Содержание к диссертации
Введение
1 Литературный обзор 8
1.1 Культивирование дрожжей 8
1.1.1 Методы культивирования, их особенности 8
1.1.2 Факторы, влияющие на процесс культивирования 13
1.1.2.1 Температура и кислотность среды 13
1.1.2.2 Влияние кислорода на рост дрожжей. Аэрация и перемешивание культуры 18
1.1.2.3 Влияние концентрации сахара 23
1.1.2.4 Роль источников азота и фосфора 25
1.1.2.5 Влияние компонентов питательных сред на рост и развитие дрожжей 30
1.2 Активные сухие дрожжи в виноделии 32
1.2.1 Преимущества и недостатки использования активных сухих дрожжей 32
1.2.2 Способы получения активных сухих дрожжей 35
1.2.3 Влияние температуры и влажности воздуха на процесс сушки дрожжей 39
1.2.4 Процессы, происходящие в дрожжевой клетке при сушке 41
1.2.5 Режимы и способы сушки дрожжей 45
1.2.6 Использование стабилизаторов и эмульгаторов при сушке дрожжей 49
1.2.7 Реактивация сухих дрожжей и роль трегалозы в этом процессе 51
1.2.8 Хранение сухих дрожжей 55
1.3 Выводы и цель работы 56
2 Экспериментальная часть 57
2.1 Объекты и методы исследований 57
2.1.1 Объекты исследований 57
2.1.2 Подготовка материалов к исследованиям 58
2.1.3 Состав питательных сред для культивирования дрожжей 59
2.1.4 Описание экспериментальных установок 60
2.1.5 Методы иследований 67
2.1.6 Методы статистической обработки данных 67
2.2 Результаты исследований и их обсуждение 68
2.2.1 Исследование совместимости различных рас дрожжей и производственных субстратов 68
2.2.2 Выбор чистой культуры дрожжей для культивирования с целью получения препаратов АСД 83
2.2.3 Оптимизация состава питательной среды для культивирования дрожжей 93
2.2.4 Влияние условий культивирования дрожжей на процесс биосинтеза дрожжей 109
2.2.5 Разработка технологии получения активных сухих дрожжей 122
2.2.6 Исследование технологических свойств АСД «Москва 30» и их использование для получения виноматериалов 126
2.2.7 Разработка рациональной технологии получения активных сухих дрожжей 139
Выводы 142
Список литературы 144
Приложения 160
- Факторы, влияющие на процесс культивирования
- Влияние компонентов питательных сред на рост и развитие дрожжей
- Состав питательных сред для культивирования дрожжей
- Оптимизация состава питательной среды для культивирования дрожжей
Введение к работе
Одной из важнейших задач винодельческой промышленности является выпуск высококачественной стабильной продукции, а также возможность расширения ассортимента выпускаемых вин с минимальными затратами.
В связи со снижением площадей виноградников и резким снижением доли отечественного сырья для производства виноградных вин к приоритетным направлениям винодельческой отрасли следует отнести развитие плодового виноделия, к преимуществам которого относится практически неисчерпаемая сырьевая база.
Однако, коренное улучшение качества плодовых вин, повышение их конкурентоспособности возможно лишь на основе глубокого изучения биохимических, микробиологических процессов, основополагающая роль в которых принадлежит дрожжам.
До последнего времени сбраживание плодовых соков проводилось с использованием жидких разводок чистых культур дрожжей Saccaromyces cerevisiae, использование которых позволяет обеспечить полноту выбраживания и микробиологическую чистоту процесса брожения. Вместе с тем, их применение связано с низкими сроками хранения жидких разводок, высокой трудоемкостью процесса воспроизводства дрожжей, недостаточной стабильностью качественных показателей готового продукта. В последние годы в винодельческой промышленности используют препараты активных сухих дрожжей (АСД), производимые за рубежом. Их использование имеет ряд существенных преимуществ, связанных со значительным увеличением сроков хранения, упрощением и ускорением процесса приготовления дрожжевой разводки, обеспечением стандартных органолептических показателей вин.
