Ogólna charakterystyka drożdży
Saccharomyces cerevisiae to rodzaj drożdży alkoholowych. Podobnie jak wszystkie substancje tego typu, Saccharomyces cerevisiae są jednokomórkowymi mikroorganizmami z klasy ascomycete lub marsupial. Służą one do rozpoczęcia procesu fermentacji cukru i stopniowego przekształcania go w alkohol. Saccharomyces cerevisiae rozmnażają się przez pączkowanie. Jeśli mikroorganizmy żyją w środowisku skrajnie pozbawionym składników odżywczych, mogą rozmnażać się przez tworzenie zarodników.
Mikroorganizmy Saccharomyces cerevisiae są zazwyczaj owalne lub wydłużone. Można też spotkać okazy owalne i elipsoidalne. Ich wielkość wynosi średnio od 6 do 11 µm i zależy bezpośrednio od gatunku drożdży oraz warunków, w jakich żyją. Objętość i długość komórki u drożdży wpływa na szybkość, z jaką mikroorganizm wchodzi w interakcje z pożywką. Dlatego im większa jest objętość i powierzchnia komórki drożdży, tym szybsza i intensywniejsza jest jej aktywność życiowa.
Sama komórka drożdży składa się z otoczki, w której znajdują się pozostałe części ciała drożdży: cytoplazma i jądro. Wewnętrzna część błony drożdży ma postać białek, fosfolipidów i lipidów, natomiast zewnętrzna część ma w swojej strukturze polisacharydy i śladowe ilości chityny. Powłoka przede wszystkim reguluje wszystkie inne części ciała drożdży, a także umożliwia drożdżom wchłanianie niektórych substancji.
|
|
Rys. Mikrograf elektronowy komórki drożdży:
|
Cytoplazma drożdży ma strukturę lepką. Cecha ta jest charakterystyczna dla drożdży ze względu na znajdujące się u jej podstawy substancje białkowe. Oprócz białek w cytoplazmie znajdują się rybozonukleoproteiny, lipidy i węglowodany. W cytoplazmie znajduje się również dużo wody, która umożliwia zachodzenie ważnych procesów enzymatycznych. Młode komórki charakteryzują się jednorodną cytoplazmą. Wraz ze starzeniem się w komórkach drożdżowych pojawia się jednolita ziarnistość, a także wakuole i obszary tłuszczowe.
Chondriosomy czy mitochondria w Saccharomyces cerevisiae są przedstawione jako ziarniste twory lub filamenty. Te części komórki są odpowiedzialne za gromadzenie składników odżywczych, które po wejściu do komórki ulegają specjalnym procesom szybkiego przepływu w celu dalszych przemian. Mitochondria odpowiadają również za aktywację aminokwasów, co jest możliwe tylko podczas syntezy białek lub innych związków.
Rybosomy Saccharomyces cerevisiae są przedstawione jako specjalne ziarniste inkluzje. Składają się one z lipoidów, białek i RNA. Te ostatnie odpowiadają za syntezę białek i aktywację aminokwasów, które pochodzą z układu mitochondrialnego.
Jądro komórkowe Saccharomyces cerevisiae jest ciałem o kształcie kuli lub owalu. Otoczone jest ze wszystkich stron cytoplazmą, która nie rozpuszcza go. W jądrze znajduje się DNA i DKNP. Ponadto w jądrze znajduje się duża ilość RNA. DNA w drożdżach odpowiada za gromadzenie i przekazywanie w spadku informacji o mikroorganizmie.
Kolejną obowiązkową częścią Saccharomyces cerevisiae jest wakuola. Wakuole to specjalne skupiska, które tworzą się w plazmie podczas starzenia się komórki drożdży. Od cytoplazmy oddziela je specjalna otoczka - błona wakuolarna, która składa się z białek i lipidów. Kształt wakuoli ulega ciągłym zmianom i zależy od ruchu i stężenia cytoplazmy. Młode komórki drożdży mają wakuole w postaci szeregu małych skupisk. W starszych komórkach wakuole prezentują się jako jedno duże skupisko. Wakuole są odpowiedzialne za powstawanie związków, które ulegają fermentacji, jak również za powstawanie produktów odpadowych. Młode komórki Saccharomyces cerevisiae prawie nie posiadają skupisk tłuszczowych. Niektóre starsze komórki mają małe plamki elementów tłuszczowych. Starsze komórki mają tłuszcz zgromadzony w dużych kroplach.
Zmagazynowanym składnikiem odżywczym dla Saccharomyces cerevisiae jest glikogen. Jest to substancja z grupy polisacharydów, która strukturalnie jest podobna do amylopektyny. Gromadzi się on w podłożach bogatych w cukier podczas hodowli drożdży alkoholowych. Gdy brakuje cukru, glikogen jest szybko zużywany. Dojrzałe komórki mają około 40% glikogenu. Młode osobniki nie mają prawie wcale tej substancji.
Wygląd komórek drożdży charakteryzuje ogólny stan organizmu. Poprzez barwienie można określić ilość glikogenu, a w konsekwencji stan fizjologiczny drożdży. W produkcji wykorzystywane są jednocześnie wszystkie stadia życiowe komórek drożdży: młode, dojrzałe, stare i martwe. Komórki dojrzałe są najbardziej wydajne energetycznie pod względem fermentacji.
Do produkcji alkoholu stosuje się tylko drożdże alkoholowe o odpowiednio wysokich właściwościach fermentacyjnych. Muszą być one beztlenowe, zdolne do szybkiego i całkowitego trawienia cukrów oraz muszą być dostatecznie odporne na produkty działalności własnej i innych mikroorganizmów. Ważne jest, aby drożdże tolerowały duże ilości soli i substancji stałych, które mogą być obecne w spirytusie.
Gorzelnie specjalizujące się w przerobie melasy rozpowszechniają drożdże rasy Ya. Dla piekarni stosuje się rasy Yal i V. Dobrze fermentują sacharozę, glukozę i fruktozę. Rafinoza jest trawiona tylko w 30%. Dlatego niedobór alkoholu w tej sytuacji jest dość duży. Każdy procent rafinozy podczas pełnego trawienia zwiększa wydajność alkoholu o 1,46%.
