Брожение продуктов какой газ

Содержание статьи

Брожение

Броже́ние — биохимический процесс, основанный на окислительно-восстановительных превращениях органических соединений в анаэробных условиях. В ходе брожения происходит образование АТФ за счёт субстратного фосфорилирования[1]. При брожении субстрат окисляется не полностью, поэтому брожение энергетически малоэффективно в сравнении с дыханием, в ходе которого АТФ образуется не за счёт субстратного фосфорилирования, а за счёт окислительного фосфорилирования[2].

Брожение осуществляют многие микроорганизмы, так называемые бродильщики, как прокариотические, так и эукариотические, например, дрожжи рода Saccharomyces[en] проводят спиртовое брожение[3].

Брожение с древних времён используется человеком для получения разнообразных продуктов. Его используют в пивоварении, хлебопечении, виноделии, получении кисломолочных продуктов. В XX веке брожение стали использовать для промышленного получения этанола, бутанола, ацетона, молочной кислоты и ацетальдегида[4].

История изучения[править | править код]

Долгое время химики, в числе которых Антуан Лавуазье, рассматривали брожение как химическую реакцию, к которой живые организмы не имеют никакого отношения. В 1837 году Шарль Каньяр де Ла-Тур, Теодор Шванн и Фридрих Кютцинг независимо друг от друга опубликовали работы, в которых показали, что дрожжи, веками использовавшиеся в пивоварении и виноделии, это живые организмы, способные размножаться посредством почкования[5]. Шванн вскипятил виноградный сок, убив тем самым дрожжи, и показал, что брожение могло начаться вновь лишь после добавления новых дрожжей. Однако и после этих исследований многие химики продолжали отрицать роль живых организмов в брожении[6]. Ситуация изменилась, когда Луи Пастер в 1850-1860-х годах повторил эксперименты Шванна и показал, что брожение осуществляют живые организмы. В 1857 году он показал, что молочнокислое брожение осуществляется живыми организмами[7]. В 1860 году он продемонстрировал, что сквашивание[en] молока, которое прежде считалось независимым от живых организмов химическим процессом, вызывается бактериями. Эта работа показала роль микроорганизмов в порче пищевых продуктов и дала толчок к разработке пастеризации[8]. Чтобы поспособствовать развитию пивоварения во Франции, в 1877 году Луи Пастер написал знаменитую работу «Études sur la Bière» («Изучение брожения»), в которой дал знаменитое (хотя и неверное) определение брожению как «жизни без кислорода». Он сумел установить связь между различными видами брожения и осуществляющими их микроорганизмами[9].

Хотя Пастер убедительно доказал, что брожение происходит только в присутствии микроорганизмов, оставалось неизвестным, что́ именно в них отвечает за этот процесс. Многие учёные, включая Пастера, безуспешно пытались выделить из дрожжей компоненты, катализирующие реакции брожения. Наконец, в 1887 году немецкий химик Эдуард Бухнер вырастил дрожжи, получил из них экстракт и обнаружил, что эта «мёртвая» жидкость способна сбраживать сахара, подобно живым дрожжам, с образованием этанола и углекислого газа. Результаты Бухнера положили начало науке биохимии. Благодаря его открытиям стало понятно, что брожение осуществляют особые белки — ферменты, содержащиеся в микроорганизмах[10]. За свои результаты Бухнер в 1907 году получил Нобелевскую премию по химии[11]. До Бухнера активным изучением спиртового брожения занималась русская женщина-врач Мария Манасеина, которая опубликовала работу «К учению об алкогольном брожении» в 1871 году[12].

Последние достижения микробиологии и биотехнологии позволяют оптимизировать брожение для промышленных нужд. Так, уже в 1930-х годах было показано, что с помощью химических и физических воздействий можно вызвать у микроорганизмов мутации, которые позволяют им расти быстрее и на более концентрированной среде, быть толерантными к небольшому количеству кислорода и давать больше продуктов брожения. Такие штаммы активно используются в пищевой промышленности[13][14].

