Cбраживание углеводных растворов на спирт

Сущность спиртового брожения

Процесс превращения углеводов в спирт осуществляется при непосредственном участии дрожжей (хотя в принципе возможно использование и недрожжевых микроорганизмов). Это участие выражается в том, что дрожжи используют углеводы в качестве источника углеводного питания для поддержания своей жизнедеятельности и размножения.

Образование же спирта связано с особым путем усвоения углеводов дрожжами: оно осуществляется многоступенчато, через образование ряда промежуточных соединений, и этот процесс требует затрат энергии, которую дрожжевые клетки вырабатывают в ходе превращений, а именно в реакциях, связанных с переносом водорода от одного соединения (донора) к другому (акцептору).

Больше всего энергии «вырабатывается» в том случае, если в среде присутствует растворенный кислород (как акцептор), но при спиртовом брожении он отсутствует и дрожжевые клетки вынуждены сами продуцировать акцептор водорода для энергетического обеспечения химических превращений. Таким акцептором водорода является уксусный альдегид; присоединяя водород, он превращается в спирт. Таким образом, для дрожжей образующийся спирт является отходом жизнедеятельности, тогда как для специалиста, управляющего процессом спиртового брожения, спирт является целевым продуктом.

Исходя из этого, для сбраживания углеводных растворов специально отбираются такие виды и штаммы дрожжей, которые способны продуцировать наибольшее количество спирта по отношению к сбраживаемому сахару. Теоретический предел удельного выхода спирта рассчитывают по известному уравнению Гей-Люссака:

C₆H₁₂О_б => 2С₂Н₅ОН + 2СО₂

Практический выход спирта всегда ниже данного предела, поскольку часть субстрата тратится на восстановление распадающихся в процессе жизнедеятельности структурных элементов клетки, на размножение клеток и на образование побочных продуктов.