Однако, несмотря на значительный опыт по выделению и селекции активных штаммов дрожжей для виноделия, накопленный Российскими учеными и специалистами, промышленные препараты сухих дрожжей в нашей стране не производятся. Вследствие этого применение АСД в промышленных масштабах ограниченно из-за относительной дороговизны зарубежных препаратов, а также в связи с недостаточной изученностью их влияния на технологические процессы при производстве винопродукции.
Таким образом, особую значимость приобретает разработка технологии получения препаратов сухих дрожжей для плодового виноделия на основе отечественных селекционированных активных штаммов, а также изучение влияния промышленных препаратов АСД на процесс брожения и качество вин.
Цель и задачи исследования
Целью работы являлась разработка комплексной технологии производства АСД для плодового виноделия на основе изучения закономерностей процессов культивирования и высушивания селекционированных штаммов дрожжей.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
• исследовать принципиальную возможность и целесообразность применения сухих дрожжей при сбраживании сусла и производственных субстратов на основе концентрированных плодовых соков;
• провести анализ технологических свойств промышленных препаратов активных сухих дрожжей с целью их использования при производстве высококачественных плодовых виноматериалов;
• осуществить подбор чистых культур дрожжей Saccharomyces cerevisiae, предназначенных для промышленного получения препаратов АСД;
• установить закономерности процесса воспроизводства дрожжей, оптимизировать состав питательных субстратов и технологические режимы культивирования с целью достижения максимального накопления дрожжевой биомассы;
• разработать щадящие режимы распылительной сушки дрожжей с подбором протекторов, позволяющих сохранить высокую жизнеспособность и ферментативную активность культуры;
• разработать комплексную технологию производства промышленных препаратов активных сухих дрожжей с целью их применения в плодовом виноделии;
• провести анализ полученных препаратов активных сухих дрожжей, изучить их влияние на органолептические и физико-химические показатели виноматериалов.
Научная новизна
Научно обоснованы и экспериментально установлены закономерности процессов культивирования и сушки дрожжей.
Показана принципиальная возможность применения чистых культур дрожжей Saccharomyces cerevisiae, рас «Москва 30» и «К-17» для получения препаратов АСД.
Выявлены общие тенденции процесса размножения дрожжей и параметры, лимитирующие рост культуры. Определены технологические режимы, обеспечивающие существенное повышение концентрации клеток дрожжей при минимальном потреблении компонентов питательных сред. Показана возможность интенсификации технологических процессов при использовании сбалансированных субстратов на основе яблочного сока и мелассы.
Впервые изучен и оптимизирован процесс распылительной сушки жидкой разводки дрожжей S. cerevisiae, расы «Москва 30». Подобрана защитная среда, позволяющая сохранить необходимую бродильную активность высушиваемой культуры. Установлена оптимальная температура теплоносителя, способствующая получению высококачественных препаратов активных сухих дрожжей.
Практическая ценность
Установлена целесообразность применения промышленных препаратов АСД для сбраживания плодовых соков и производственных субстратов на основе концентрированных яблочных соков. Показано, что использование препаратов АСД способствует равномерному и полному сбраживанию сахара и повышению экстрактивности виноматериалов, при этом качество вина в значительной степени определяется подобранной культурой дрожжей.
Изучены и рекомендованы для отечественного виноделия промышленные препараты активных сухих дрожжей «Siha Aktiv», «Siha Varioferm» при производстве виноградных виноматериалов и «Constantiavin NT 50», «Aroma plus» при производстве яблочных виноматериалов.
Разработана рациональная комплексная технология производства активных сухих дрожжей, предназначенных для использования в плодовом виноделии, и предложено ее аппаратурное оформление.
Разработаны и утверждены Минсельхозом РФ следующие технологические инструкции: ТИ 10-15295-2000 «Технологическая инструкция по применению активных сухих дрожжей в виноделии»; ТИ 10-17828-2001 «Технологическая инструкция по производству вина плодового по специальной технологии "Лучезарное"»; ТИ 10-23279-03 «Технологическая инструкция по производству вина плодового по специальной технологии "Дуэт"».
Проведены опытно-промышленные испытания предлагаемой технологии производства активных сухих дрожжей.
Факторы, влияющие на процесс культивирования
Температура является важнейшим технологическим фактором, оказывающим влияние на растущую биомассу, так как температура клетки стремится сравняться с температурой окружающей среды. Температура влияет на скорость биохимических реакций в дрожжевой клетке, пищевые потребности и состав биомассы [15, 16, 39,41, 49].