Aktywność fermentacyjną drożdży można zwiększyć. Jest to możliwe dzięki procesom mutagenezy lub hybrydyzacji. Aby uzyskać gatunki drożdży o zwiększonej aktywności fermentacyjnej, najlepszą metodą jest hybrydyzacja. Polega ona na krzyżowaniu dwóch rodzicielskich gatunków drożdży w celu uzyskania ras drożdży o z góry określonych, wybranych właściwościach. W ten sposób uzyskano szereg ważnych, efektywnych hybryd drożdżowych, które mają przewagę nad rasami drożdży Ya i V. Hybrydy te uzyskały specjalny enzym, a-galaktozydazę, który umożliwia całkowite trawienie rafinozy. Niektóre hybrydy drożdży uzyskały lepsze właściwości wypiekowe, a także zwiększoną funkcję generatywną. Hybryda 112 wykazała lepszą aktywność maltazy, ale jej akumulacja alkoholu jest mniejsza o 1% w porównaniu z drożdżami rasy V. Hybrydy 67 i 105 mają taką samą wydajność alkoholu jak rasa B, ale mają większą zdolność generatywną. Rasa G-67 ma większą tolerancję na środowisko o niższym pH. Produkuje więcej alkoholu, przy jednoczesnym zmniejszeniu zużycia sacharozy do produktów trzecich.
Podczas fermentacji brzeczki z surowców zawierających skrobię stosuje się drożdże rasy XII. Doskonale radzą sobie one z fermentacją fruktozy, sacharozy i maltozy, ale nie fermentują dekstryn. Dekstryny są hydrolizowane przez dekstrynazy zawarte w słodzie. W konsekwencji cały stopień trawienia brzeczki zawierającej skrobię zależy od szybkości hydrolizy dekstryn.
Optymalne siedlisko drożdży alkoholowych.
Drożdże alkoholowe żyją normalnie w swoistym środowisku, które ma określoną temperaturę, pH i skład chemiczny pożywki.
Jaka powinna być temperatura, a także pH wywaru?
Drożdże alkoholowe mogą dobrze żyć w różnych temperaturach. Jednak za najbardziej przyjemny dla nich uważa się zakres między 29 a 30 stopni Celsjusza. Bardzo wysokie lub niskie temperatury otoczenia hamują lub całkowicie neutralizują działanie drożdży. Maksymalna dopuszczalna temperatura dla drożdży to 38 stopni Celsjusza. Minimalna temperatura to 5 stopni Celsjusza. Inne temperatury nie są szczególnie przyjemne dla mikroorganizmów, a w temperaturze powyżej 50 stopni osobniki giną.
Warto mieć na uwadze, że normalna temperatura dla odpowiedniego i efektywnego rozwoju drożdży oraz temperatura, w której wykazują one najlepszą aktywność fermentacyjną nie powinny być takie same. Zdarzają się sytuacje, w których drożdże, które były hodowane w temperaturze 17-22 stopni Celsjusza mogą wykazywać większą wigor fermentacyjny niż inne drożdże. Jeśli utwór ten będzie fermentowany w temperaturze powyżej 30 stopni, może to mieć negatywny wpływ na jakość produktu. W celu utrzymania aktywności enzymatycznej, siły nośnej i stabilności drożdży lepiej jest utrzymywać temperaturę w granicach 28 - 29 stopni Celsjusza. Zaleca się fermentację płynów na bazie skrobi w zakresie temperatur 28 - 32 stopni Celsjusza.
Wzrost temperatury wpływa również na szybkość namnażania się dzikich drożdży i bakterii, która może być znacznie większa niż w przypadku sacharomyksów. Na przykład w temperaturze 32 stopni tempo namnażania dzikich drożdży jest 3 razy większe, a w temperaturze 38 stopni 8 razy większe. Takie tempo namnażania się bakterii zwiększa również poziom kwasowości środowiska, w którym żyją, co prowadzi do mniejszej wydajności alkoholu. Poziom kwasowości pożywki dodatkowo wpływa na aktywność drożdży alkoholowych. Jony wodoru, mogą wpływać na otoczkę mikroorganizmów. Określone stężenie może zwiększyć lub zmniejszyć zdolność otoczki do przepuszczania substancji z pożywki. Dlatego też poziom kwasowości pożywki, bezpośrednio wpływa na szybkość pozyskiwania przez drożdże substancji odżywczych z wywaru, co wpływa na aktywność enzymów i tworzenie witamin przez bakterię. Ponadto, poziom pH wpływa również na rodzaj fermentacji. I tak, jeśli przesuniemy poziom kwasowości w kierunku zasadowości, wzrośnie ilość glicerolu w pożywce. Poziom kwasowości od 2 do 8 jest uważany za optymalny dla normalnego życia drożdży. W przypadku hodowli drożdży najlepiej jest utrzymywać pH w przedziale od 4,8 do 5. Przy pH poniżej tego poziomu drożdże mogą się rozwijać, choć w wolniejszym tempie. Z kolei rozwój bakterii kwasu mlekowego zatrzymuje się całkowicie przy poziomie poniżej 4,8. Tę właściwość drożdży alkoholowych można wykorzystać do hamowania rozwoju niektórych bakterii w brzeczce. Płyn jest sztucznie zakwaszany do akceptowalnego poziomu, odczekiwany przez jakiś czas, a następnie przywracany do normalnego stanu.
Skład optymalnej pożywki dla drożdży alkoholowych
Skład chemiczny wpływa na to, ile składników odżywczych jest potrzebnych do normalnego życia drożdży alkoholowych. Zależy on od jakości pożywki i warunków, w jakich drożdże się rozwijały oraz ich cech fizjologicznych. Analizując skład chemiczny komórki drożdży, w 47% składa się ona z węgla, 6,5% z wodoru, 31% z tlenu, 7,5% z azotu i 1,5 z fosforu. W niewielkich ilościach mogą występować śladowe ilości innych pierwiastków, takich jak wapń, potas, magnez, sód i siarka. Ich ilość nie przekracza 0,5% całkowitej masy. Niektóre drożdże mogą zawierać również śladowe ilości żelaza, miedzi lub cynku.
Drożdże alkoholowe, które zostały sprasowane, zawierają prawie 75% wody i pozostałą część suchej masy. Całkowita wilgotność kompozycji wpływa na stosunek wilgotności wewnątrzkomórkowej do międzykomórkowej. Oznacza to, że usunięcie wody ze składu drożdży alkoholowych generalnie nie ma wpływu na ich żywotność w temperaturze w granicach 50 stopni.
W suchych częściach drożdży znajduje się 25% części organicznych: 13% białka, 6% glikogenu, 2% tłuszczu, 2% celulozy. Drożdże posiadają również do 5% popiołu.
Więcej o składzie podłoża drożdżowego:
- Białko
Białko surowe w drożdżach stanowi około 50%, prawdziwe w okolicach 45% wszystkich białek. Tak więc wszystkie związki azotowe i kwasy nukleinowe w postaci aminokwasów purynowych i pirymidynowych znajdują się w białku surowym.
- Glikogen
Glikogen jest przekształcany w alkohol lub dwutlenek węgla w przypadkach, gdy brakuje pożywki.
- Trehaloza
Trehaloza występuje w komórce razem z glikogenem, ponieważ jest to węgiel ruchomy, który jest traktowany jako rezerwa i jest elementem zapewniającym stabilność drożdży używanych w piekarniach. Ilość takiego węgla w komórce drożdży wzrasta wraz ze spadkiem azotu w podłożu lub zmianą poziomu kwasowości podłoża do wartości poniżej 4,5.
