadura y la temperatura a que muestra la mejor actividad de fermentación no debería ser el mismo. Hay situaciones en las que la levadura, que se han cultivado a 17 - 22 grados pueden tener más energía fermentativa que otras levaduras. Si la composición se fermenta a una temperatura que supera los 30 grados, puede aparecer un efecto negativo en la calidad. producto. Para mantener la actividad enzimática, la elevación y la firmeza de la levadura, es mejor observar régimen de temperatura dentro de 28 - 29 grados. Se recomienda fermentar el líquido a base de almidón en límite 28 - 32 grados.
La tasa de reproducción de levaduras y bacterias salvajes también depende del aumento de la temperatura, que puede exceder la tasa de reproducción de Saccharomycetes. Por ejemplo, a una temperatura de 32 grados, la tasa de reproducción de salvajes la levadura es 3 veces más y 8 veces más a una temperatura de 38 grados. Esta tasa de desarrollo bacteriano también aumenta el nivel acidez del ambiente en el que viven, lo que conduce a una disminución en el nivel de rendimiento de alcohol. El nivel de acidez del ambiente, en influye aún más en la actividad de la actividad vital de la levadura alcohólica. Iones de hidrógeno, pueden afectar la cáscara microorganismos Una determinada concentración puede aumentar o disminuir la capacidad del recubrimiento para atravesar sustancias del medio ambiente. Por lo tanto, el nivel de acidez del medio afecta directamente la tasa de producción de nutrientes por parte de la levadura. sustancias del puré, lo que afecta la actividad de las enzimas y la formación de vitaminas por parte de las bacterias. Además, el nivel de pH afecta y tipo de fermentación. Por lo tanto, si cambia el nivel de acidez hacia la alcalinidad, entonces el ambiente aumentará cantidad de glicerina. El nivel de acidez óptimo para la vida normal de la levadura es de 2 a 8. Para cultivar levadura, la mejor opción es mantener el pH entre 4,8 y 5. A niveles de pH más bajos, la levadura puede desarrollarse, aunque lentamente. El desarrollo de bacterias del ácido láctico a niveles inferiores a 4,8 se detiene por completo. Semejante una característica de la levadura de alcohol se puede utilizar para suprimir algunas bacterias en el mosto. Líquido artificialmente acidificar hasta un nivel aceptable, esperar un rato y volver a la normalidad.
Composición del medio óptimo para levadura espirituosa
La composición química afecta la cantidad de nutrientes necesarios para el funcionamiento normal de la levadura alcohólica. Depende de la calidad del medio nutritivo y de las condiciones en que se desarrolló la levadura y sus características fisiológicas. Si desmontamos la composición química de una célula de levadura, consta de 47 % de carbono, 6,5 % de hidrógeno, 31 % oxígeno, 7,5% de nitrógeno y 1,5% de fósforo. Se pueden encontrar trazas menores de otros elementos: calcio, potasio, magnesio, sodio, azufre. Su número no supera el 0,5% de la masa total. También en algunas levaduras puede haber residuos de hierro, cobre o zinc.
La levadura alcohólica prensada contiene casi un 75% de agua y el resto de materia seca. General la humedad de la composición afecta la proporción de la cantidad de humedad intracelular e intercelular. Es decir, la extracción de agua de La composición de la levadura de alcohol en su conjunto no afecta su viabilidad a temperaturas dentro de los 50 grados.
Las partes secas de la levadura son 25% orgánicas: 13% proteína, 6% glucógeno, 2% grasa, 2% celulosa. También la levadura tiene hasta un 5 % de cenizas.
Detalles sobre la composición del medio de levadura:
- Ardillas
La proteína cruda en la levadura es aproximadamente el 50 %, cierto en la región del 45 % de la cantidad total de proteínas. De este modo, en la composición de la proteína cruda, puede encontrar todos los compuestos de nitrógeno y ácidos nucleicos en forma de purina y pirimidina aminoácidos.
- Glucógeno
En los casos en que no hay sustancias necesarias para la levadura en el medio nutritivo, el glucógeno se convierte en alcohol o dióxido carbono.
- Trehalosa
La trehalosa se encuentra en la célula junto con el glucógeno, ya que es un carbono bastante móvil, que se considera reserva y es un elemento para asegurar la resistencia de la levadura, que se utiliza para panaderías. El número de tales el carbono en la célula de levadura aumenta dependiendo de la disminución de nitrógeno en el medio ambiente o cambios en el nivel de ácido entornos por debajo de 4.5.
- Grasas
Los ácidos oleico, linoleico y palmítico actúan como grasas en la levadura alcohólica.
- Ceniza
Representados como óxidos básicos.
- Fósforo
El elemento se encuentra en forma de fosfatos orgánicos o inorgánicos. Estas partes son parte de las moléculas nucleicas. ácidos, coenzimas y tiamina, es decir, trazas de fósforo se pueden encontrar en las sustancias nucleares de las células. El elemento es importante durante paso de varios procesos energéticos en las células de levadura.
- Azufre
El azufre en la levadura alcohólica está presente en la composición de aminoácidos y vitaminas. También se puede encontrar en enzimas. como grupos sulfuro y tiol.