Механизмы температурного воздействия объясняются, прежде всего, влиянием температуры на структуру белков и липидов клетки, температурные коэффициенты скоростей реакций, зависящих от энергий активации этих реакций, определяемых из уравнения Аррениуса. Изменения в энергии активации для культуры микроорганизмов свидетельствуют, что происходят изменения в реакциях, контролирующих скорость роста или метаболической регуляции. Изменение температурных условий среды в процессе культивирования во многом влияет на скорость и направленность физиологических процессов, осуществляемых дрожжами [78].
Установлено влияние температуры на состав биомассы дрожжей. Изменение температуры оказывает влияние на РНК, белок и липидный состав клеток дрожжей. При одной и той же скорости роста содержание РНК в дрожжах при снижении температуры увеличивается в несколько раз. Общее содержание белка в дрожжах при изменении температуры может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от природы лимитирующего субстрата. В липидах дрожжей при снижении температуры повышается содержание ненасыщенных жирных кислот. Вероятно, это обусловлено тем, что при изменении температуры липиды мембранной структуры постоянно модифицируются с целью сохранения их функций [2, 66].
При изменении температуры могут изменяться потребности в факторах роста. Например, для роста Saccharomyces cerevisiae при температуре 38С, но не при 30С, необходимы пантотеновая кислота и хлорид натрия [66]. Известно, что температуры, оптимальные для синтеза метаболитов многими культурами микроорганизмов не совпадают с оптимальными температурами роста и размножения. Большинство дрожжей относится к мезофиллам, их оптимальная температура роста и развития находится в пределах 28-30С, и повышение температуры дрожжи переносят хуже, чем понижение [20,45, 61, 69, 162].
Существуют виды дрожжей, приспособленные в ходе продолжительной адаптации к высоким температурам. Так, А.А. Имшенецкий и Л.Г. Логинова в 1944 - 1960 г.г. получили дрожжи Saccharomyces cerevisiae, раса XII, активно развивающиеся при температуре 40С. Ими же были получены дрожжи, развивающиеся на среде с высоким содержанием сахара (14-15 г на 100 мл среды) и при температуре 44С [66].
Термотолерантные культуры дрожжей обладают более высокой бродильной активностью и резко сниженной активностью дыхания. Так, культивирование винных дрожжей Saccharomyces vini при температуре 40С с последовательными пересевами привело к повышению бродильной активности и снижению активности дыхания [58]. Такие культуры рекомендованы для сбраживания виноградного сусла под давлением СОг.
Влияние низких температур на жизнедеятельность дрожжей изучали многие ученые. Дрожжи устойчивы к холоду и могут не терять жизнеспособность при температуре минус 200С. При температуре около 0С некоторые дрожжи могут размножаться и вызывать брожение. Были установлены преимущества применения холодостойких культур: при низкой температуре физиологическая активность дрожжей несколько заторможена, однако не нарушается действие их ферментных систем и угнетается развитие посторонних микроорганизмов [12, 168, 169].
На практике в условиях производства процессы культивирования дрожжей целесообразно проводить при температуре, оптимальной для аэробного размножения [21, 42, 43, 107, 127, 157].
При росте дрожжей значение рН культуры регулируется балансом между образованием и потреблением органических кислот или путем добавления кислоты или основания. Значение рН культуры оказывает непосредственное влияние на ход анаэробного превращения источников углерода, выход АТФ, образование конечных продуктов метаболизма и на энергетические процессы в клетке. При сбраживании сахара дрожжами при кислых значениях рН образуется этанол, а при сдвиге рН в щелочную сторону образуется глицерин и уксусная кислота. Энергетические затраты на функцию поддержания жизнедеятельности клетки или энергия поддержания, таким образом, непосредственно зависит от рН [55].
Для роста и развития дрожжи предпочитают слабокислое значение рН, наиболее благоприятные значения рН для роста большинства дрожжей находятся в пределах 3,5 - 5,0. Эти границы рН совпадают с оптимальным значением для активности ферментов, связанных с цитоплазматической мембраной, включая транспортные [44, 65, 74, 87].