- Tłuszcze
Tłuszcze występujące w drożdżach alkoholowych to kwas oleinowy, kwas linolowy i kwas palmitynowy.
- Popiół
Występuje w postaci tlenków zasadowych.
- Fosfor
Pierwiastek ten występuje w postaci fosforanów organicznych lub nieorganicznych. Części te wchodzą w skład cząsteczek kwasów nukleinowych, koenzymów i tiaminy, to właśnie w substancjach jądrowych komórek można znaleźć śladowe ilości fosforu. Pierwiastek ten jest ważny podczas różnych procesów energetycznych w komórkach drożdży.
- Siarka.
Siarka w drożdżach alkoholowych jest obecna w aminokwasach i witaminach. Można ją również znaleźć w enzymach jako grupy siarczkowe i tiolowe.
- Żelazo
Żelazo bierze udział w pracy ważnych enzymów, takich jak zymogenaza i pirofosfataza; znajduje się również w enzymach odpowiedzialnych za oddychanie komórkowe.
- Magnez
Magnez jest odpowiedzialny za aktywację fosfatazy i enolazy w drożdżach alkoholowych. Jony tego pierwiastka chemicznego są skuteczne w zachowaniu aktywności niektórych enzymów podczas wzrostu temperatury. Ponadto magnez pomaga drożdżom szybciej przetwarzać glukozę: im wyższa glukoza w otoczeniu drożdży, tym skuteczniej magnez wykonuje to zadanie. Optymalna pożywka powinna mieć w okolicach 0,05% magnezu. W pewnym sensie magnez może być wykorzystywany do regulacji procesu fermentacji poprzez regulację ilości jonów w pożywce.
- Potas.
Pierwiastek ten jest niezbędny do pełnienia dwóch funkcji: odżywczej oraz do namnażania drożdży alkoholowych. Potas bierze udział w procesie oksydacyjnym oraz w procesie glikolizy. Dlatego potas faktycznie pomaga regulować i stymulować ruch fosforu wewnątrz komórki drożdży.
- Wapń
Wapń jest wykorzystywany przez drożdże do aktywacji procesów w mikroorganizmie. Jony wapnia wiążą się z ATP i hamują niektóre enzymy drożdży. Wzrost jonów wapnia hamuje rozmnażanie się drożdży, zmniejsza zdolność drożdży do gromadzenia glikogenu i zwiększa % steroli. W liczbach, wapń do 40 mg na 1 litr płynu drożdżowego zwiększa zdolność drożdży do rozmnażania. Wyższe ilości hamują rozmnażanie.
- Mikroelementy.
Mikroelementy biorą również aktywny udział w procesie namnażania się drożdży, jak również wspierają ich normalne funkcje życiowe. W rzeczywistości mikroelementy są częścią wszystkich enzymów, witamin lub innych związków, które biorą udział w syntezie. Ponadto pierwiastki śladowe mogą regulować szybkość, a także właściwości niektórych procesów chemicznych w środowisku. Kobalt pomaga drożdżom mnożyć się, zwiększa ilość azotu i substancji azotowych w komórkach drożdży. Zwiększa syntezę substancji witaminowych, ryboflawiny, kwasów askorbinowych itp. Mikroelementy wchodzą w związki z innymi enzymami i pierwiastkami, co jest przyczyną ich stymulującego działania. Efekt stymulujący zależy bezpośrednio od jakości i siły związku, który się utworzył.
- Witaminy i inne cząsteczki
Równie ważnymi czynnikami dla optymalnego rozwoju drożdży alkoholowych, jak i efektywnej fermentacji są witaminy, które są wykorzystywane jako kofaktory w enzymach. Same drożdże potrafią syntetyzować praktycznie wszystkie witaminy. Wyjątkiem jest biotyna. Musi ona koniecznie znaleźć się w pożywce.
Do innych cząsteczek należą kwasy tłuszczowe, które wpływają na wzrost drożdży. Najbardziej stymulujący jest m.in. kwas oleinowy o 18 atomach węgla. Jednak stężenie tego kwasu w pożywce powinno być niskie, w granicach Wyższe stężenie kwasu oleinowego, przeciwnie, hamuje wzrost mikroorganizmów.
Odżywianie drożdży alkoholowych i jego źródła
Drożdże alkoholowe odżywiają się egzogennie i endogennie. Podczas odżywiania egzogennego, mikroorganizm otrzymuje składniki odżywcze ze środowiska zewnętrznego. Żywienie endogenne polega na wykorzystaniu substancji rezerwowych, które zostały zgromadzone wcześniej. Uruchamia się ono w momencie głodzenia komórki. Zaczyna ona zużywać glikogen, trehalozę, lipidy itp..
Żywienie węglowe drożdży alkoholowych.
Węgiel jest dość ważnym pierwiastkiem dla drożdży alkoholowych. Wykorzystują go do produkcji różnych związków organicznych. Na przykład do glukozy, mannozy, fruktozy czy galaktozy. Ważne jest również to, w jakiej kolejności komórka drożdży zużywa źródła węgla. Przede wszystkim drożdże zużywają glukozę i fruktozę. Rasa drożdży wpływa na sekwencję, w której kwasy tłuszczowe są konsumowane przez drożdże. Na tę sekwencję wpływa również skład kwasów tłuszczowych. Kwas octowy jest absorbowany przez komórki wraz z glukozą. Trend pobierania węgla odpowiada temu, które źródło węgla ma największy wpływ na tempo wzrostu komórek.
Podczas ciągłej hodowli komórek drożdży alkoholowych więcej węgla pozostaje w środowisku drożdży. W tym przypadku będzie on przyswajany przez komórki jako ostatni.
Absorpcja substancji zależy również od gatunku drożdży. Dzikie drożdże dobrze wchłaniają galaktozę, natomiast drożdże z gatunku Cand. Clausseni pochłaniają ją całkowicie.
Aby drożdże mogły prawidłowo przyswoić maltozę i sacharozę, enzymy uruchamiają proces hydrolizy, który ma na celu neutralizację disacharydów do monosacharydów. Gdy drożdże przechodzą ze stanu beztlenowego do tlenowego, przestają trawić maltozę i glukozę, ale ich aktywność sacharozy wzrasta 3-krotnie. Drożdże alkoholowe zaczynają konsumować maltozę dopiero wtedy, gdy w pożywce zabraknie fruktozy lub glukozy, ale całkowite trawienie maltozy nadal ma miejsce podczas fazy wzrostu w stanie stacjonarnym.