- Hierro
El hierro participa en el trabajo de enzimas importantes, como la zimogenasa y la pirofosfatasa, y también se encuentra en enzimas que son responsables de la respiración celular.
- Magnesio
El magnesio es responsable de la activación de la fosfatasa y la enolasa en la levadura alcohólica. Los iones de un elemento químico efectivamente hacer frente a la conservación de la actividad de ciertas enzimas durante un aumento de la temperatura. Además, el magnesio ayuda Procesamiento más rápido de la glucosa por la levadura: cuanto más alta es la glucosa en el hábitat de la levadura, más eficazmente se enfrenta el magnesio esta tarea. El medio nutritivo óptimo debe estar en la región de 0,05% de magnesio. De alguna manera, con la ayuda del magnesio. es posible regular el proceso de fermentación ajustando la cantidad de iones en el medio.
- Potasio
El elemento es necesario para dos funciones: nutritiva y para la propagación de la levadura alcohólica. El potasio participa en proceso oxidativo y el proceso de glucólisis. Por lo tanto, de hecho, el potasio ayuda a regular y estimular el movimiento. fósforo dentro de la célula de levadura.
- Calcio
El calcio es utilizado por la levadura para activar procesos en el microorganismo. Los iones de calcio se unen al ATP e inhiben algunas enzimas de levadura. Un aumento en la cantidad de iones de calcio inhibe la reproducción de la levadura, reduce la posibilidad acumular glucógeno en la levadura y aumentar el porcentaje de esteroles. En números, calcio hasta 40 mg por 1 litro de líquido para levadura aumenta la capacidad de la levadura para multiplicarse. Un número mayor inhibe la reproducción.
- Otroelementos
Los oligoelementos también participan activamente en el proceso de reproducción de la levadura, así como en el apoyo de los actividad vital. De hecho, los oligoelementos se incluyen en todas las formulaciones de enzimas, vitaminas u otros compuestos que participar en la síntesis. Además, los microelementos pueden regular la velocidad, así como las características del flujo de ciertos otros procesos químicos en el medio ambiente. El cobalto ayuda a la levadura a multiplicarse, aumenta la cantidad de nitrógeno y sustancias nitrogenadas. en células de levadura. Aumenta la síntesis de sustancias vitamínicas, riboflavina, ácidos ascórbicos, etc. Oligoelementos entrar en compuestos con otras enzimas y elementos, lo que determina su efecto estimulante. Efecto la estimulación depende directamente de la calidad y fuerza de la conexión que ha surgido.
- Vitaminas y otras partículas
Un factor igualmente importante para el desarrollo óptimo de la levadura alcohólica, así como una fermentación eficaz, son vitaminas que se utilizan como cofactores en enzimas. Por sí sola, la levadura puede sintetizar casi todas las vitaminas. La excepción es la biotina. Debe ser en un medio nutritivo.
Entre otras partículas, se pueden distinguir los ácidos grasos, que afectan el crecimiento de la levadura. La más estimulante es ácido oleico con 18 átomos de carbono. Sin embargo, la concentración de ácido en el medio nutritivo no debe ser grande, en rango de hasta 0,5 mg/ml. una mayor concentración de ácido oleico, por el contrario, ralentiza el crecimiento de microorganismos.
Nutrición y fuentes de levadura alcohólica
La levadura alcohólica se alimenta de forma exógena y endógena. Durante la nutrición exógena, el microorganismo recibe nutrientes del medio ambiente. La nutrición endógena implica el uso de sustancias de reserva que han sido acumulado antes. Este método se "lanza" cuando la célula se está muriendo de hambre. Empieza a consumir glucógeno. lípidos de trehalosa, etc.
Nutrición de carbono de la levadura alcohólica.
El carbono es un elemento bastante importante para la levadura alcohólica. Lo usan para varios compuestos orgánicos. Por ejemplo, para glucosa, manosa, fructosa o galactosa. También es importante tener en cuenta el orden en que la célula de levadura consume fuentes de carbono. Principalmente, la levadura consume glucosa y fructosa. carrera de levadura afecta la secuencia de consumo de ácidos grasos por la levadura. Esta secuencia también se ve afectada por la composición. ácidos grasos. El ácido acético es absorbido por las células junto con la glucosa. La tendencia de absorción de carbono está en línea con qué fuente afecta más la tasa de crecimiento celular.
Durante el cultivo continuo de células de levadura alcohólicas, quedan más carbonos en el hábitat de la levadura. EN en este caso, será absorbido por las células en último lugar.
La absorción de sustancias también depende del tipo de levadura. Las levaduras silvestres son buenas para utilizar galactosa y Cand. Clausseni no lo absorbe en absoluto.
Para que la levadura asimile normalmente la maltosa y la sacarosa, las enzimas inician el proceso de hidrólisis para neutralización de disacáridos en monosacáridos. Durante la transición de la levadura del estado anaeróbico al aeróbico, dejan de fermentar maltosa y glucosa, pero su actividad de sacarosa aumenta 3 veces. alcohol de maltosa la levadura comienza a consumirse solo después de que se agota la fructosa o la glucosa en el medio, pero se completa la fermentación maltosa todavía pasa durante la fase de crecimiento estacionario de la levadura de alcohol.
