ОБРАЗОВАНИЕ СИВУШНОГО МАСЛА ПРИ БРОЖЕНИИ
Образование высших спиртов и других побочных продуктов спиртового брожения как результат обмена веществ дрожжей и условий сбраживания — одна из важных проблем производства напитков брожения.
Вкусовые и ароматические свойства напитков брожения в известной степени определяются побочными продуктами, в том числе высшими спиртами, поэтому небезынтересно уделить этому вопросу особое внимание.
О механизме образования высших спиртов существуют различные представления. В основном их можно разделить на три группы, отличающиеся разным толкованием источников образования высших спиртов.
Так, наиболее ранним направлением была школа Эрлиха, его учеников и последователей, которая утверждала, что высшие спирты являются результатом самостоятельного процесса дезаминирования и декарбоксилирования аминокислот среды, в основном лейцина и изолейцина.
Несколько позже эти работы были продолжены М. И. Залесской и позднее Спаньер и Томас, которые окончательно не отрицали теории Эрлиха, но вносили в нее свои поправки, опираясь на неразрывную связь процесса образования сивушного масла с брожением.
В последнее десятилетие совсем иное направление получили работы известных французских ученых. Так, Лафон (31, Женевуа и Лафон [41, Риберо-Гайон [5], Пейно и Гимберто [6] полагают, что основная часть высших спиртов образуется за счет продуктов сбраживания углеводов во время глицеропируватного брожения, через уксусную кислоту, ацетон и 3-метилкротоновый альдегид.
Наряду с этими двумя направлениями существует высказывание проф. Веселова [7], теоретически обосновывающего невозможность течения реакции по Эрлиху и образование высших спиртов непосредственно из углеводов в условиях анаэробного брожения. Он считает, что высшие спирты образуются в результате сложного процесса обмена веществ, в котором главную роль играют промежуточные продукты сбраживания углеводов, а именно: пировиноградная кислота, процесс переаминирования и простого аминирования.
В дальнейшем, работая под руководством И. Я. Веселова, нам удалось установить, что предположения, выдвинутые им в научных чтениях [7], подтвердились экспериментально при изучении образования сивушного масла при автолизе дрожжей .
В этой работе удалось совершенно очевидно установить, что количество сивушного масла тесно связано с концентрацией в среде свободной пировиноградной кислоты, добавление которой резко сдвигало процесс в сторону образования высших спиртов и частично альдегидов. При этом интересно отметить, что даже в отсутствии углеводов (голодные, обедненные углеводами, дрожжи), но при наличии пировиноградной кислоты, нам удалось наблюдать резкое нарастание высших спиртов, в противовес обычному автолизу «голодных» дрожжей.
Основываясь на ранее полученных данных, в настоящей работе была поставлена задача исследовать процесс образования высших спиртов при сбраживании солодового сусла в условиях теплого и холодного режима и выяснить основные факторы, влияющие на процесс образования побочных продуктов брожения при ускоренных методах производства.
Определение высших спиртов проводили по несколько видоизмененному методу Комаровского, колориметрирование велось в электро-фотоколориметре. Влияние альдегидов снималось действием аммиачного раствора азотнокислого серебра в щелочной среде с двойной перегонкой. Биомассу дрожжей отделяли центрифугированием при 3000 об/мин, с последующим переносом в бюксы 70%-ым этиловым спиртом и высушиванием до постоянного веса (спирт применяется для фиксации дрожжей).
Альдегиды определяли бисульфитным методом в дистилляте по методике, принятой в пивоварении и виноделии, аммиачный и аминный азот — по общепринятым методам.
Пировиноградную кислоту вносили в среду в виде нейтрализата 40%-ной кислоты 20%-ной щелочью до рН 5,5, уксусный альдегид — в виде 6%-ного водного раствора, который вносили по каплям в течение 48 часов, так как внесение больших количеств вызывало резкое торможение процесса размножения дрожжей.
При сравнительном сбраживании нескольких проб в условиях холодного и теплого брожения в многократных повторностях нами было установлено, что при 20—22° сивушного масла образовывалось в 3— 3,5 раза меньше, чем при 8—9°.
При холодном брожении на 100 мл пива в среднем накапливалось до 0,01 г сивушного масла, а при теплом брожении — всего около 0,003 г. По-видимому, в процессе накопления сивушного масла играет большую роль количество первоначально внесенной биомассы, длительность брожения и суткограммы дрожжей, участвующие в брожении.
Динамика накопления биомассы и сивушного масла представлены на рис. 1, где очень ясно видна взаимосвязь этих двух величин в процессе брожения. Совершенно очевидно, что с увеличением биомассы (кривая /) и длительности брожения наблюдается рост сивушного масла (кривая 2) в среде.
Математическая обработка экспериментальных данных дала возможность графически представить эту взаимосвязь (рис. 2), где содержание сивушного масла непосредственно связывается с суткограммэми дрожжей, участвующими в брожении. Эта кривая соответствует уравнению х—Ку*, где л* — представляет собой суткограммы, определенные -путем подсчета площадей, ограниченных осями координат и графиком роста биомассы на рис. 1; у — содержание сивушного масла в среде в г, а К — коэффициент пропорциональности, равный 25 000.
Полученные опытным путем точки содержании сивушного масла в бродящем сусле и готовом пиве почти все легли на кривую (см. рис.2), что позволяет утверждать неразрывную связь и непосредственную зависимость содержания сивушного масла от количества биомассы дрожжей и длительности брожения.
2. Длительная выдержка на дрожжах после окончания главного брожения влечет за собой значительные увеличения содержания сивушного масла в среде на 12—12,5%.