Równie ważny podczas procesów dysymilacji i syntezy jest kwas organiczny. Drożdże, w zależności od gatunku lub rasy, mogą wykorzystywać kwasy tłuszczowe jako źródło węgla. Na przykład drożdże mogą spożywać kwasy: octowy, pirogronowy, mlekowy, masłowy i inne, jeśli ich stężenie jest normalne. Sole potasu i kwasy z atomami węgla w swoich cząsteczkach również stymulują wzrost drożdży alkoholowych. Mogą one przyspieszyć proces wzrostu nawet 3-krotnie w porównaniu z innymi cząsteczkami kwasów.
Kwasy tłuszczowe, które mają średnią długość łańcucha węglowego, są w niewielkim stopniu zużywane przez drożdże alkoholowe. Niskie stężenia tych kwasów są dopuszczalne w pożywce, ale wysokie stężenia mogą hamować wzrost mikroorganizmów. Kwasy o długich łańcuchach węglowych od 12 do 17 atomów w cząsteczkach są zużywane w zależności od rodzaju, gatunku i rasy drożdży.
Ponadto drożdże alkoholowe mogą wykorzystywać produkty cyklu Krebsa jako źródła węgla. Mianowicie, kwas fumarowy, kwas jabłkowy, kwas cytrynowy, kwas bursztynowy i kwas pirogronowy mogą działać jako elementy odżywiania węglowego.
Żywienie azotowe drożdży alkoholowych.
Drożdże alkoholowe mogą zużywać wszystkie aminokwasy, które znajdują się w białkach drożdży, kosztem nieorganicznych związków azotowych. Gatunek drożdży Sacch. Cereviesiae jest zdolny do przyswajania tylko dwóch form związków azotowych, a mianowicie związków amoniaku i związków organicznych. Drożdże są zdolne do przyswajania azotu siarczanowego, mocznika, fosforanu amonu i soli amonowych kwasów tłuszczowych. Jeżeli w pożywce znajduje się wystarczająca ilość cukrów, sole amoniaku są wykorzystywane tylko do dostarczenia komórce odpowiedniej ilości azotu. W miarę zużywania azotu przez komórkę drożdży zmienia się kwasowość pożywki poprzez uwalnianie do niej kwasów. Azot amoniakalny jest najlepiej przyswajany przez drożdże alkoholowe.
Warto mieć na uwadze, że aminokwasy w pożywce są zarówno źródłem węgla jak i azotu. Azot powstaje w wyniku rozszczepienia grup aminowych z ketokwasów i jest przyswajany przez komórki drożdży. Aminokwasy mogą być również przyswajane z pożywki, jeśli ma ona wystarczającą ilość cukru i pełne uzupełnienie tych kwasów. Taki niuans zmniejsza zużycie cukru do karmienia drożdży alkoholowych i znacznie zwiększa wydajność alkoholu podczas procesu fermentacji. Ten sam proces gwarantuje syntezę białek, a także enzymów, także tych już obecnych w komórce.
Azot organiczny może być zużywany przez drożdże tylko w obecności wystarczającej ilości witamin, a mianowicie biotyny, tiaminy i pirydoksyny. Cholina, puryny, betaina i inne związki azotowe podobnego typu nie mogą być przyswojone przez drożdże. Peptydy są częściowo trawione. Ich spożycie zależy od złożoności elementu: wraz ze wzrostem złożoności trawienie znacznie się zmniejsza. Dopuszczalna ilość peptydów zapewnia przyswajanie aminokwasów.
Ilość azotu w drożdżach może powiedzieć, w jakich warunkach komórki były hodowane i jaki jest ich stan fizjologiczny w danej chwili. Zawartość azotu w komórkach zależy również od ilości dodanych składników odżywczych oraz od gatunku drożdży. Ogólnie rzecz biorąc, ilość azotu w drożdżach waha się od 7 do 10% na jednostkę suchej masy.
Żywienie fosforem drożdży alkoholowych.
Środowisko beztlenowe zapewnia drożdżom wchłanianie fosforu w początkowym okresie fermentacji. Jego pobranie w tym okresie wynosi od 80 do 90% całkowitej zawartości w drożdżach. Młode komórki, które aktywnie się rozmnażają, mają w swoim składzie więcej fosforu niż komórki starsze. Tendencja ta jest wyraźnie widoczna w suchej masie mieszanek: w pierwszych 6 godzinach fermentacji alkoholowej drożdży obserwuje się 2% fosforu, gdy pod koniec fermentacji w okolicach 1%.
Pożywka skrobiowa posiada związki zawierające fosfor potrzebne dla drożdży alkoholowych. W pozostałych pożywkach należy dodać kwas ortofosforowy, aby fermentacja przebiegała normalnie.
Inne czynniki wpływające na rozmnażanie się drożdży alkoholowych
Oprócz opisanych powyżej parametrów, na szybkość rozmnażania drożdży wpływa ciśnienie osmotyczne panujące w komórce mikroorganizmu, jak również w jego środowisku. Wraz ze wzrostem ciśnienia wzrasta również tempo rozmnażania.
Dodatkowy wzrost drożdży alkoholowych można stymulować poprzez poddanie ich działaniu ultradźwięków. Po takim zabiegu aktywność inwertazy drożdży wzrasta kilkakrotnie. Na drożdże piekarnicze również dość skutecznie działają ultradźwięki. W ciągu godziny takiej ekspozycji możliwe jest zwiększenie siły nośnej drożdży o 15-18% oraz zwiększenie zawartości ergosterolu o 45-60%. Skuteczność zależy od częstotliwości ultradźwięków.
Drożdże winiarskie wykazują najlepsze wyniki fermentacji pod wpływem promieni Y. Również aktywność maltazy w drożdżach piekarskich wzrasta pod wpływem tego zabiegu. Jednakże, jeśli drożdże są wystawione na działanie promieni UV przez dłuższy czas, tracą swoją zdolność, a mianowicie przestają syntetyzować leucynę lub izoleucynę. Dzięki takim eksperymentom można uzyskać zmutowane komórki, które nie potrafią wydzielać alkoholu izobutylowego i izoamylowego. Na drożdże piekarskie światło ultrafioletowe działa w inny sposób: kilkakrotnie zwiększa aktywność maltazy.
Słabe roztwory alkaliczne oraz alkohole lub estry atakują negatywnie komórki drożdży poprzez rozpuszczanie ich substancji lipoidowych. Dlatego alkohol w stosunkowo niewielkiej ilości w pożywce może znacznie spowolnić namnażanie drożdży. Jeśli jednak dostarczona zostanie wystarczająca ilość pożywki, drożdże mogą namnażać się przy wysokich stężeniach alkoholu. Nawet przy 10% alkoholu drożdże będą nadal fermentować cukier, ponieważ wzrost i rozwój komórek zależy od ilości składników odżywczych w naparze, a nie od ilości zawartego w nim alkoholu. Aby zrównoważyć wpływ alkoholu zawartego w kompozycji na drożdże, istnieje skomplikowany schemat, który fermentuje kompozycję pod próżnią.