El ácido orgánico es igualmente importante durante los procesos de disimilación y síntesis. levadura, en Dependiendo de la especie o raza, los ácidos grasos se pueden utilizar como fuente de carbono. Por ejemplo, la levadura puede consumir ácidos acético, pirúvico, láctico, butírico y otros, si su concentración es normal. Estimular el crecimiento de la levadura de alcohol es también sales de potasio y ácidos con átomos de carbono en las moléculas. Pueden acelerar el proceso. crecimiento hasta 3 veces en comparación con otras moléculas ácidas.
Los ácidos grasos, que tienen una longitud de cadena de carbono promedio, prácticamente no son consumidos por la levadura alcohólica. Bajo las concentraciones de tales ácidos son aceptables para el medio nutritivo, sin embargo, las altas concentraciones pueden inhibir el crecimiento de microorganismos. Los ácidos con largas cadenas de carbono de 12 a 17 átomos por molécula se consumen dependiendo de qué tipo, género y raza de levadura.
Además, la levadura alcohólica puede utilizar productos del ciclo de Krebs como fuentes de carbono. A saber: El ácido fumárico, málico, cítrico, succínico y pirúvico pueden actuar como elementos para la nutrición del carbono.
Nutrición nitrogenada de la levadura alcohólica.
La levadura alcohólica puede consumir todos los aminoácidos que están en la composición de las proteínas de levadura debido a la inorgánica compuestos nitrogenados. Tipo de levadura Sacch. Cereviesiae es capaz de metabolizar solo dos formas de compuestos nitrogenados, y a saber, compuestos de amoníaco y compuestos de sustancias orgánicas. La levadura es capaz de absorber nitrógeno sulfatado, urea, fosfato amónico y sales amónicas de ácidos grasos. Si hay suficientes azúcares en el medio, las sales de amoníaco se utilizan únicamente para proporcionar a la célula suficiente nitrógeno. En el proceso de consumo de nitrógeno. la célula de levadura cambia la acidez del medio debido a la liberación de ácidos en el medio. La mejor levadura alcohólica se absorbe nitrógeno amoniacal.
Debe tenerse en cuenta que los aminoácidos en el medio ambiente son fuentes de carbono y nitrógeno al mismo tiempo. Nitrógeno se forma debido a la escisión de los grupos amino de los cetoácidos y es absorbido por las células de levadura. Los aminoácidos también pueden ser absorbido del medio nutritivo si contiene una cantidad suficiente de azúcar, así como un conjunto completo de estos ácidos. Este matiz le permite reducir el consumo de azúcar para alimentar la levadura de alcohol y aumentar significativamente el rendimiento de alcohol durante el tiempo del proceso de fermentación. El mismo proceso garantiza la síntesis de proteínas, así como de enzimas, incluidas las que ya están están presentes en la celda.
El nitrógeno orgánico solo puede ser consumido por la levadura si hay una cantidad suficiente de vitaminas, es decir, el biotipo, tiamina y piridoxina. Colina, purina, betaína, así como otros compuestos nitrogenados de tipo similar, la levadura no es capaz de digerir. Los péptidos se digieren parcialmente. Su consumo depende de la complejidad del elemento: a medida que aumenta la complejidad, la absorción se reduce considerablemente. La cantidad permitida de péptidos asegura la absorción de aminoácidos.
La cantidad de nitrógeno en la levadura puede decirle bajo qué condiciones se cultivaron las células y qué condiciones fisiológicas su estado actual. El contenido de nitrógeno en las células también depende de la cantidad de nutrientes que se introducen adicionalmente y según el tipo/raza de la levadura. En general, la cantidad de nitrógeno en la levadura oscila entre el 7 y el 10 % por unidad. materia seca.
Nutrición fosfórica de levadura alcohólica.
El ambiente anaeróbico asegura la absorción de fósforo por parte de la levadura en el período inicial de fermentación. Su consumo durante este período Constituye del 80 al 90% del contenido total de la levadura. Las células jóvenes que proliferan activamente tienen más fósforo en la composición en comparación con las células más antiguas. La tendencia es claramente visible en la materia seca de las mezclas: en las primeras 6 horas de fermentación de la levadura alcohólica se observa un 2% de fósforo, cuando al final de la fermentación ronda el 1%.
En un entorno con materias primas de almidón, existen compuestos que contienen fósforo necesarios para la levadura de alcohol. En otros entornos nutrición, es necesario añadir ácido fosfórico para el curso normal de la fermentación.
Otros factores que afectan a la reproducción de la levadura alcohólica
Además de los parámetros descritos anteriormente, la presión osmótica en la célula afecta la tasa de reproducción de la levadura microorganismo y su entorno. Con el aumento de la presión, la tasa de reproducción también aumenta.
Es posible estimular el crecimiento adicional de levadura alcohólica exponiéndola a ultrasonido. Después de dicha el tratamiento en levadura aumenta varias veces la actividad de la invertasa. Para levadura de panadería, ultrasonido también afecta con bastante eficacia. Durante una hora de tal exposición, es posible aumentar la fuerza de elevación de la levadura en un 15-18% y aumentar ellos la cantidad de ergosterol en un 45-60%. La eficacia de la exposición depende de la frecuencia de los ultrasonidos.