В кислой среде больше разбухают коллоидные вещества наружной оболочки дрожжевых клеток, увеличивается проницаемость, влага и растворенные вещества легче проникают в клетку. Общепринято, что перенос в клетку большинства веществ осуществляется находящимися на мембране белками-переносчиками - пермеазами. Активность пермеаз зависит от величины рН, температуры и других факторов. рН среды благодаря своему действию на диссоциацию соединений с кислыми и основными свойствами, может оказывать влияние на ингибиторные и токсичные свойства этих соединений. Так, токсичность слабых кислот, например, уксусной, часто зависит от рН. Свободные кислоты обладают большей растворимостью в липидах, чем ионизированные формы. Поэтому, снижение рН должно сопровождаться проникновением кислот в клетку [3, 9, 57, 81].
Образование органических кислот дрожжами, используемыми в виноделии, имеет большое практическое значение. Кислотность виноградного сусла может находиться в пределах значений рН 2,8 - 3,8, поэтому винные дрожжи характеризуются большей кислотовыносливостью, чем, например, пивоваренные или хлебопекарные. На повышенную кислотность среды дрожжи реагируют, прежде всего, изменением морфологии: клетки дрожжей мельчают, приобретают круглую форму, в цитоплазме накапливается жир, также меняется метаболизм культуры [21]. Н.Г. Саришвили и Б.Б. Рейтблат исследовано влияние температуры и рН на дыхательную и бродильную активность дрожжей шампанского производства. Такие показатели физиологической активности как активность дыхания и брожения, а также дыхательный коэффициент изучались в диапазоне температур 10 - 35С при рН 3,0 и 4,0. Экспериментальным путем было определено, что максимальная скорость потребления кислорода при рН 3,0 соответствует температуре 20С, а при рН 4,0 - температуре 25 С [117].
Поддерживая в процессе культивирования температуру на уровне 20С, можно добиться максимальной дыхательной активности дрожжевых клеток.
Влияние компонентов питательных сред на рост и развитие дрожжей
Для нормального роста дрожжей кроме источников углерода и азота необходимо присутствие в среде источников минерального питания. Фосфор и серу дрожжи получают из минеральных источников, либо в органической форме.
Обязательным для роста дрожжей является присутствие в среде ионов К и Mg и микроэлементов цинка и железа в оптимальным количестве. Различное влияние микроэлементов, по-видимому, связано с их участием в различных ферментативных системах. Не исключена возможность, что ионы микроэлементов адсорбируются на клеточной стенке дрожжей, изменяют электропроводность, окислительно-восстановительный потенциал клетки, что приводит к ускорению или торможению поступления питательных веществ [125, 152,153, 156, 165].
Микроэлементы могут ускорять или замедлять выделение витаминов из клетки. Рост биомассы дрожжей, не способных синтезировать достаточное количество витаминов, могут стимулировать соответствующие предшественники (тиазол, триптофан) [55].
Основой питательных сред для промышленного получения биомассы дрожжей может быть сахарсодержащее и крахмалсодержащее сырье, а также отходы пищевых производств и некондиционное сырье [34].
Меласса является основным сырьем для дрожжевого производства. В массе сухих веществ мелассы содержатся 45-60% сахара, аминосоединения, инвертный сахар, органические кислоты, соли калия и кальция, микроэлементы, основные витамины группы В, в том числе биотин, обеспечивающие рост микроорганизмов. Однако при длительном хранении, часто при повышенных температурах, в мелассе происходят изменения, ухудшающие ее технологические показатели [34, 112, 125].
Учитывая повышенное содержание в мелассе аминного азота и редуцирующих веществ, можно предположить, что одной из основных причин изменения состава и свойств мелассы при ее хранении может быть активность меланоидиновой реакции, т.е. взаимодействие редуцирующих веществ с аминосоединениями. Сумма аминосоединений в мелассе составляет 2,5 - 3,2 % к массе сухих веществ.
При хранении мелассы в ней происходит нарастание концентрации аминного азота и редуцирующих веществ, что способствует усилению меланоидинообразования [112].