Общая характеристика[править | править код]

В качестве субстрата в процессах брожения могут выступать различные органические соединения, в которых углерод окислен не полностью: углеводы, спирты, органические кислоты, аминокислоты, гетероциклические соединения. Продуктами брожения также выступают органические вещества: органические кислоты (молочная, уксусная, масляная и другие), спирты, ацетон, также могут выделяться газы: углекислый газ, водород, аммиак, сероводород, метилмеркаптан, а также образовываться различные жирные кислоты. Типы брожения принято именовать по основному выделяемому продукту[15].

В процессе брожения выделяют два этапа:

  • окислительный, при котором специальные ферменты отрывают электроны от субстрата и передают их на временный переносчик (например, NAD+). Высвобождающаяся в ходе этого процесса энергия запасается в виде АТФ.
  • восстановительный, при котором образовавшееся промежуточное соединение восстанавливается за счёт переноса на него электронов и протонов с временного переносчика. Восстановленные органические соединения выделяются микроорганизмами во внешнюю среду[2].

Как правило, в ходе брожения молекула субстрата расщепляется, а одни и те же соединения служат и донорами, и акцепторами электронов. Известно и сопряжённое сбраживание, при котором донорами и акцепторами электронов являются разные вещества. Так, при сбраживании некоторых аминокислот одна аминокислота окисляется, а другая — восстанавливается[2].

При брожении не происходит полного окисления субстрата, поэтому брожение — энергетически малопродуктивный процесс. При различных видах брожения сбраживание одной молекулы глюкозы даёт от 0,3 до 3,5 молекул АТФ, при этом аэробное дыхание с полным окислением субстрата имеет выход 38 молекул АТФ. В связи с низким энергетическим выходом микроорганизмы-бродильщики вынуждены перерабатывать огромное количество субстрата[2].

Путь брожения может быть прямым или разветвлённым, при котором окислительный этап удлиняется, что сопровождается увеличением энергетического выхода. Молекулы промежуточного продукта в восстановительном этапе могут также подвергаться дополнительным преобразованиям для повышения их акцепторной способности[16].

Основные типы[править | править код]

Спиртовое брожение[править | править код]

Общая схема спиртового брожения

Спиртовое брожение в 90 % случаев осуществляют дрожжи родов Saccharomyces и Schizosaccharomyces[en]. Они сбраживают моно- и дисахариды с образованием этанола и углекислого газа. Окислительный этап спиртового брожения идёт по пути гликолиза с образованием из одной молекулы глюкозы двух молекул пирувата, двух молекул АТФ и двух молекул NADH + H+. На восстановительном этапе функционирует фермент пируватдекарбоксилаза[en], коферментом которого служит тиаминпирофосфат. В отсутствие кислорода пируватдекарбоксилаза превращает пируват в ацетальдегид с высвобождением молекулы углекислого газа. Далее фермент алкогольдегидрогеназа, используя два NADH + H+, образовавшихся в окислительном этапе, восстанавливает ацетальдегид до этанола. Общее уравнение реакции спиртового брожения: глюкоза + АДФ + Pi → 2 этанол + 2 CO2 + АТФ[17].

Спиртовое брожение обнаружено лишь у единичных прокариот из-за редкой встречаемости у них фермента пируватдекарбоксилазы. Строго анаэробная грамположительная бактерия Sarcina ventriculi способна к спиртовому брожению, подобно дрожжам. Бактерия Zymonomonas mobilis, хотя и имеет пируватдекарбоксилазу, спиртовое брожение не проводит, а сбраживает сахара по пути Энтнера — Дудорова. Ещё одна бактерия, имеющая пируватдекарбоксилазу — Erwinia amylovora — способна к спиртовому брожению, наряду с другими типами брожения[18].

Спиртовое брожение имеет большое промышленное значение. Его используют в хлебопечении, производстве этанола, глицерина, алкогольных напитков[18].

Молочнокислое брожение[править | править код]

Общая схема гомоферментативного молочнокислого брожения

Читайте также:  Какие продукты передавать в роддом

Молочнокислое брожение осуществляют филогенетически неродственные организмы: представители порядков Lactobacillales, Bacillales[en], а также семейства Bifidobacteriaceae[en]. Эти бактерии живут исключительно за счёт брожения. Молочнокислое брожение подразделяют на гомоферментативное и гетероферментативное. При гомоферментативном молочнокислом брожении сахара сбраживаются через гликолиз и около 90 % конечного продукта приходится на лактат (остальные 10 % составляют ацетат, ацетоин и этанол). Субстратом для гомоферментативного молочнокислого брожения служат лактоза, другие моно- и дисахариды, а также органические кислоты. Общее уравнение гомоферментативного брожения: глюкоза → 2 лактат + 2 АТФ[19].