La levadura de vino muestra los mejores resultados de fermentación bajo la influencia de los rayos Y. Asimismo, en virtud de dicho procesamiento la levadura para hornear aumenta la actividad de la maltasa. Sin embargo, si la levadura se irradia durante mucho tiempo con luz ultravioleta rayos, luego pierden sus capacidades, es decir, dejan de sintetizar leucina o isoleucina. Debido a tal experimentos, es posible obtener células mutadas que no pueden secretar alcohol isobutílico e isoamílico. En levadura para hornear los rayos ultravioleta actúan de manera diferente: aumentan varias veces su actividad de maltasa.
Las soluciones alcalinas débiles, así como los alcoholes o los ésteres, afectan negativamente a las células de levadura al disolverlas sustancias lipídicas. Por lo tanto, el alcohol con un volumen relativamente pequeño en el medio nutritivo puede ralentizar el crecimiento de la levadura. Pero, si se proporciona suficiente medio nutritivo, la levadura puede multiplicarse. y alta concentración de alcohol. Incluso con una proporción de 10% de alcohol, la levadura sigue fermentando azúcar porque la reproducción y el desarrollo de las células depende de la cantidad de nutrientes en el puré, y no de la cantidad de alcohol que contiene. Para para nivelar la influencia del alcohol en la composición de la levadura, existe un esquema desarrollado que fermenta la composición al vacío.
La formalina y las sales de metales pesados afectan negativamente la actividad vital de la levadura. Incluso la parte más pequeña de estos sustancias en la composición reduce la tasa de desarrollo y reproducción de la levadura de alcohol. Además, estropean el hábitat de levadura de ácido sulfuroso, nitroso y fluorhídrico. Pequeñas concentraciones de sustancias reducen el crecimiento celular, así como degradan significativamente su calidad y elevación.
El ácido sulfúrico en volúmenes de 0,35 a 0,6 % no afecta la viabilidad de las células de levadura en las etapas iniciales. Después días de levadura en esta composición, muere aproximadamente el 2% de los individuos. Las bacterias lácticas en la composición con esta consistencia mueren después de 2 horas, y si la composición de la solución aumenta al 0,5%, todas las bacterias mueren en 2 horas. La levadura salvaje es más resistente. y puede soportar una solución con una proporción de ácido sulfúrico al 1,3% durante más de dos horas.
Los ácidos orgánicos de tipo libre inhiben la levadura con más eficacia que las sales. Incluso pequeñas concentraciones de ácidos pueden suprimir la vida normal de la levadura, así como acelerar su muerte. Los ácidos butírico y caproico tienen el efecto más fuerte. Se observa un aumento en el efecto de supresión de los ácidos a partir de una disminución de la acidez del medio a 4 puntos. Dentro de un día de esto efecto, se pueden observar muchas células de levadura plasmolizadas.
Es posible reducir la capacidad de reproducción de la levadura sin aumentar el número de células muertas debido al ácido fórmico. Además, puedes usar ácido acético, que tiene un efecto más débil.
Ácido butírico (0,045 %), ácido caproico (0,055 %), ácido fórmico (0,09 %), ácido propiónico (0,12 %) y El ácido acético (0,45%) puede reducir el rendimiento de alcohol si se fermenta un medio sintético con una composición de sacarosa del 13%. La disminución se observa sólo si se utiliza levadura de raza B o I, las razas G - 176 y G - 202 funcionan normalmente. Semejante concentraciones de ácido se pueden encontrar en la melaza, pero en esta solución hay menos ácidos orgánicos, y fórmico y el ácido propiónico a veces no alcanza los niveles deseados.
El ácido butírico y caproico bloquea la fermentación e inhibe la liberación de alcoholes en levaduras de todas las razas.
La plata o el cobre en ciertas cantidades pueden matar la levadura. En cantidades extremadamente pequeñas, los metales pesados inhiben desarrollo celular. El efecto de los metales sobre la levadura depende principalmente de la composición de todo el medio, su nivel de acidez, temperatura o el número de células por gramo de masa. Por ejemplo, el cobre puede ser más agresivo para la levadura en ácidos ambientes, y la plata se manifiesta en soluciones de amoníaco.
El furfural en el hábitat de la levadura ralentiza la reproducción celular al reducir la cantidad de brotes de levadura, así como su tamaños Pequeñas concentraciones de este elemento en los hábitats reducen la actividad de maltasa y zimasa de las células. microorganismos.
El sulfanol como elemento inhibe la levadura, pero afecta negativamente a las bacterias del ácido láctico. cloro a su vez destruye las sustancias orgánicas por oxidación.
Los iones Ca, Mg, Fe en una cantidad mayor destruyen la capa de agua de la levadura. Así, se hace posible aglutinación de la levadura, que también crea una carga eléctrica en la superficie de las células de levadura.
La levadura en sí tiene un potencial electrocinético negativo. Por lo tanto, se adsorben en la superficie. elementos - melanoidinas, que ya tienen un valor potencial positivo. Si bajas la acidez del ambiente levadura, aumenta el potencial de los elementos, lo que también aumenta los procesos de adsorción de las células de levadura. Un gran número de las melanoidinas afectan negativamente a las células, las tiñen de oscuro e inhiben la actividad vital hasta la muerte células. La actividad enzimática y la actividad de invertasa y catalasa también disminuyen. La presencia en el ambiente de un elemento en por encima de los límites normales reduce la población de levadura a la mitad en menos de un día. Tenga en cuenta que estos elementos pueden aparecen en el medio ambiente después de hervir las materias primas que contienen almidón.