Na drożdże niekorzystnie wpływa formalina i sole metali ciężkich. Nawet najmniejszy udział tych substancji w składzie zmniejsza tempo rozwoju i rozmnażania drożdży alkoholowych. Kwas siarkowy, kwas azotowy i fluorowodór również niszczą siedlisko drożdży. Niskie stężenia tych substancji ograniczają wzrost komórek, a także znacznie pogarszają jakość komórek i ich zdolność do podnoszenia.
Kwas siarkowy w ilości od 0,35 do 0,6% nie miał w początkowym okresie wpływu na żywotność komórek drożdży. Po dobie działania drożdży w tym preparacie obumiera około 2% osobników. Bakterie mlekowe w mieszaninie o tej konsystencji giną po 2 godzinach, a jeśli zwiększymy skład roztworu do 0,5%, wszystkie bakterie zginą w ciągu 2 godzin. Dzikie drożdże są bardziej odporne i mogą wytrzymać roztwór 1,3% kwasu siarkowego przez ponad dwie godziny.
Wolne kwasy organiczne hamują drożdże skuteczniej niż sole. Nawet niewielkie stężenia kwasów mogą hamować normalne życie drożdży, jak również przyspieszać ich śmierć. Najsilniejsze działanie wykazują kwasy masłowy i kaprylowy. Wzrost tłumiącego działania kwasów można zaobserwować od zmniejszenia kwasowości pożywki do 4 punktów. Już po jednym dniu działania tego efektu można zaobserwować wiele plazmolizowanych komórek drożdży.
Zdolność drożdży do namnażania się bez zwiększenia liczby martwych komórek może być zmniejszona przez kwas mrówkowy. Alternatywnie można zastosować kwas octowy, który ma słabsze działanie.
Kwas masłowy (0,045%), kwas kaprylowy (0,055%) kwas mrówkowy (0,09%) kwas propionowy (0,12%) i kwas octowy (0,45%) mogą obniżać wydajność alkoholu podczas fermentacji na podłożach syntetycznych o 13% składzie sacharozy. Obniżenie to obserwuje się tylko w przypadku stosowania drożdży rasy V lub Y, rasy G - 176 i G - 202 pracują normalnie. Takie stężenia kwasów można znaleźć w melasie, ale w tym roztworze jest mniej kwasów organicznych, a kwasy mrówkowy i propionowy niekiedy nie osiągają odpowiednich poziomów.
Kwasy masłowy i kaprylowy blokują trawienie i hamują wydzielanie alkoholi u drożdży wszystkich ras.
Srebro lub miedź w pewnych ilościach mogą zabić drożdże. W wyjątkowo małych ilościach metale ciężkie hamują rozwój komórek. Działanie metali na drożdże zależy przede wszystkim od składu całej pożywki, jej poziomu kwasowości, temperatury czy liczby komórek na gram naparu. Na przykład miedź może być bardziej agresywna dla drożdży w kwaśnych mediach, natomiast srebro jest bardziej agresywne w roztworach amoniaku.
Furfural w siedliskach drożdży hamuje namnażanie komórek poprzez zmniejszenie liczby pączków drożdżowych, a także ich wielkości. Małe konsystencje tego pierwiastka w siedlisku zmniejszają aktywność maltaz i zymaz w komórkach drobnoustrojów.
Sulfanol jako pierwiastek tłumi drożdże, ale negatywnie wpływa na bakterie kwasu mlekowego. Chlor z kolei niszczy materię organiczną poprzez jej utlenianie.
Jony Ca, Mg, Fe w zwiększonej ilości niszczą błonę wodną drożdży. W ten sposób możliwa jest aglutynacja drożdży, co powoduje również powstanie ładunku elektrycznego na powierzchniach komórek drożdży.
Same drożdże mają ujemny potencjał elektrokinetyczny. Dlatego adsorbują na powierzchni pierwiastki - melanoidyny - które mają już dodatnią wartość potencjału. Jeśli obniża się kwasowość środowiska drożdży, potencjał pierwiastków wzrasta, a to zwiększa również procesy adsorpcji komórek drożdży. Duże ilości melanoidyn wpływają negatywnie na komórki, barwiąc je na ciemno i hamując ich funkcje życiowe aż do śmierci komórki. Obniżeniu ulega również aktywność enzymatyczna oraz aktywność inwertazy i katalazy. Obecność w pożywce pierwiastka powyżej normy powoduje zmniejszenie populacji drożdży o połowę w czasie krótszym niż 24 godziny. Należy pamiętać, że pierwiastki te mogą pojawić się w pożywce po strawieniu surowców zawierających skrobię.
Jeśli kwasowość wody do płukania jest normalna, substancje barwiące komórki drożdży nie mogą być desorbowane. Wartość 3 jest uważana za normalną. Desorpcja rozpoczyna się przy pH równym 9.
Cysteina, glutation, jak również inne związki sulfhydrylowe mogą aktywować niektóre enzymy komórek drożdży. Pomagają one w inicjowaniu fermentacji, a także aktywują i regulują enzymy. Jest to ważne dla normalnej żywotności i metabolizmu w komórkach drożdży.
Związki sulfhydrylowe są niezwykle ważnymi uczestnikami transferu elektronów przez cytochrom. Glutation i cysteina przyczyniają się do szybszej fermentacji alkoholowej dzięki enzymom tiolowym, które obserwuje się podczas utleniania cukrów. Jednak metoda ta jest mało wydajna cenowo, pierwiastki te są dość drogie. W praktyce stosuje się autopolisat drożdżowy.
Proces fermentacji i oddychania komórki drożdży.
Anaerobowy rozkład węglowodanów.
W warunkach beztlenowych dochodzi do enzymatycznego rozkładu węglowodanów ze znacznym uwolnieniem energii. Prowadzi również do uwolnienia niepełnych produktów utleniania, co nazywane jest fermentacją.
Podczas procesu fermentacji związki organiczne pełnią rolę akceptorów węgla. Tlen nie bierze udziału w tych procesach, a związki pojawiają się w wyniku utleniania.
Na rysunku przedstawiono szczegółowy schemat wszystkich procesów chemicznych zachodzących podczas fermentacji glukozy.
1) Najpierw następuje tworzenie estrów fosforanowych cukrów. Enzym heksokinaza i kwas adenylowy, które są uważane za donory kwasu fosforowego, przekształcają glukozę w glukopiranozo-6-fosforan. Grupa fosforanowa jest przenoszona z ATP na glukozę w procesie katalizowanym przez heksokinazę. Reszta kwasu fosforowego jest następnie przyłączana w miejscu 6 atomu węgla. Magnez aktywuje działanie tego enzymu. Fruktoza i mannoza są przekształcane na tej samej zasadzie, a reakcja glukozy odpowiada za szybkość całej fermentacji.