При гетероферментативном молочнокислом брожении сахара сбраживаются через пентозофосфатный путь и на долю молочной кислоты приходится лишь около половины конечного продукта[20]. Важным субстратом для гетероферментативного молочнокислого брожения является мальтоза. Некоторые гомоферментативные бактерии, оказываясь в среде, содержащей пентозы, могут переходить на гетероферментативное брожение[21].

Молочнокислое брожение используется в приготовлении различных продуктов на основе молока (простокваши, сметаны, кефира), в квашении овощей и силосовании[22].

Пропионовокислое брожение[править | править код]

Схема пропионовокислого брожения

Пропионовокислое брожение осуществляют преимущественно бактерии подпорядка Propionibacterineae[en] класса Actinobacteria, обитающие в рубце и кишечнике жвачных животных. Субстратом для пропионовокислых бактерий служат моно- и дисахариды, а также некоторые органические кислоты, однако, в отличие от молочнокислых бактерий, они не способны разлагать лактозу и никогда не встречаются в молоке. Пропионовокислые бактерии способны фиксировать CO2 в гетеротрофных условиях с помощью пируваткарбоксилазы[en] и фосфоенолпируваткарбоксилазы. Суммарное уравнение реакции пропионовокислого брожения: 1,5 глюкоза → 2 пропионат + ацетат + CO2[23][24].

Пропионовокислое брожение происходит при приготовлении некоторых твёрдых сыров на стадии их дозревания. Кроме того, пропионовокислые бактерии являются источником витамина B12 для медицины[23].

Муравьинокислое (смешанное) брожение[править | править код]

Муравьинокислое (также известно как смешанное) брожение осуществляют бактерии порядка Enterobacteriales, большинство из которых относится к кишечной микрофлоре человека (в том числе кишечная палочка Escherichia coli). Все они являются факультативными анаэробами и, помимо брожения, способны к дыханию. В общем случае муравьинокислого брожения глюкоза через гликолиз превращается в пируват, который далее восстанавливается до муравьиной кислоты (которая, в свою очередь, может превратиться в водород и углекислый газ), этанола и других органических кислот. Несмотря на то, что разные представители образуют разнообразные продукты (за что брожение и называют смешанным), все муравьинокислые бактерии имеют фермент пируват-формиат-лиазу[en], который превращает пируват в ацетил-КоА и муравьиную кислоту[25][26].

Маслянокислое брожение[править | править код]

Общая схема маслянокислого брожения

К маслянокислому брожению способны некоторые представители родов Clostridium, Butyrivibrio[en], Fusobacterium[en], Eubacterium[en]. Клостридии в качестве субстрата для маслянокислого брожения могут использовать не только моно- и дисахариды, но также крахмал, целлюлозу, пектин и другие биополимеры. При маслянокислом брожении глюкоза окисляется до пирувата по гликолитическому пути, который далее превращается в ацетил-КоА. Дальнейшие химические преобразования ацетил-КоА дают масляную кислоту (бутират) и ацетат. Общий выход маслянокислого брожения составляет 3,5 молекулы АТФ на молекулу глюкозы. Микроорганизмы маслянокислого брожения обитают в разных типах почв, разлагают многие биополимеры, вызывают порчу продуктов (прогоркание масла, сметаны, квашеных овощей, силоса)[27].

Гомоацетатное брожение[править | править код]

Гомоацетатное брожение, хотя и называется брожением, включает часть реакций анаэробного дыхания, его единственным продуктом является ацетат. Бактерии, способные к гомоацетатному брожению, — строгие анаэробы, которые могут перерабатывать широкий спектр субстратов (в том числе одноуглеродных), кроме того, они связаны синтрофными связями с ацетокластическими метаногенами. Гомоацетогены занимают промежуточное положение между бродильщиками и анаэробно дышащими бактериями, так как две молекулы ацетата они образуют в ходе реакций брожения, а третья получается за счёт анаэробного карбонатного дыхания. Гомоацетогенные бактерии встречаются в разных филогенетических группах. Среди них представители родов Clostridium, Sporomusa[en], Acetobacterium[en], Acetohalobium[en] и другие[28].