Si la acidez del agua de lavado es normal, entonces los tintes de la célula de levadura no se pueden desorber. normal se considera el indicador 3. La desorción comienza a partir del nivel de pH 9.
La cisteína, el glutatión y otros compuestos de sulfhidrilo pueden activar ciertas enzimas en las células de levadura. Ayudan a iniciar la fermentación, y también activan y regulan el trabajo de las enzimas. Es importante para la normalidad. actividad vital y metabolismo en las células de levadura.
Los compuestos de sulfhidrilo son participantes extremadamente importantes en la transferencia de electrones a través del citocromo. Glutatión y cisteína promover una fermentación alcohólica más rápida debido a las enzimas tioles que se observan durante la oxidación Sáhara. Pero, este método no es efectivo en términos de precio, los elementos son bastante caros. En la práctica, se utiliza levadura autopolizar.
El proceso de fermentación y respiración de una célula de levadura.
Descomposición anaeróbica de los carbohidratos.
En condiciones anaeróbicas, la disimilación enzimática de los carbonos se produce con una importante liberación de energía. Además, conduce a la liberación de productos de oxidación incompleta, lo que se denomina fermentación.
Durante el proceso de fermentación, los compuestos orgánicos actúan como aceptores de carbono. El oxígeno en estos procesos no participa, y los compuestos aparecen como resultado de la oxidación.
La figura muestra un diagrama detallado de todos los procesos químicos que se observan durante la fermentación de la glucosa.
1) En primer lugar, se produce la formación de ésteres de fosfato de azúcares. La enzima hexocinasa y el ácido adenílico, que se consideran donantes de ácido fosfórico, convierten la glucosa en glucopiranosa-6-fosfato. Grupo fósforo de ATP a glucosa transportado por el proceso de catálisis por hexoquinasa. El resto del ácido fosfórico luego se une en el sitio del sexto átomo. carbón. El magnesio activa la acción de la enzima. Por el mismo principio, se lleva a cabo la conversión de fructosa y manosa, y la reacción de la glucosa es responsable de la velocidad de toda la fermentación.
2) Luego, el fosfato resultante sufre procesos de isomerización debido a la enzima glucosa fosfato - isomerasa. Reacción reversible, dando como resultado fructosa - 6 - fosfato.
3) El elemento resultante se ve afectado por la enzima fosfofructopnasa. Así que el residuo de ácido fosfórico se une en lugar del primer átomo de carbono ya expensas del ATP obtenemos un nuevo elemento - fructosa - 1.6 - difosfato. La reacción de transformación no es reversible, y la molécula de azúcar pasa al estado lábil de la forma oxo y queda lista para mayor exposición y transformación debido a una disminución en la fuerza del enlace entre 3 y 4 átomos de carbono.
4) la enzima aldolasa inicia el proceso de descomposición de la fructosa 1,6 difosfato en dos partes de fosfotriosa: 3-fosfoglicerol aldehído y fosfodioxiacetona. Esta reacción es reversible.
5) Se inicia el proceso de isomerización entre las fosfotriosas obtenidas debido a la catálisis de la enzima triosa fosfato isomerasa.
6) Durante el período de inducción hasta la formación de acetaldehído, comienza la reacción de dismutación entre moléculas aldehído. Es iniciado por la enzima aldehído mutasa emparejada con una molécula de agua. Una molécula de fosfogliceraldehído se restaura como resultado y recibe fosfoglicerol. La segunda molécula se oxida y forma 3 fosfoglicerol ácido. El fosfoglicerol no participa en otras reacciones y es un subproducto de la fermentación con la liberación alcohol.
La oxidación adicional del ácido 3 fosfoglicérico se lleva a cabo de forma compleja. En primer lugar, se convierte en 1,3-difosfogliceraldehído, que se une a los restos de ácidos fosfóricos inorgánicos. Entonces la enzima la triosa fosfato deshidrogenasa actúa sobre el aldehído resultante y lo oxida a ácido 1,3-difosfoglicrico.
7) la fosfotransferasa participa en la reacción del residuo de ácido fosfórico, en la que permanece el enlace macroérgico y transmitida por el ácido 1,3-difosfoglicérico. La energía liberada durante la oxidación de un aldehído se acumula en ATP.
8) La enzima fosfogliceromutasa afecta el resultado y el ácido se presta a la isomerización a ácido 2-fosfoglicérico.
9) Como resultado, después de la distribución de energía dentro de las moléculas, el ácido 2-fosfoglicérico se convierte en ácido fosfoenolpirúvico. La reacción es catalizada por enolasa, que es activada por iones de magnesio. Para Para maximizar el efecto de la enolasa es necesario conseguir una acidez del medio de 5,2 a 5,5 puntos. Otro parámetros causan la agregación de moléculas de enolasa.
10) la fosfotransferasa y el potasio contribuyen a la transferencia del residuo de ácido fosfórico al ADP y la energía de la reacción se acumula en ATP.