2) Powstały fosforan jest następnie poddawany procesom izomeryzacji przez enzym fosforan glukozy - izomerazę. Reakcja jest odwracalna, w wyniku czego powstaje fruktozo-6-fosforan.
3) Powstały element jest podatny na działanie enzymu fosfofruktokpnazy. W ten sposób w miejsce pierwszego atomu węgla przyłączana jest reszta kwasu fosforowego i dzięki ATP otrzymywany jest nowy pierwiastek - fruktozo-1,6-difosforan. Reakcja przemiany nie jest odwracalna, a cząsteczka cukru przechodzi w stan labilnej oksoformy i staje się gotowa do dalszych działań i przemian poprzez zmniejszenie siły wiązania między 3 i 4 atomem węgla.
4) Enzym aldolaza uruchamia rozpad fruktozo-1,6-difosforanu na dwie części fosfotriozy - aldehyd 3-fosfoglicerolowy i fosfodioksyaceton. Reakcja ta jest odwracalna.
5) Między powstałymi fosfotriozami rozpoczyna się proces izomeryzacji dzięki katalizie przez enzym triofosfatizomerazę.
6) W okresie indukcji do powstania aldehydu octowego rozpoczyna się reakcja dysmutacji pomiędzy cząsteczkami aldehydu. Jest ona inicjowana przez enzym mutazę aldehydową sparowaną z cząsteczką wody. W efekcie jedna cząsteczka aldehydu fosfoglicerolowego ulega redukcji, dając fosfoglicerol. Druga cząsteczka jest utleniana, tworząc kwas 3 fosfoglicerynowy. Fosfoglicerol nie bierze udziału w dalszych reakcjach i jest produktem ubocznym fermentacji z wydzieleniem alkoholu.
Dalsze utlenianie kwasu 3 fosfoglicerynowego przebiega w sposób złożony. Najpierw zostaje on przekształcony w aldehyd 1,3-difosfoglicerynowy, który przyłącza do siebie nieorganiczne reszty kwasu fosforowego. Następnie enzym dehydrogenaza triofosforanowa działa na powstały aldehyd i utlenia go do kwasu 1,3-difosfoglicerynowego.
7) Fosfotransferaza bierze udział w reakcji reszty kwasu fosforowego, w której pozostało wiązanie makroergiczne i jest ono przenoszone z kwasu 1,3-difosfoglicerynowego. Energia, która uwalnia się podczas utleniania aldehydów jest magazynowana w ATP.
8) Enzym fosfogliceromutaza wpływa na wynik i kwas ulega izomeryzacji do kwasu 2-fosfoglicerynowego.
9) W efekcie, po rozłożeniu energii w obrębie cząsteczek, kwas 2-fosfoglicerynowy przekształca się w kwas fosfolipirogronowy. Katalizatorem reakcji jest enolaza, która jest aktywowana przez jony magnezu. Aby zmaksymalizować działanie enolazy, należy uzyskać kwasowość od 5,2 do 5,5 punktu. Inne parametry powodują agregację cząsteczek enolazy.
10) fosfotransferaza i potas przyczyniają się do przeniesienia reszty kwasu fosforowego na ADP, a energia z tej reakcji jest magazynowana w ATP.
11) Wynik jako kwas enolipirogronowy jest przekształcany w stabilną ketoformę.
12) Karboksylaza działa na kwas pirogronowy i odszczepia dwutlenek węgla, umożliwiając przekształcenie aldehydu octowego.
13) Dehydrogenaza alkoholowa rozpoczyna przenoszenie wodoru do aldehydu octowego, co powoduje nadmierne tworzenie pożądanego alkoholu etylowego, a także regenerację NAD.
Aerobowy rozkład węglowodanów
Rozkład węglowodanów w warunkach tlenowych jest w zasadzie taki sam jak w warunkach beztlenowych. Różnica polega na tym, że powstawanie kwasu pirogronowego odbywa się poprzez jego całkowite utlenienie do dwutlenku węgla i wody w cyklu kwasu trójkarboksylowego. Cykl ten obejmuje serię procesów oksydacyjnych i redukcyjnych, które przenoszą wodór na tlen cząsteczkowy, który jest uważany za ostatecznego akceptora. Przeniesienie to jest możliwe dzięki cząsteczkom nośnikowym, które tworzą również łańcuch oddechowy komórek. Schemat reakcji chemicznych podczas tlenowego rozkładu glukozy przedstawiono poniżej.
W wyniku katabolizmu glukozy powstają dwie cząsteczki pożądanego kwasu pirogronowego. Na początku wszystkich procesów pierwsza cząsteczka ulega dekarboksylacji. Wynikiem tego procesu jest aktywowany kwas octowy.
СНз · СО · СООН + КоАSН + NAD — СНз-СО ~ КоАSН + NAD · Н2 + СО2
Druga cząsteczka kwasu ulega działaniu enzymu karboksylazy pirogronianowej. W konsekwencji kondensuje z cząsteczkami dwutlenku węgla. W wyniku tej reakcji powstaje kwas szczawiowy.
СHз · CO · COOH + CO2 + ATP ↔ HOOC · CH2 · CO · COOH + ADP + F
Kwas octowy można otrzymać z kwasu jabłkowego.
Cały cykl kwasu trójkarboksylowego polega na reakcji kondensacji acetylo-CoA wraz z cząsteczką kwasu oksalooctowego lub oksalooctanu. Enzymem katalizującym w tej reakcji jest syntaza cytrynianowa. W wyniku reakcji powstaje kwas cytrynowy, a także wolny koenzym A.
Zachodzące reakcje przedstawia poniższy schemat. Jeden obrót cząsteczki kwasu pirogronowego polega na dodaniu trzech cząsteczek wody i uwolnieniu H2 z cząsteczkami СО2. Równanie jest następujące:
СНз · СО · СООН + ЗН2О — > ЗС02 + 10 Н.
Nie tylko węglowodany rozkładają się w cyklu kwasu trójkarboksylowego. CTC sprzyja również rozpadowi kwasów tłuszczowych i aminokwasów.
Rozkłady anaerobowe i aerobowe dostarczają drożdżom niezbędnej energii, a także zapewniają normalną syntezę substancji odżywczych. Na przykład, kwas szczawiowo-octowy i kwas a-ketoglutarowy nadają się do procesu redukcji poprzez aminowanie i przeaminowanie, w wyniku czego powstaje kwas asparaginowy i kwas glutaminowy. Ogólnie rzecz biorąc, kwas asparaginowy można otrzymać z kwasu fumarowego. Wytwarzanie tych kwasów zajmuje ważne miejsce podczas syntezy białek z węglowodanów. Komórki drożdży alkoholowych współdziałają również z innymi elementami w celu uzyskania pożądanej biomasy. Na przykład komórki mogą wybrać szlak anaplerotyczny, w szczególności szlak pentozowo-fosforanowy. Elementy te są uważane za przodków nukleotydów i pokrewnych kwasów.