Использование человеком[править | править код]

Брожение пива в пивоварне

Пищевые продукты и напитки, полученные с использованием брожения, входят в состав практически всех кухонь мира. Брожение, наряду с копчением, высушиванием и засолкой долгое время было одним из способом предотвращения порчи пищевых продуктов. Человек стал использовать брожение, в частности, в пивоварении, со времён неолита около 7 тысяч лет до н. э. в Китае[29]. Вино впервые стали получать в Месопотамии около 6 тысяч лет до н. э. Некоторые продукты брожения приобрели сакральное значение в христианстве. В современном мире брожение (ферментация) играет огромную роль в пищевой промышленности. Подсчитано, что ежедневно по всему миру каждый человек употребляет в пищу от 50 до 400 г продуктов, полученных в результате брожения, которые составляют от 5 до 40 % дневного рациона. С помощью спиртового брожения и разнообразных субстратов для него получают разнообразные алкогольные напитки: пиво, вино, игристые вина, крепкие напитки[30]. Микроорганизмы-бродильщики используются в пищевой промышленности в хлебопечении, производстве кисломолочных продуктов, квашении овощей, получении сыров, соевого соуса и других продуктов азиатской кухни[31]. Всего же в мире существует около 5 тысяч различных продуктов питания, получаемых с использованием брожения[32]. Брожение имеет значение и для сельского хозяйства: с помощью молочнокислого брожения осуществляют силосование — заготовку кормовой свёклы[33].

См. также[править | править код]

  • Ферментация

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Куранова, Купатадзе, 2017, с. 21.
  2. ↑ 1 2 3 4 Куранова, Купатадзе, 2017, с. 22.
  3. ↑ Куранова, Купатадзе, 2017, с. 23.
  4. ↑ Пиневич, 2007, с. 85.
  5. ↑ Shurtleff William, Aoyagi Akiko. A Brief History of Fermentation, East and West. Soy Center. Soyfoods Center, Lafayette, California. Дата обращения: 30 апреля 2018.
  6. ↑ Tobin Allan, Dusheck Jennie. Asking life (неопр.). — 3rd. — Pacific Grove, Calif.: Brooks/Cole (англ.)русск., 2005. — С. 108-109. — ISBN 9780534406530.
  7. ↑ Accomplishments of Louis Pasteur.
  8. ↑ HowStuffWorks «Louis Pasteur». Science.howstuffworks.com.
  9. ↑ Louis Pasteur. Studies on fermentation: The diseases of beer, their causes, and the means of preventing them. — Macmillan Publishers, 1879.
  10. ↑ Cornish-Bowden, Athel. New beer in an old bottle. Eduard Buchner and the Growth of Biochemical Knowledge. — Universitat de Valencia, 1997. — ISBN 978-84-370-3328-0.
  11. ↑ Lagerkvist, Ulf. The enigma of ferment: from the philosopher’s stone to the first biochemical Nobel prize. — World Scientific Publishers, 2005. — P. 7. — ISBN 978-981-256-421-4.
  12. ↑ Манасеина, Марья Михайловна // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890-1907.
  13. ↑ Steinkraus, Keith. Handbook of Indigenous Fermented Foods (неопр.). — Second. — CRC Press, 2018. — ISBN 9781351442510.
  14. ↑ Wang H. L., Swain E. W., Hesseltine C. W. Phytase of Molds Used in Oriental Food Fermentation (англ.) // Journal of Food Science. — 1980. — September (vol. 45, no. 5). — P. 1262-1266. — ISSN 0022-1147. — doi:10.1111/j.1365-2621.1980.tb06534.x. [исправить]
  15. ↑ Куранова, Купатадзе, 2017, с. 21-22.
  16. ↑ Куранова, Купатадзе, 2017, с. 22-23.
  17. ↑ Куранова, Купатадзе, 2017, с. 23-24.
  18. ↑ 1 2 Куранова, Купатадзе, 2017, с. 25.
  19. ↑ Куранова, Купатадзе, 2017, с. 25-26.
  20. ↑ Нетрусов, Котова, 2012, с. 132.
  21. ↑ Куранова, Купатадзе, 2017, с. 27.
  22. ↑ Куранова, Купатадзе, 2017, с. 26-27.
  23. ↑ 1 2 Нетрусов, Котова, 2012, с. 136.
  24. ↑ Куранова, Купатадзе, 2017, с. 29-30.
  25. ↑ Куранова, Купатадзе, 2017, с. 35.
  26. ↑ Нетрусов, Котова, 2012, с. 136-137.
  27. ↑ Куранова, Купатадзе, 2017, с. 32-35.
  28. ↑ Нетрусов, Котова, 2012, с. 142-145.
  29. ↑ McGovern P. E., Zhang J., Tang J., Zhang Z., Hall G. R., Moreau R. A., Nuñez A., Butrym E. D., Richards M. P., Wang C. S., Cheng G., Zhao Z., Wang C. Fermented beverages of pre- and proto-historic China. (англ.) // Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of The United es Of America. — 2004. — 21 December (vol. 101, no. 51). — P. 17593-17598. — doi:10.1073/pnas.0407921102. — PMID 15590771. [исправить]
  30. ↑ Шмид, 2015, с. 12-14.
  31. ↑ Шмид, 2015, с. 16-18.
  32. ↑ Fermented Foods and Beverages of the World / edited by Jyoti Prakash Tamang & Kasipathy Kailasapathy. — CRC Press, Taylor & Francis Group, 2010. — P. vii. — ISBN 978-1-4200-9495-4. Архивная копия от 14 февраля 2019 на Wayback Machine
  33. ↑ Шмид, 2015, с. 19.
Читайте также:  Вывести шлаки и токсины какие продукты

