Класифікація

Лекція № 9

Тема: Спиртове бродіння

План

1. Загальні відомості про бродіння.

2. Спиртове бродіння.

3. Хімізм спиртового бродіння.

4. Гліцеролова форма спиртового бродіння.

5. Виробництво дріжджів.

Виступ

Одним із найбільш поширених і вивчених типів бродіння є спиртове. Перші відомості про хімічну природу спиртового бродіння знаходимо в працях Каньяр-Латура, Шванна, Кютцінга і Тюрпена (1837-1838). Проте через жорстоку критику, якій Ю. Лібіх піддав цю теорію, її швидко забули. І тільки в 1857 р. Л. Пастер експериментально довів і теоретично обгрунтував біологічну природу процесів бродіння. Йому вдалося на прикладі спиртового, молочнокислого і маслянокислого бродінь довести, що ці процеси спричиняються життєдіяльністю мікроорганізмів.

«Бродіння — це життя без повітря», — писав Л. Пастер, тобто життя за рахунок анаеробних перетворень речовин, яким належить фізіологічна роль у забезпеченні життя енергією. Він також відкрив, що кисень пригнічує бродіння. Цей ефект, який дістав назву ефекту Пастера, відомий тепер як один із класичних прикладів регуляції обміну речовин.

Під час вивчення спиртового бродіння Л. Пастер уперше спостерігав, як за присутності кисню інтенсивність бродіння знижується, що призводить до зменшення кількості виділених спирту і СО₂. Водночас посилюється органічний синтез, про що свідчить значне збільшення маси дріжджових клітин. У цьому факті Л. Пастер угледів доказ того, що одиниця вуглецю в цукрі, яким живляться дріжджі, використовується за доступу кисню набагато ефективніше, ніж в анаеробних умовах.

Питання про наявність чи відсутність ефекту Пастера вирішується зіставленням кількості СО₂, яка виділяється в нормальних і анаеробних умовах, що добре ілюструється на рівняннях дихання і бродіння:

С₆Н_І2О₆ +6О₂ ->6СО₂ +6Н₂О; С₆Н_І2О₆ ->.2СО₂ +2СН₃СН₂ОН.

З наведених рівнянь випливає, що на кожну молекулу цукру, який використовується в аеробних умовах, має виділятися втроє більше СО₂, ніж під час бродіння.

Найпримітивнішим способом добування енергії, який властивий певним групам мікроорганізмів, є процеси бродіння. Примітивність їх полягає в тому, що із субстрату добувається лише незначна частина тієї хімічної енергії, яка в ньому міститься. Продукти, що утворюються в процесі бродіння, містять ще значну кількість енергії.

Бродіння — це процес, в якому має місце поєднане окислення — відновлення зброджуваного субстрату без участі кисню. Основною проблемою всіх процесів бродіння є проблема акцептора електронів. Ступінь окислення і поєднана з цим кількість вільної енергії, яка виділяється, а також характер продуктів, що утворюються при цьому, визначаються природою кінцевих акцепторів електронів. Якщо кінцевим акцептором електронів є оцтовий альдегід, то утворюватиметься етанол, якщо гліцериновий альдегід — гліцерол, якщо піровиноградна кислота — молочна кислота тощо. Отже, залежно від переважаючої кількості продуктів, які виділяються і є акцепторами електронів, розрізняють: спиртове, молочнокисле, пропіоновокисле, маслянокисле та інші види бродіння.

Спиртовим бродінням називається процес розкладу цукру мікроорганізмами на спирт і вуглекислий газ. Ще в 1815 р. Гей-Люссак встановив, що гексози перетворюються на спирт і СО2 за таким рівнянням: С₆Н_І2О₆ -»2СН₃СН₂ОН + 2СО₂, яке нині є загальноприйнятим.

Збудниками спиртового бродіння є дріжджі, деякі мукорові гриби і бактерії. В Європі для спиртового бродіння переважно використовують дріжджі Saccharomyces, в Азії — мукорові гриби, а в Південній Америці — бактерії.

Дріжджі належать до класу сумчастих грибів (Ascomycetes), родини сахароміцегових.

Слово «дріжджі» має загальний корінь зі словом «дрижати» — тобто «тремтіти», яке застосовувалося при описі спінювання рідини, що часто супроводжує бродіння, здійснюване дріжджами.

Дріжджі, ймовірно, одні з найбільш стародавніх «домашніх організмів». Тисячі років люди використовували їх для ферментації і випічки. Археологи знайшли серед руїн давньоєгипетських міст жорна і пекарні, а також зображення пекарів і пивоварів. Передбачається, що пиво єгиптяни почали варити за 6000 років до н. е., а до 1200 року до н. е. опанували технологію випічки дріжджового хлібу разом з випічкою прісного. Для початку зброджування нового субстрату люди використовували залишки старого. У результаті, у різних господарствах сторіччями відбувалася селекція дріжджів і сформувалися нові штами, що не зустрічаються у природі, багато з яких навіть спочатку були описані як окремі види. Вони є такими ж продуктами людської діяльності, як сорти культурних рослин.

Луї Пастер — вчений, що встановив роль дріжджів у спиртному бродінні

У 1680 році голландський натураліст Антон ван Левенгук вперше побачив дріжджі в оптичний мікроскоп, проте не розпізнав у них через відсутність руху живі організми. І лише у 1857 році французький мікробіолог Луї Пастер у роботі «Mémoire sur la fermentation alcoholique» довів, що спиртове бродіння — не просто хімічна реакція, як вважалося раніше, а біологічний процес, що проводиться дріжджами^[8][9].

Класифікація

Розрізнити дріжджі, що належать до різних відділів грибів, можна як по характеристикам їх життєвого циклу, так і без його спостереження — за фізіологічними ознаками. До них відносяться: синтез каротиноїдів (зустрічається тільки у базидіоміцетних дріжджів), тип убіхінонів (з 5—7 ізопреноїднимі залишками у аскоміцетних і з 8—10 у базидіоміцетних, хоча є виключення), тип поділу (брунькування або симетричний поділ, див. розділ Життєвий цикл), вміст ГЦ в ДНК (26—48 % у аскоміцетних, 44—70 % у базидіоміцетних), наявність уреази (характерна за декількома виключеннями тільки базидіоміцетним) та ін.

Дата добавления: 2015-08-21