Мелассу обычно хранят в емкостях из алюминия или из черного металла, внутренняя поверхность которых не защищена от коррозии. Контакт мелассы с металлом, растворение в ней продуктов коррозии, катализирует химические реакции. Соединения растворимого металла интенсифицируют реакцию меланоидинообразования почти в 3 раза.
Меланоидиновая реакция зависит от рН среды. Это объясняется тем, что основным компонентом меланоидинообразования являются моносахариды: в кислых средах (рН 6) они достаточно устойчивы к разрушению и малоактивны в реакции, а при рН 8 в щелочных средах они легко разрушаются, не вступая в реакцию с аминосоединениями и образуя бесцветные продукты распада. Поэтому в мелассе регламентировано содержание инвертного сахара 0,1-0,5% и значение рН 7,0 - 8,5.
Меласса обладает высокой буферной емкостью, обусловленной структурными комплексами несахаров, но при нагревании эти комплексы частично разрушаются, концентрация водородных ионов увеличивается и рН снижается.
В мелассе могут содержаться мезофильные и термофильные бактерии, мицелиальные грибы, дрожжеподобные микроорганизмы. В процессе жизнедеятельности они продуцируют аммиак, сернистый ангидрид, водород, а также молочную, уксусную и масляную кислоты, ингибирующие рост культурных дрожжей [76].
По мнению Э.Л. Бабакиной [10], максимальное накопление биомассы дрожжей с хорошими технологическими показателями происходит на мелассе. Содержание живых клеток дрожжей с влажностью 8 - 10 % после высушивания составляет 70 — 75%, тогда как с использованием виноградного сусла только 64 - 66 %. Выход биомассы дрожжей по сухой массе также выше: на мелассе 12-15 г/дм , а на соке всего лишь 7,5 — 8,1 г/дм .
СМ. Манафова [69] для культивирования винных дрожжей использовала синтетические и натуральные среды (концентрированная меласса, виноградное сусло, виноградный виноматериал и плодово-ягодная среда). Лучшей средой для синтеза биомассы с целью получения активных сухих дрожжей признана меласса.
К сахаросодержащим средам относятся также концентрированные соки. Концентрированные виноградный и плодовые соки применяются как сырье для производства безалкогольных напитков и винодельческой продукции.
В винодельческой промышленности чаще всего используют субстраты, близкие по составу к вину. К наиболее перспективным можно отнести среды, приготовленные на основе концентрированных виноградных и плодовых соков.
Состав питательных сред для культивирования дрожжей
В качестве источников углеводов при культивировании дрожжей использовали восстановленные концентрированные виноградный и яблочный соки, а также свеклосахарную мелассу. Свеклосахарная меласса по ОСТ 18-395 получена с Московского дрожжевого завода «Дербеневка». Химический состав мелассы приведен ниже.
В качестве компонента азотного питания дрожжей применяли водный раствор аммиака. Концентрацию аммиачного азота и сахара в среде варьировали путем добавления аммиака и концентратов соков в различных соотношениях.
Культивирование дрожжей с целью подбора оптимального состава питательной среды для их последующего высушивания проводили в конических колбах на 250 см , содержащих по 100 см среды. Колбы помещали в механическую качалку, совершающую 250 об./мин. Культивирование вели при температуре 28 - 30 С в течение 72 ч.
Для питания дрожжей также применяли неорганические соли: хлорид калия, сульфат магния и диаммоний фосфат из расчета содержания в среде: КС1 —3,5%К20; MgS04 — 0,2 % MgO; (NH4)2HP04 — 0,7 % Р205.
Оптимизацию режимов культивирования для синтеза биомассы дрожжей осуществляли с применением лабораторного ферментера. Аппарат вместимостью 3 л снабжен четырьмя симметрично расположенными отбойными пластинами. На его верхней крышке установлен бессальниковый магнитный привод с электродвигателем, обеспечивающим передачу крутящего момента на вал мешалки с помощью магнитной муфты и позволяющий добиться полной герметизации аппарата. На валу аппарата установлена одноярусная мешалка с шестью лопастями. Под мешалкой установлен барботер, через который в аппарат подается стерильный воздух. Ферментер снабжен системой поддержания заданной температуры. Схема лабораторного ферментера представлена на рисунке 1.