11) El resultado en forma de ácido enolpiroico se convierte en una forma ceto estable.
12) La carboxilasa actúa sobre el ácido pirúvico y separa el dióxido de carbono, lo que permite convertirlo acetaldehído.
13) La alcohol deshidrogenasa inicia la transferencia de hidrógeno al acetaldehído, que precede a la formación del etilo deseado. alcohol, y también regenera NAD.
Descomposición aeróbica de carbohidratos
La descomposición de los carbohidratos en condiciones aeróbicas es casi la misma que en condiciones anaeróbicas. La diferencia es que la educación El ácido pirúvico se lleva a cabo por su oxidación completa a dióxido de carbono y agua en el ciclo tricarboxílico. ácidos. Este ciclo implica el flujo secuencial de los procesos de oxidación y reducción, que transferir hidrógeno a oxígeno molecular, que se considera el último aceptor. La transferencia es posible gracias a moléculas - portadores, que también forman la cadena de respiración celular. Esquema de reacciones de elementos químicos durante La descomposición aeróbica de la glucosa se muestra a continuación.
El catabolismo de la glucosa forma dos moléculas de ácido pirúvico que necesitamos. Al comienzo de todos los procesos, la primera molécula sufre descarboxilación. Como resultado de este proceso obtenemos ácido acético activado.
CH3 CO COOH + COASH + OVER — CH3-CO ~ CoASH + NAD H2 + CO2
La segunda molécula de ácido se presta a la enzima piruvato carboxilasa. Como resultado, se condensa con moléculas dióxido de carbono. Como resultado de la reacción, obtenemos ácido oxalacético.
CH3 CO COOH + CO2 + ATP ↔ HOOC CH2 CO COOH + ADP + F
El ácido oxaloacético se puede obtener a partir del ácido málico.
Todo el ciclo de los ácidos tricarboxílicos implica el comienzo con la reacción de condensación del acetil - CoA junto con la molécula ácido oxaloacético u oxaloacetato. El catalizador enzimático en esta reacción es la citrato sintasa. Como resultado reacción, obtenemos ácido cítrico, así como coenzima A del tipo libre.
Las reacciones posteriores se muestran en el diagrama. Uno de esos recambios de la molécula de ácido pirúvico implica unión de tres moléculas de agua a él y liberación de H2 con moléculas de CO2. La ecuación se ve así:
CH3 CO COOH + ZH2O — > ZC02+ 10 N.
No solo los carbohidratos se descomponen en el ciclo del ácido tricarboxílico. TCA también promueve la descomposición de ácidos grasos y aminoácidos.
Las degradaciones anaeróbicas y aeróbicas proporcionan a la levadura la cantidad de energía que necesitan y también proporcionan síntesis normal de bioelementos. Por ejemplo, el ácido oxaloacético y a-cetoglutárico son aptos para el proceso. reducción por aminación y transaminación, lo que permite obtener aspártico y glutamina ácido. En general, la preparación de ácido aspártico es posible a partir de ácido fumárico. La preparación de estos ácidos es un paso importante lugar durante la síntesis de proteínas a partir de carbohidratos. Para obtener la biomasa deseada, las células de levadura de alcohol también interactúan con otros elementos Por ejemplo, las células pueden elegir una vía anaplerótica, en particular la vía de las pentosas fosfato. estos elementos se considera que los elementos son los ancestros de los nucleótidos y los ácidos correspondientes.
La oxidación del azúcar tiene una cantidad mucho mayor de energía que se libera. Así, como resultado de la reacción existe la posibilidad de obtener más metabolitos que estén listos para futuras reacciones y sintéticos procesos. Debido a esto, la tasa de crecimiento y reproducción de las células de levadura aumenta notablemente, al igual que su biomasa.
Cantidad de azúcar consumida durante los procesos de fermentación biosintética.
La generación de levadura implica un proceso complejo que se basa en un cierto número de complejos reacciones químicas relacionadas. Calcule definitivamente cuántos nutrientes se necesitarán para generar levadura imposible. Por ello, se utilizan prácticas teóricamente aproximadas que nos permiten calcular el importe total biosíntesis y fermentación.
En base a la investigación, se ha comprobado que el azúcar es el más utilizado para producir levadura a partir de la melaza. Para En la elaboración de productos comerciales terminados se pierde aproximadamente el 64,6% del azúcar, teniendo en cuenta todas las pérdidas durante la fermentación. Para más fábricas modernas que se especializan en ciertos métodos, esta cifra es ligeramente inferior.
Durante la producción de levadura, se consumirá azúcar para obtener tres productos, a saber, la propia levadura, alcohol y dióxido de carbono. Para que el azúcar se use de la manera más eficiente posible, todos estos productos deben desecharse. Durante la fermentación alcohólica, el azúcar de la melaza se gasta casi sin pérdidas en la formación de los productos necesarios. El azúcar sin fermentar permanece en las melas en la región de 2-3%. Las pérdidas de azúcar en este proceso oscilan entre el 7 y el 12% de azúcar que se ha introducido en el proceso. Por lo tanto, el rendimiento neto de alcohol oscila entre el 88 y el 93 % del que se calculó teóricamente. La cantidad de glicerol que se forma a partir de la fermentación afecta la composición del nutriente. medio ambiente, así como sus indicadores físicos y químicos.