Utlenianie cukru ma znacznie większą ilość energii, która jest uwalniana. W związku z tym w wyniku reakcji powstaje prawdopodobnie więcej metabolitów, które są gotowe do dalszych reakcji i procesów syntetycznych. Z tego powodu tempo wzrostu i namnażania się komórek drożdży wyraźnie wzrasta, podobnie jak ich biomasa.
Ilość cukru zużytego podczas biosyntetycznych procesów fermentacyjnych.
Wytwarzanie drożdży to skomplikowany proces, który opiera się na pewnej liczbie złożonych, ściśle powiązanych reakcji chemicznych. Nie jest możliwe dokładne obliczenie, ile składników odżywczych będzie potrzebnych do wytworzenia drożdży. Dlatego do obliczenia całkowitej ilości biosyntezy i fermentacji stosuje się przybliżone praktyki teoretyczne.
Na podstawie badań udowodniono, że do produkcji drożdży z melasy najwięcej zużywa się cukru. Do wytworzenia końcowego produktu rynkowego traci się około 64,6% cukru, biorąc pod uwagę wszystkie straty podczas fermentacji. W bardziej nowoczesnych zakładach, specjalizujących się w określonych metodach, liczba ta jest nieco niższa.
Podczas produkcji drożdży cukier jest wykorzystywany do wytworzenia trzech produktów, czyli samych drożdży, alkoholu i dwutlenku węgla. Aby jak najefektywniej wykorzystać cukier, wszystkie te produkty muszą być poddane recyklingowi. W fermentacji alkoholowej cukier z melasy jest zużywany prawie bez strat, tworząc pożądane produkty. Cukier niesfermentowany pozostaje w melasie w ilości około 2-3%. Straty cukru w takim procesie wynoszą około 7 do 12% cukru, który został wprowadzony do procesu. W związku z tym wydajność alkoholu netto waha się w granicach od 88% do 93% wydajności obliczonej teoretycznie. Na ilość glicerolu powstającego w wyniku fermentacji ma wpływ skład pożywki, a także jej właściwości fizykochemiczne.
Ilość wytwarzanej biomasy komórek drożdży, jak również etap ich aktywnego życia, zależy od ukierunkowania procesu fermentacji. Decyduje to również o zużyciu cukru do tworzenia biomasy. Pracując z dojrzałymi browarami w celu wytworzenia drożdży piekarniczych, próbuje się uzyskać jak najwięcej biomasy drożdżowej. Same drożdże mogą być ponownie skierowane do fermentacji, co zwiększa ilość biomasy bez negatywnego wpływu na zużycie cukru. Kiedy drożdże są używane kilkakrotnie, ich energia nie zmniejsza się, a raczej zwiększa. To również zwiększa intensywność fermentacji, kosztem większej ilości drożdży alkoholowych.
Podczas produkcji drożdży do normalnego oddychania komórek drożdży zużywa się dużo cukru. W liczbach jest to około 6 - 15% ilości zużywanej w całości. Zużycie to nie jest stabilne. Może zależeć od stężenia cukru w pożywce, a także od szybkości natleniania kompozycji, temperatury lub innych parametrów. Na tej podstawie istnieją sposoby na zwiększenie ilości alkoholu uzyskanego podczas przetwarzania preparatu.
Teoretycznie, na podstawie równań działania drożdży, 66,7% węgla z cukru jest przekształcane w alkohol, a reszta w CO2. Dlatego ilość węgla, która idzie na budowę biomasy i oddychanie zależy od ilości jawnego cukru w siedlisku.
Zwiększenie stężenia cukru w pożywce dla drożdży wpływa na ilość produkowanej biomasy i zmniejsza wydajność CO2 z oddychania przez drożdże. Innymi słowami, fermentacja przy takim podejściu jest bardziej ekonomiczna.
Obniżenie temperatury wywaru zmniejsza zużycie cukru na oddychanie drożdży, natomiast zwiększenie intensywności reakcji utleniania wpływa na mniejszą wydajność drożdży.
Mikroorganizmy żyjące z drożdżami
Podczas procesu fermentacji niezwykle ważna jest ochrona drożdży przed niepożądanymi innymi mikroorganizmami, które mogą zakłócić ich prawidłowe funkcjonowanie. Mogą to być obce bakterie lub dzikie rasy drożdży, które dostają się do pożywki przypadkowo z wodą, powietrzem lub innymi surowcami. W zbiornikach fermentacyjnych obce mikroorganizmy mogą się gromadzić i w końcu wyprzeć pożądaną kulturę drożdży. Ponadto obce bakterie zużywają część cukru z trunku, co zasadniczo zmniejsza ilość końcowego alkoholu. Mogą one również syntetyzować obce kwasy organiczne, enzymy i inne produkty, które prowadzą do scukrzenia pożywki, jak również do zmniejszenia właściwości drożdży. W efekcie zwiększa się ilość skrobi i niefermentowanego cukru w naparze.
Szczegóły dotyczące obcych mikroorganizmów
Bakterie kwasu mlekowego
Istnieje kilka rodzajów bakterii kwasu mlekowego, a mianowicie bakterie cylindryczne, baryłkowate, kuliste, gram-dodatnie, nieruchome i nieporujące. Heterofermentacyjne bakterie kwasu mlekowego, podobnie jak kwas mlekowy, realizują kwasy lotne, alkohol i wodór.
Bakterie kwasu mlekowego najlepiej rosną w temperaturze 20 - 30 stopni. Termofilne gatunki bakterii kwasu mlekowego najlepiej rosną w temperaturze 20 stopni powyżej. Jednak, podobnie jak inne mikroorganizmy, bakterie kwasu mlekowego giną w temperaturze 70-75 stopni Celsjusza.
Najczęściej spotykane grupy bakterii, które można spotkać to: lacto. bacillius plantarum, Lact. breve, Lact. fermentii, Leuconostoc mesenterioides, leuc. agglutinans. Bakterie te, o nazwie gatunkowej Leuconostoc mesenterioides, są zamknięte w błonie śluzowej, co pozwala im wytrzymać wysokie temperatury i kwasy. W mediach płynnych giną w temperaturze 112 stopni Celsjusza lub wyższej w ciągu 20 minut. W roztworze kwasu siarkowego mogą żyć do godziny. Leuc. Aglutinans mogą przylegać do drożdży, a także przylegać do komórek drożdży.