Для увеличения полезной емкости и производительности аппарата, а также для предупреждения перелива продукта и сокращения потерь рабочего времени, при культивировании дрожжей использовали силиконовый пищевой пеногаситель «Пента-465».
Сушку суспензии винных дрожжей осуществляли на распылительной сушильной установке ЭВ5-02 Р01,О-1,2НК-22 (рисунки 2, 3).
Установка состоит из: сушильной камеры диаметром 1000 мм и объемом 1,2 м3 (1); электрокалорифера (4); вентилятора (5); циклона (2); пневматической форсунки (8); плунжерного насоса (6); регулирующего клапана (9); емкости исходного продукта (7); ресивера (10); емкости конечного продукта (3); поворотной заслонки (11); газохода (12).
Теплоноситель (воздух) вентилятором подается в электрокалорифер, где нагревается до требуемой температуры, далее он поступает в газораспределительное устройство сушильной камеры. Исходный продукт заливается в емкость 7 (при больших производительностях по исходному продукту) или в емкость 10 (при малых производительностях по исходному продукту). Из емкости 7 исходный продукт дозируется насосом в ресивер 10 и поступает в форсунку. Если исходный продукт заливается в емкость 10, то он дозируется в форсунку при помощи клапана 9. На форсунку подается исходная суспензия и с ее помощью происходит распыление исходного продукта, при этом образуется поток капель (факел распыла). Факел распыла смешивается с теплоносителем.
В объеме сушильной камеры происходит высушивание продукта. Высушенный продукт собирается в коническом днище и под действием силы тяжести перемещается к выгрузному отверстию сушилки. Далее вместе с отработанным теплоносителем продукт поступает в газоход, соединяющий сушилку с циклоном. В циклоне происходит отделение основной массы продукта от отработанного теплоносителя и его сбор в приемнике. Отработанный теплоноситель из циклона поступает в систему аспирации. Электрокалорифер имеет четыре секции нагрева, три секции постоянной мощности, одну секцию регулируемой мощности.
Внутренняя поверхность сушилки полированная. Сушилка имеет три окна: два для наблюдения за работой форсунки и характером распыления продукта на конической части сушилки, одно окно для «подсветки» внутреннего пространства сушилки. Поворотная заслонка используется для смены банок в процессе сушки.
Температурный режим сушки предварительно устанавливался при работе установки на воде. В емкость (10) заливалась вода, устанавливался требуемый температурный режим сушки: температура теплоносителя на входе в сушилку tex,e_ и на выходе из сушилки tebVU3_. После установления требуемого режима сушки в емкость (10) заливалась дрожжевая суспензия и производилась сушка продукта при фиксированном времени ее протекания.
Для защиты клеток от воздействия повышенных температур и увеличения количества жизнеспособных клеток в качестве защитной среды был использован гель из крахмала и воды концентрацией 2,5% в количестве 1,5% к массе. Непосредственно перед сушкой дрожжевая суспензия выдерживалась с гелем в течение 60 мин.
Оптимизация состава питательной среды для культивирования дрожжей
Увеличение количества дрожжевых клеток в процессе брожения произошло во всех исследуемых образцах. Максимальное увеличение количества дрожжевых клеток наблюдалось у культур дрожжей «Москва 30» и «К—17», наименьшее - в активных сухих дрожжах «Aroma plus». Количество почкующихся клеток в образцах на конец брожения составляло 10-15%. На рисунке 17 представлены изменения количества дрожжевых клеток в процессе брожения. Характер кривой изменения количества дрожжевых клеток может косвенно свидетельствовать о физиологическом состоянии культуры. У культуры «Москва 30» лаг-фаза практически отсутствовала, и процесс размножения клеток сразу перешел в экспоненциальную фазу. Лаг-фаза продолжительностью 1 - 2 суток наблюдалась у культур дрожжей «К-17», «Минская» и «Яблочная». Процесс адаптации клеток к новым условиям жизнедеятельности несколько затянулся у активных сухих дрожжей и составил 1—2 суток. Экспоненциальная фаза роста была практически одинаковой у всех исследуемых культур дрожжей; резкое увеличение численности дрожжевых клеток наблюдалось на 2 - 4 сутки для рас «Москва 30», «Минская» и «Яблочная» и на 3 - 5 сутки для рас «К-17», «Siha Aktiv» и «Aroma plus». Все исследуемые культуры дрожжей перешли в стационарную фазу развития на 8-е сутки брожения. На 11-е сутки брожения наблюдалось снижение общего числа жизнеспособных дрожжевых клеток у культур «Москва 30» и «К-17». К концу брожения на 14-е сутки во всех вариантах опыта увеличилось количество мертвых клеток.