Литература[править | править код]

  • Пиневич А. В. Микробиология. Биология прокариотов: в 3 т. — СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, 2007. — Т. 2. — 331 с. — ISBN 978-5-288-04269-0.
  • Нетрусов А. И., Котова И. Б. Микробиология. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательский центр «Академия», 2012. — 384 с. — ISBN 978-5-7695-7979-0.
  • Современная микробиология: в 2 т / Под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля. — М.: Мир, 2005.
  • Куранова Н. Г., Купатадзе Г. А. Микробиология. Часть 2. Метаболизм прокариот. — М.: Прометей, 2017. — 100 с. — ISBN 978-5-906879-11-0.
  • Шмид Р. Наглядная биотехнология и генетическая инженерия. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. — 324 с. — ISBN 978-5-94774-767-6.

Ссылки[править | править код]

  • Работы Луи Пастера по брожению (англ.)

Источник

Опасность при брожении вина: угарный газ (угольная кислота)

Брожение — это основной технологический этап процесса из­готовления самогона. От того, как оно происходит, зависят и вы­ход готового продукта, и его качество. Процесс брожения — это сложная химическая реакция разложения сахара под действием дрожжей на этиловый спирт, воду и углекислый газ,

которая требует строгого температурного режима и определенной кон­центрации ингредиентов. Однако сахар не просто превращается в этиловый спирт, воду и углекислый газ. Наряду с указанными тремя образуются и побочные продукты: молочная и янтарная кислоты, глицерин, сивушные масла. В результате брожения под­готовленное сырье превращается в промежуточный продукт брагу. Брожение является самым длительным этапом в получе­нии самогона. Исключение составляют лишь экспресс-методы с ускорением брожения при помощи непрерывного перемеши­вания — например, в стиральной машине.

Основные составляющие процесса брожения: дрожжи и вода

Дрожжи — основная движущая сила процесса брожения. Дрожжи представляют собой микроскопические

Грибки, в про цессе жизнедеятельности которых (а это и есть брожение) об­разуется спирт. С точки зрения микробиологии все дрожжи, встречающиеся в продаже, относятся к одному виду и отлича­ются только размером и скоростью образования осадка и при­годны для изготовления самогона из любого сырья. Однако все они имеют свои особенности.