Bakterie octowe
Bakterie octowe występują jako osobniki gram-ujemne, pałeczkowate lub bez zarodników, które są wyłącznie komórkami tlenowymi, żyjącymi w środowisku podobnym do środowiska drożdży. Bakterie octowe mogą działać jako utleniacz na alkohol, w wyniku czego może powstać kwas octowy. Podobnie z alkoholu propylowego powstaje kwas propionowy, a z alkoholu butylowego - kwas masłowy. Niektóre gatunki bakterii, mogą również działać na glukozę w celu wytworzenia kwasu glukonowego lub ksylozę w celu wytworzenia kwasu ksylonowego. Jednak zwykły, etylowy alkohol jest uważany za główny składnik aktywny takich bakterii. Najczęściej spotykane gatunki to: Acetobacter aceti, Acet. Pasteurianium, Acet. oxydans. Są to osobniki baryłkowate o wielkości do 3 µm. Czasami tworzą łańcuchy. Żyją w środowisku o temperaturze od 20 do 35 stopni Celsjusza. Pierwszy rodzaj bakterii toleruje stężenie alkoholu do 11%. Drożdże spowalniają swój wzrost i rozwój, jeśli liczba takich bakterii, jak i ich produktów, staje się duża.
Bakterie kwasów olejowych.
Bakterie kwasu olejowego występują w postaci dużych i ruchliwych pałeczek o długości do 10 µm. Są one przetrwalnikowe i wyłącznie beztlenowe. Zarodniki tych bakterii mają kształt cylindrów lub elips. Oprócz kwasu masłowego, podczas utleniania mogą wytwarzać kwas octowy, mlekowy lub kaprylowy, ale w mniejszych ilościach. Ponadto może powstać alkohol etylowy lub butylowy. Ta fermentacja dobrze rozprzestrzenia się w przepompowniach, rurach lub podobnych ukrytych miejscach za warunkami. Temperatura dla normalnego życia wynosi od 30 do 40 stopni Celsjusza. Kwasowość pożywki wynosi do 4,9 punktów. Bakterie kwasu olejowego nie rozwijają się w innych mediach.
Niedopuszczalne jest obserwowanie bakterii kwasu olejowego podczas produkcji alkoholu, ponieważ wytwarzany przez nie kwas tłumi normalne funkcjonowanie drożdży.
Bakterie gnilne
Bakterie gnilne to rodzaje bakterii, które są odpowiedzialne za rozkład substancji białkowych. Mogą one żyć zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. W warunkach tlenowych są w stanie całkowicie zmineralizować białko do dwutlenku węgla. W warunkach beztlenowych gromadzą w środowisku substancje toksyczne, a także inne związki organiczne. Bakterie te dobrze się poruszają, są odporne na wysokie temperatury, a także tworzą zarodniki. Normalna temperatura waha się od 36 do 50 stopni Celsjusza. Do beztlenowców należą E. coli i Proteus vulgaris. Do aerobów należą Clostr. Putrificum i Clostr. sporogenes.
Bakterie gnilne mają szczególnie negatywny wpływ na drożdże ras piekarniczych. Znacznie skracają ich okres przydatności do spożycia. Niektóre z bakterii gnilnych mogą wytwarzać azotyny, które znacznie spowalniają rozmnażanie drożdży.
Drożdże, które są uważane za niebezpieczne przy produkcji alkoholu. Zużywają one wielokrotnie więcej cukru niż drożdże konwencjonalne, produkując przy tym niewiele alkoholu. Drożdże hodowlane nie przyczepiają się dobrze do dzikich komórek. Wiele gatunków dzikich drożdży przekształca cukier w org. Kwasy, a także utleniają alkohol.
Mikroflora wody i powietrza.
Woda używana do przygotowania siedliska nie może zawierać więcej niż 100 bakterii na mililitr. Duże gorzelnie używają wody ze zbiorników wodnych, w których występują mikroorganizmy z gatunku: Esch. coli, Esch. freundi (Bact.citrovorus), Klebsiella aerogenes, Acrobacter cloacae, Bac. subtilis, Bac. Mesentericus, Pseudomonas nonliguefaciens.
Jednak jeden mililitr takiej wody może zawierać bardzo dużo bakterii kwasowych. Dlatego w celu ustabilizowania liczby mikroorganizmów poddaje się ją wstępnemu chlorowaniu. Stosuje się podchloryn sodu, wybielacz lub podchloryn wapnia. Na litr takiej wody potrzeba do 40 mg aktywnego chloru. Po dezynfekcji woda może być wykorzystywana do celów technologicznych. Czasami można zastosować dichlorantynę. Preparat ten jest nietoksyczny i zawiera prawie 70% aktywnego chloru. Łatwo rozpuszcza się w alkoholu, a także w węglach chlorowych, natomiast słabo rozpuszcza się w wodzie. Jeśli aktywny chlor w wodzie pozostanie do 20 mg/l, to bakterie przetrwalnikujące nie zostaną zabite. W rezultacie otrzymujemy jeszcze więcej alkoholu dzięki ulepszonej fermentacji alkoholowej.
Powietrze również musi być oczyszczone, ponieważ niesie ze sobą ogromną ilość mikroorganizmów, które mają negatywny wpływ na produkcję alkoholu i właściwości drożdży piekarskich. Drożdżownie w fabrykach są również oczyszczane z drożdży paszowych. Tego typu bakterie znajdują się w powietrzu: Vas. Mesentericus, Vas. mycoides, Vas. megatherium, Vas. subtilis, bakterie z rodzaju Pseudomonas, Sarcina lutea, zarodniki pleśni Pennicilium i Aspergillus oraz grzyby drożdżopodobne z rodzaju Candida. Czasami zdarzają się bakterie kwasu mlekowego.
Oczyszczanie następuje poprzez zasysanie powietrza z miejsc najbardziej oddalonych od ziemi (czasem nawet ponad dachem zakładu) za pomocą dmuchaw powietrznych. Następnie instaluje się na nich filtry olejowe, które przeprowadzają wstępne oczyszczanie. Dmuchawy mokre wymagają zainstalowania filtrów na kanałach ssących. Dmuchawy turbo wymagają zainstalowania filtrów na przewodach tłocznych.
Często stosowane są filtry laickie. Materiałem filtracyjnym jest tkanina hydrofobowa. Powietrze z takim filtrem może być oczyszczane przez 3 miesiące bez konieczności wymiany tkaniny. Czystość powietrza utrzymuje się w granicach od 97% do 99%. Istnieją filtry, w których jako medium filtracyjne wykorzystuje się wełnę szklaną.
Naturalna - czysta kultura drożdży.
Naturalna - czysta kultura to drożdże, które nadają się do uprawy w optymalnych warunkach, w których obce mikroorganizmy są umiarkowanie dostarczane, a rozwój jest hamowany.
Temperatura wzrostu dodanych mikroorganizmów i drożdży jest prawie identyczna. Jest ona również zbieżna z temperaturą normalnej fermentacji alkoholowej, dlatego też pożywkę reguluje się kwasem siarkowym lub mlekowym poprzez zmianę pH pożywki. Oczywiście pH nie jest tak przyjemne dla aktywnego namnażania drożdży, ale dzięki temu podejściu uzyskuje się mikrobiologicznie czystą kulturę.