В процессе брожения исследуемые расы дрожжей накопили различное количество биомассы. Наибольший прирост биомассы (4,86 г/дм) наблюдался в виноматериале, сброженном дрожжами «Москва 30». Наименьшее количество биомассы было накоплено при сбраживании сока чистыми культурами дрожжей «Минская» и «Яблочная» — 4,11 г/дм и 4,34 г/дм3 соответственно. Активным было накопление биомассы сухими дрожжами, и составило 3,73 г/дм для АСД «Siha Aktiv» и 3,46 г/дм для АСД «Aroma plus». На рисунке 18 представлена диаграмма прироста биомассы дрожжей в процессе сбраживания яблочного сока. Таким образом, анализ микробиологических показателей дрожжей в процессе сбраживания яблочного сока показал следующее: ЧКД «Москва 30» и «К-17» имели сокращенную лаг-фазу, а также накапливали наибольшее количество жизнеспособных клеток. При сбраживании яблочного сока активными сухими дрожжами лаг-фаза процесса была удлиненной. Дрожжи расы «Москва 30» имели максимальную среди исследуемых культур бродильную активность. Рисунок 18 - Прирост биомассы дрожжей при сбраживании яблочного сока При использовании активных сухих дрожжей отмечено более полное сбраживание Сахаров и наибольшее содержание этанола в готовых виноматериалах. Однако виноматериалы, сброженные сухими дрожжами, являлись менее экстрактивными. Проведенные нами исследования показали, что используемые дрожжи оказывают существенное влияние на качество и состав вина. Правильно подобранная культура дрожжей является важнейшим технологическим фактором в процессе получения высококачественных виноматериалов. Таким образом, на основании анализа физико-химических и органолептических показателей полученных виноматериалов для получения сухих дрожжей выбрана чистая культура «Москва 30» [8]. В технологии виноделия большое внимание уделяется условиям культивирования дрожжей. Для осуществления энергетических и конструктивных процессов, нормального развития и размножения дрожжевой клетке необходимо, прежде всего, использовать полноценные по составу, отвечающие требованиям производства, питательные среды [117]. Важнейшим фактором внешней среды, оказывающим влияние на физиологическую активность и метаболизм дрожжей, является концентрация сахара в среде. Этот показатель обуславливает тип метаболизма дрожжевой клетки, являясь регулятором осмотических процессов в ней. Так, установлено, что повышенная концентрация сахара в среде оказывает ингибирующее воздействие на дрожжи [21]. Восстановленные концентрированные соки содержат необходимые для развития и размножения дрожжевых клеток сахара. Однако в этих субстратах имеется дефицит источников азотного питания. Как известно, дрожжи по отношению к источнику азота являются автотрофами, и они хорошо усваивают аммиачный азот. Дрожжи могут расти на средах, содержащих в качестве единственного источника азота чистый аммиак или его соли. Нами была поставлена задача подбора оптимальной концентрации углеводов и азотистых веществ в составе субстрата для культивирования дрожжей. При введении в субстрат аммиачного азота необходимо учитывать его исходное количество в среде, так как избыточное количество азотистых веществ может ослабить дыхательную активность дрожжевой клетки. С целью определения оптимального состава питательной среды нами был поставлен полный факторный эксперимент второго порядка и проведена математическая обработка полученных результатов. В соответствии с планом эксперимента питательные среды содержали различное количество сахара и азота (таблица 10). Источником углеводов служили сахара сока, а компонентом азотного питания являлся водный раствор аммиака. Исследования проводили с использованием виноградного сока «Аргентинский» и яблочного «Липецкий» и чистых культур дрожжей S. cerevisiae раса «47-К» фенотипа киллер для виноградного сока и раса «Москва 30» для яблочного сока. Соли в состав питательных сред не вводились.