Пивные дрожжи более предназначены для сбраживания зер­новой браги с низким содержанием Сахаров, они быстро об­разуют осадок, но набраживают мало спирта — 5-7 %. При больших концентрациях спирта они начинают «болеть» и вы­деляют много примесей.

Хлебопекарские дрожжи подходят для браги на сахаросодер-жащем сырье и набраживают 7-9 % спирта. Эти дрожжи явля­ются самыми доступными, поскольку чаще всего встречаются в продаже (они бывают прессованные и сухие). Не так давно считалось, что для приготовления браги лучше употреблять прес­сованные дрожжи. Но в наше время качество сухих дрожжей таково, что их можно смело использовать наравне с прессован­ными. Особенно хорошо зарекомендовали себя французские сухие дрожжи «Саф-левюр». С этими дрожжами получается самогон хорошего качества без неприятного запаха и вкуса. Однако следует помнить, что хлебопекарские дрожжи начина­ют погибать при спиртуозности браги 9-12 %.

Спиртовые дрожжи похожи на хлебопекарские, но лучше всего ведут себя в зерновых брагах, набраживая до 7-9 % спирта. Винные дрожжи (культурные) хороши для браги из плодово-ягод-ного сырья, причем некоторые сорта способны набраживать до 16 % спирта, при этом срок брожения увеличивается.

Винные дрожжи, которые сохраняют жизнедеятельность при содержании спирта До 18 %, можно использовать для увеличения крепости браги. Дикие дрожжи находятся на поверхности ягод, особенно их много на винограде. Их можно использовать для браги из плодово-ягодного сырья.

Дикие дрожжи набраживают 7-9% спирта. Однако учитывать, что при сбраживании сырья под действием диких дрожжей в браге образуется большее количество вредных примесей.

Вода для приготовления браги должна быть питьевой и со ответствовать всем гигиеническим требованиям- быть прозрачной, бесцветной, не иметь запаха и постороннего привкуса Кроме того, вода для браги должна быть мягкой, с малым со’ держанием солей магния и кальция, поскольку жесткая вода тормозит процесс брожения. В то же время слишком мягкая вода может затруднить и замедлить их развитие брожения, по­скольку в ней мало необходимых дрожжам микроэлементов. Не рекомендуется применять и дистиллированную воду, в которой эти элементы вообще отсутствуют. Кипятить воду для приго­товления браги также не стоит — в процессе кипячения она теряет кислород, который способствует активизации жизне­деятельности дрожжей. Перед использованием воду рекомен­дуется подвергнуть очистке отстаиванием и фильтрованием через специальные угольные фильтры.

При какой температуре брожения получается больше самогона

Интересное исследование проводилось при измерении эффективности брожения и выделения вредных веществ при разных температурах. Оказалось, что при 30 градусах брожение идёт в 4 раза быстрее, а количество сивушных масел образуется в 4 раза меньше. Выхлоп спирта в данном случае меньше на 10%.

При 20 градусах «выхлоп» спирта получается больше, но брага стоит дольше. Вредных веществ образуется также больше. Двойная перегонка с выделением фракций полностью решает вопрос с качеством самогона, поэтому если для вас количество важнее скорости, тогда лучше держать брожение при минимально допустимой температуре.

Результаты исследования представлены на фото ниже.

Приготовление браги

Когда сырье, дрожжи и вода подготовлены, можно начинать приготовление браги. Для этого понадобится бродильная ем­кость необходимого объема. Это может быть, как трехлитровая стеклянная банка, так и любая емкость (бутыль, бидон, фляга), изготовленная из материала, пригодного для хранения пищевых продуктов — пластмассы, полиэтилена, стекла, металла (эма­лированного или нержавейки). Чаще всего, особенно на этапе обучения самогоноварению, брагу готовят из сахара. И это справедливо, поскольку это самый простой способ приготов­ления браги, который поможет постичь азы самогонного дела.

