Спиртовое брожение. Химизм. Морфологические, физиологические особенности возбудителей

Спиртовое брожение. Химизм. Морфологические, физиологические  особенности возбудителей. Значение в народном хозяйстве. Творческий вклад ученых в  раскрытие химизма  процесса. 

Спиртовое брожение.Спиртовым брожением называется превращение микроорганизмами углеводов в этиловый спирт и углекислоту. Химическая схема спиртового брожения без учета промежуточных этапов выражается уравнением С₆Н₁₂О₆=2СН₃СН₂ОН+2С0₂+27 ккал. Это брожение вызывается дрожжами, а также мукоровыми грибами. Впервые дрожжи наблюдал еще А. Левенгук в 1680 г. Но истинную роль дрожжей в спиртовом брожении установил Луи Пастер в 1857 г.

Дрожжи, возбудители  этого брожения, - факультативные анаэробы. Как источник азота они используют аминокислоты, пептон, а также аммонийные соли. При развитии в бескислородной среде они получают энергию за счет спиртового брожения, а в аэробных условиях - частично за счет окисления питательных веществ до углекислоты и воды. Это говорит о том, что дрожжевые клетки содержат очень сложный комплекс ферментов. При широком доступе кислорода у дрожжей помимо дыхания параллельно идет и процесс брожения - настолько ферменты дрожжей специализированы в направлении брожения.

Дрожжи широко распространены в природе. Они всегда встречаются на поверхности фруктов  и ягод, на листьях. С опадающими фруктами и ягодами дрожжи попадают в почву, где перезимовывают, а затем опять попадают на растения вместе с пылью, а также заносятся насекомыми, птицами. Это гак называемые дикие дрожжи.

Спиртовое брожение широко используется в промышленности: в виноделии, пивоварении, винокурении  и хлебопечении. В этих производствах  употребляют культурные дрожжи, отличающиеся от диких дрожжей высокой производительностью.

В винокурении  и хлебопечении применяются верховые дрожжи Saccharomycescerevisiae, вызывающие бурное брожение с энергичным газообразованием, образованием поверхностной пены, выделением тепла. Они развиваются при температуре 18-30°. В пивоварении применяются дрожжи низового брожения, которое протекает гораздо спокойнее при более низкой температуре (4-10°), дрожжевые клетки размножаются в нижних слоях и оседают на дно.

Когда в процессе брожения в среде накапливается  спирта до 15% и более, брожение прекращается, так как спирт, как отход их жизнедеятельности, является для них вредным продуктом.

При спиртовом  брожении кроме спирта и СО₂ образуются еще в незначительном количестве сивушные масла и глицерин. Сивушные масла (амиловый и другие спирты) образуются при разложении дрожжами аминокислот и связаны, таким образом, с азотистым питанием дрожжей. При прибавлении к питательной среде сульфитов Na₂SО₃, СаSО₃ увеличивается количество глицерина. В результате из сахара получают 22% спирта и 20% глицерина.

Химизм спиртового брожения изучен довольно хорошо. В основном это брожение протекает по схеме Эмбдена - Мейергофа, приведенной в таблице 1 (из книги М. Фробишера).  

Таблица 1. Схема диссимиляции глюкозы по Эмбдену-Мейергофу