La cantidad de biomasa de células de levadura obtenida, así como la etapa de su vida activa depende de dirección del proceso de fermentación. De esto también depende el consumo de azúcar para la formación de biomasa. En el proceso de trabajar con puré casero maduro para obtener levadura de panadería trate de obtener la mayor cantidad de biomasa de levadura posible. Por ellos mismos la levadura puede ser refermentada, lo que aumenta la cantidad de biomasa sin sacrificar el consumo de azúcar. En usando levadura varias veces, su energía no disminuye, sino que aumenta. Intensidad de fermentación desde esto también aumenta, debido a más levadura de alcohol.
Se utiliza mucha azúcar para la respiración normal de las células de levadura durante la producción de levadura. En números, esto es aproximadamente 6 - 15% de la cantidad utilizada en general. Este flujo no es estable. puede depender de la concentración de azúcar en el medio nutritivo, así como la tasa de saturación de la composición con oxígeno, temperatura u otros indicadores. En base a esto, hay formas de aumentar la cantidad de alcohol obtenida durante el procesamiento de la composición.
Teóricamente, según las ecuaciones del trabajo de la levadura, el 66,7 % del carbono del azúcar se convierte en alcohol y el carbono restante se convierte en CO2 Parte. Por lo tanto, la cantidad de carbono que se destina a la construcción de biomasa y la respiración depende de la cantidad de carbono explícito. azúcar en el hábitat.
El aumento de la concentración de azúcar en el medio nutritivo de la levadura afecta a la cantidad de biomasa obtenida y reduce el rendimiento CO2 de la respiración de la levadura. Es decir, la fermentación con este enfoque es más económica.
Al bajar la temperatura del macerado se reduce el consumo de azúcar para la respiración de la levadura, y aumenta la intensidad de la oxidación reacciones afecta el rendimiento de la levadura.
Microorganismos que viven con la levadura
Durante el proceso de fermentación, es fundamental proteger la levadura de otros microorganismos no deseados que pueden interferir con el funcionamiento normal de la levadura. Estas pueden ser bacterias extrañas o razas silvestres de levadura que ingresan al medio de cultivo accidentalmente con agua, aire u otras materias primas. Después de entrar en el aparato, en el que ocurre la fermentación, los microorganismos extraños pueden acumularse y eventualmente desplazar el cultivo de levadura deseado. A Además, bacterias extrañas consumen parte del azúcar del macerado, lo que generalmente reduce la cantidad de alcohol final. Además, pueden sintetizar ácidos orgánicos extraños, enzimas y otros productos que conducen a charificación del medio, así como una disminución de las propiedades de la levadura. Como resultado, la cantidad de almidón aumenta en el puré y azúcar sin fermentar.
Microorganismos extraños en detalle
Bacterias del ácido láctico
En total, hay varios tipos de bacterias del ácido láctico, a saber, cilíndricas, en forma de varilla, esféricas, esféricos, Gram-positivos, inmóviles y no formadores de esporas. Bacterias del ácido láctico del tipo heterofermentativo y el ácido láctico dan lugar a ácidos volátiles, alcohol e hidrógeno.
Las bacterias del ácido láctico crecen mejor a una temperatura de 20 a 30 grados. bacterias termófilas del ácido láctico crecen mejor a temperaturas 20 grados más altas. Al mismo tiempo, al igual que otros microorganismos, las bacterias del ácido láctico perecen a temperaturas de 70 a 75 grados.
Los grupos de bacterias más comunes son: Lacto. bacilo plantarum, Lact. breve, Lact. fermentii, Leuconostoc mesenterioides, leuc. aglutinantes. Las bacterias con el nombre específico Leuconostoc mesenterioides se enmarcan en una cápsula mucosa que les permite soportar altas temperaturas y exposición a ácidos. En un ambiente líquido, ellos morir a una temperatura de 112 grados en 20 minutos. En una solución de ácido sulfúrico, pueden vivir una hora. Leuc. Los aglutinantes pueden adherirse a la levadura y también unir sus células.
Bacterias acéticas
Las bacterias acéticas se presentan como individuos gramnegativos, en forma de bastón o no formadores de esporas, que son exclusivamente Células aeróbicas que viven en un ambiente parecido a una levadura. Las bacterias acéticas pueden actuar como un agente oxidante en alcohol y puede resultar en ácido acético. De manera similar, el ácido propiónico se obtiene a partir del alcohol propílico. ácido, de alcohol butílico - butírico. Algunos tipos de bacterias también pueden afectar la glucosa al producir ácido glucónico o xilosa, produciendo ácido xilónico. Sin embargo, el alcohol etílico ordinario se considera el principal medio de vida para estas bacterias. Las especies más comunes son: Acetobacter aceti, Acet. Pasteurianio, Acet. oxydans. Estos son individuos en forma de varilla de hasta 3 micras. A veces, están conectados en cadenas. Viven en un ambiente de 20 a 35 grados. El primer tipo de bacteria puede soportar una concentración de alcohol de hasta el 11%. Las levaduras ralentizan su crecimiento y desarrollo si el número de tales bacterias, así como sus productos metabólicos, aumenta.
Bacterias del ácido butírico.