БРАГА ИЗ САХАРА

Соотношение составляющих сахарной браги примерно такое: на 1 кгсахара — 5 л воды и 100 г прессованных дрожжей или 18 гсухих дрожжей. Сначала нужно активизировать дрожжи в теплом сахарном растворе. Это удобно сделать в посуде емко­стью не менее 2 л(в расчете на 1 пакетик сухих дрожжей весом 100 г) Лучше всего для этих целей подходит эмалированный массовый таз. Высыпанные в таз сухие дрожжи заливают до половины теплой водой (не более 28-30 °С, иначе дрожжи могут погибнуть) и добавляют ложку сахара. После этого дрожжи перемешивают и дают постоять, чтобы они на­бухли Прессованным дрожжам для этого понадобится 3-5 ми­нут а сухим немного больше. Пока дрожжи активизируются, можно приступить к заполнению бродильной емкости водой и сахаром. Сначала емкость наполовину заполняют теплой, но не горячей водой, затем частями всыпают сахар, после каждого раза размешивая содержимое. После того как в процессе раз­мешивания сахар растворится, всыпают следующую порцию. Дрожжи тоже надо перемешивать время от времени до их пол­ного растворения. Когда это произойдет, дрожжи переливают в бродильную емкость, после чего уровень жидкости в ней до­водят до требуемого, долив необходимое количество теплой воды. Емкость лучше заполнять не до самого верха, а оставить свободным около четверти объема. Это пространство будет заполнять пена, образовавшаяся при брожении. Наполненную бродильную емкость закрывают в зависимости от размеров горла посуды гидрозатвором, резиновой перчаткой, проколотой иглой в 1-3 местах или крышкой, снабженной трубкой, опу­щенной в сосуд с водой. Такая брага бродит около 7 дней, после чего ее сливают с дрожжевого осадка и перегоняют.

Читайте также:  Какие продукты могут заменить кровь

Внимание! Водяной затвор (гидрозатвор), ограничивая до­ступ воздуха во время брожения, не только предотвращает попадание в брагу нежелательной микрофлоры, но и позволяет значительно снизить содержание продуктов окисления в браге, а, следовательно, и в готовом продукте — самогоне. Кроме того, по пузырькам газа, выходящим из трубки через воду, можно будет судить об интенсивности процесса брожения.

БРАГА ИЗ КРАХМАЛОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Это более сложный процесс, поскольку сначала должно произойти осахаривание крахмала, для которого необходимы ферменты, содержащиеся в солоде. Если брагу готовят из крахмала Для осахаривания его разбавляют водой, размешивают для по лучения крахмального молока. Затем крахмальное молоко вливают в кипящую воду и помешивают, не допуская образования клейстера. Кипение необходимо поддерживать все время и добавлять крахмальное молоко постепенно. Далее раствор надо быстро охладить до температуры 60-65 °С. К раствору крахма­ла доливают солодовое молоко, полученное из проращенного зерна (см. выше) и перемешивают. После добавления к крахмаль­ному раствору солодового молока получается почти прозрачная жидкость. Этот раствор оставляют при температуре 60-65 °С на 3 часа, в течение которых осахаривание крахмала заканчи­вается. Раствор используют для приготовления браги.

При приготовлении браги из пшеницы или другого зерна сна­чала зерно замачивают на несколько дней, затем проращивают 3 дня в теплом месте и просушивают в течение 12-14 часов. После этого проращенное зерно крупно разминают толкушкой и разбавляют водой в соотношении 1:3. Затем в полученный раствор добавляют сахар из расчета 200 г на 1 кг зерна и прес­сованные дрожжи из расчета 50 г на 1 кг зерна, а также солодо­вое молоко (приготовление см. выше) в соотношении: на 1 л воды и 2 кг пшеницы или ржи берется 0,16 кг солодового молока. Полученную смесь настаивают в течение 10-15 дней в теплом месте, периодически встряхивая и удаляя образовавшуюся на поверхности пену. Посуду с брагой обязательно накрывают тканью или марлей, так как ее запах привлекает насекомых.

При приготовлении браги из картофеля его сначала перера­батывают — измельчают, добавляют на 1 кг картофеля 1 л воды и разваривают в течение 1,5-2 часов до состояния клейстера (процесс переработки картофеля описан выше). Затем присту­пают к процессу расщепления крахмала. Для этого сваренный клейстер охлаждают и, как только температура клейстера по­низится до 60-65 °С, в него добавляют и размешивают пред­варительно измельченный солод. Солод можно измельчить на обыкновенной мясорубке за время, пока варится клейстер. Для того чтобы процесс расщепления прошел полно, температуру 60-65 °С необходимо выдерживать в течение 40-45 минут. Для этого тару, в которой находится клейстер с перемешанным со­лодом, укрывают теплыми вещами или помещают в ванну с го­рячей’водой. После этого смеси дают остыть до комнатной температуры 20-22 °С, вводят дрожжи и ставят в теплое место для брожения. Таким же образом можно приготовить брагу из зерна или кукурузы. Их измельчают, но не обязательно до со­стояния муки, добавляют на 1 кг зерна 2-2,5 л воды и варят до состояния хорошо разваренной каши.

Спиртовое брожение — магия превращения сахара в этиловый спирт

Спиртовое брожение лежит в основе приготовления любого алкогольного напитка. Это самый простой и доступный способ получить этиловый спирт. Второй метод — гидратация этилена, является синтетическим, применяется редко и только в производстве водки. Мы рассмотрим особенности и условия брожения, чтобы лучше понять, как сахар превращается спирт. С практической точки эти знания помогут создать оптимальную среду для дрожжей — правильно поставить брагу, вино или пиво.

Спиртовое брожение — это процесс превращения дрожжами глюкозы в этиловый спирт и углекислый газ в анаэробной (бескислородной) среде. Уравнение следующее:

C6h22O6 → 2C2H5OH + 2CO2.

В результате одна молекула глюкозы превращается в 2 молекулы этилового спирта и 2 молекулы углекислого газа. При этом происходит выделение энергии, что приводит к незначительному повышению температуры среды. Также в процессе брожения образуются сивушные масла: бутиловый, амиловый, изоамиловый, изобутиловый и другие спирты, которые являются побочными продуктами обмена аминокислот. Во многом сивушные масла формируют аромат и вкус напитка, но большинство из них вредны для человеческого организма, поэтому производители стараются очистить спиртное от вредных сивушных масел, но оставить полезные.

Дрожжи — это одноклеточные грибы шарообразной формы (около 1500 видов), активно развивающиеся в жидкой или полужидкой среде богатой сахарами: на поверхности плодов и листьев, в нектаре цветов, мертвой фитомассе и даже почве.

Дрожжевые клетки под микроскопом

Это одни из самых первых организмов, «прирученных» человеком, в основном дрожжи используются для выпечки хлеба и приготовления спиртных напитков. Археологами установлено, что древние египтяне за 6000 лет до н. э. научились делать пиво, а к 1200 году до н. э. освоили выпечку дрожжевого хлеба.

Научное исследование природы брожения началось в XIX веке, первыми химическую формулу предложили Ж. Гей-Люссак и А. Лавуазье, но осталась неясной сущность процесса, возникло две теории. Немецкий ученый Юстус фон Либих предполагал, что брожение имеет механическую природу — колебания молекул живых организмов передаются сахару, который расщепляется на спирт и углекислый газ. В свою очередь, Луи Пастер считал, что в основе процесса брожения биологическая природа — при достижении определенных условий дрожжи начинают перерабатывать сахар в спирт. Пастеру опытным путем удалось доказать свою гипотезу, позже биологическую природу брожения подтвердили другие ученые.

Русское слово «дрожжи» происходит от старославянского глагола «drozgati», что значит «давить» или «месить», прослеживается явная связь с выпечкой хлеба. В свою очередь, английское название дрожжей «yeast» восходит от староанглийских слов «gist» и «gyst», которые значат «пена», «выделять газ» и «кипеть», что ближе к винокурению.

В качестве сырья для спирта используют сахар, сахаросодержащие продукты (в основном фрукты и ягоды), а также крахмалосодержащее сырье: зерно и картофель. Проблема в том, что дрожжи не могут сбродить крахмал, поэтому сначала нужно расщепить его до простых сахаров, это делается ферментом — амилазой. Амилаза содержится в солоде — пророщенном зерне, и активируется при высокой температуре (обычно 60-72 °C), а сам процесс преобразования крахмала до простых сахаров называется «осахариванием». Осахаривание солодом («горячее») можно заменить внесением синтетических ферментов, при котором не нужно нагревать сусло, поэтому метод называется «холодным» осахариванием.

Источник