Las bacterias del ácido butírico se presentan en forma de bastones grandes y móviles de hasta 10 micras de largo. son controvertidos y exclusivamente anaeróbico. Las esporas de dichas bacterias se presentan en forma de cilindros o elipses. Además del ácido butírico, oxidados, pueden producir acético, láctico o caproico, pero en cantidades más pequeñas. Además, es posible producción de alcohol etílico o butílico. Esta fermentación se difunde bien en estaciones de bombeo, tuberías o lugares ocultos similares a las condiciones. La temperatura para la vida normal es de 30 a 40 grados. Acidez hasta 4,9 puntos. Las bacterias del ácido butírico no se desarrollan en otros entornos.
No es aceptable observar bacterias del ácido butírico durante la producción de alcohol, ya que el ácido que producen inhibe el funcionamiento normal de la levadura.
Poner bacterias
Las bacterias de la putrefacción son tipos de bacterias que se encargan de la descomposición de las sustancias proteicas. Puede vivir tanto en aeróbico como y en condiciones anaeróbicas. En condiciones aeróbicas, son capaces de mineralizar completamente la proteína a dióxido de carbono. EN Los anaeróbicos acumulan en el ambiente sustancias tóxicas, así como otros compuestos orgánicos. Las bacterias se mueven bien resistente a altas temperaturas, y también forma esporas. La temperatura normal oscila entre 36 y 50 Grados celcius. Los anaerobios incluyen E. coli y Proteus vulgaris. A Aerobes Clostr. Putrificum y Clostr. esporógenos.
Las bacterias putrefactas tienen un efecto particularmente negativo sobre la levadura de razas de panadería. Reducen significativamente su vida útil. Algunas bacterias putrefactas pueden formar nitritos, lo que ralentiza notablemente la reproducción de la levadura.
Levaduras que se consideran peligrosas para la producción de alcohol. Consumen muchas veces más que la levadura de azúcar ordinaria, con mientras libera poco alcohol. La levadura cultural no echa raíces bien con las células salvajes. Muchos tipos de levadura salvaje se convierten azúcar en org. Los ácidos, y también oxidan el alcohol.
Microflora de agua y aire.
El agua utilizada para preparar el hábitat no debe contener más de 100 bacterias por mililitro. Las grandes destilerías utilizan agua de reservorios con microorganismos de las siguientes especies: Esch. coli, Esch. freundi (Bact citrovorus), Klebsiella aerogenes, Acrobacter cloacae, Bac. Subtilis, Bac. Mesentérico, Pseudomonas no liguefaciens.
Sin embargo, un mililitro de esa agua puede contener muchas bacterias ácidas. Por lo tanto, se preclora para para estabilizar el número de microorganismos. En este caso, hipoclorito de sodio, lejía o hipoclorito de calcio Un litro de esa agua requiere hasta 40 mg de cloro activo. Después de la desinfección, el agua utilizado con fines tecnológicos. A veces se puede usar diclorantina. Este producto no es tóxico y contiene casi un 70% de cloro activo. Es fácilmente soluble en alcohol, así como en carbones clorados, mientras que es pobremente se disuelve en agua. Si el cloro activo en el agua permanece en un nivel de hasta 20 mg/l, las bacterias formadoras de esporas no mueren. Así, el resultado es aún más alcohol debido a la mejora de la fermentación alcohólica.
El aire también se puede limpiar, porque con él entra una gran cantidad de microorganismos en la composición, que afectar negativamente la producción de alcohol y las propiedades de la levadura de panadería. Talleres con levadura forrajera También se limpian las fábricas. Las bacterias de los siguientes tipos viven en el aire: Tú. Mesentérico, Vas. mycoides, Vas. megaterio, Tú. subtilis, bacterias del género Pseudomonas, sarcina (Sarcina lutea), esporas de moho del género Pennicilium y Aspergillus, hongos similares a levaduras del género Candida. A veces se encuentran bacterias del ácido láctico.
La purificación se produce debido a que los ventiladores aspiran aire de los lugares que están más alejados del suelo (a veces incluso sobre el techo de la fábrica). Después de eso, se les instalan filtros de aceite, que realizan la limpieza primaria. Las bombas de aire húmedo requieren la instalación de filtros en los conductos de aspiración. Los turbosoplantes requieren instalación filtros en las líneas de descarga.
A menudo se utilizan filtros Laik. El material del filtro es un tejido hidrofóbico. Aire con tal el filtro se puede limpiar durante 3 meses sin necesidad de cambiar el paño. La pureza del aire se mantiene dentro del 97 - 99%. Hay filtros que utilizan lana de vidrio como material filtrante.
Natural - Cultivo puro de levadura.
Naturalmente: un cultivo puro es una levadura que se puede cultivar en condiciones óptimas, bajo las cuales los microorganismos extraños se alimentan moderadamente con supresión del desarrollo.
La temperatura de crecimiento de los microorganismos y la levadura añadidos es casi la misma. Ella también corre con la temperatura. fermentación alcohólica normal, y por lo tanto el ambiente está regulado por ácido sulfúrico o láctico al cambiar el pH ambiente. Por supuesto, el pH no es tan agradable para la reproducción activa de la levadura, pero este enfoque le permite obtener cultivo microbiológicamente puro.