Технолошки факултет

Лесковац

Семинарски рад из индустријске микробиологије

Тема: Алкохолна ферментација

Ментор: Проф. Др. Драгиша Савић Студенти:

Стаменковић Сандра 4881Митровић Јелена 4920

Пешић Миљана 48901

УВОД

Алкохол је био присутан на земљи много раније него што су се појавили први људи. Развио се пре 1.5 билиона година, када су бактерије конзумирајући ћелије биљака произвеле алкохол.Људи су почели да конзумирају алкохол најмање пре 7 000 година. Пронађени су остаци грнчарије из овог времена, у чијим порама су археолози пронашли остатке пива и вина. Стари народи су веровали да су алкохолна пића производи Богова или од Бога дата, те да им могу помоћи у борби с непознатим силама, недаћама и болестима.Производња ракије код Срба почиње тек са доласком Турака. Ракија се брзо раширила у народу и потпуно потиснула производњу пива.У наредних неколико векова, Србија је постала земља са највећим бројем стабала шљива, а производња шљивовице непрестано је расла.У Душановом законику је један члан посвећен кажњавању алкохоличара.Све до VIII века, када су арабски лекари открили дестилацију и добивени дестилат назвали ''ал-кохол'', алкохолна пића добијала су се природном ферментацијом, врењем млека, воћа и појединих житарица. Чист алкохол је произведен 600 година касније, када је 1400. године бенедиктанац Bazilus Valentinus дестилацијом добио чист алкохол и назвао га ''spiritus vini'', и касније добио широку примену у медицини. (6)

На основу неких истраживања, дошло се до закључка да се Београд -- Србија по потрошњи алкохолних пића налази на четвртом месту у Европи, одмах после Велике Британије, Финске и Данске. (6)

2

АЛКОХОЛНА ФЕРМЕНТАЦИЈА

Алкохолна ферментација је сложени биохемијски процес (слика 1) при коме се разлажу шећери и ствара етил – алкохол као главни производ врења, угљендиоксид и неки секундарни производи као алдехиди, сирћетна киселина, млечна киселина и други. (1)

Gay – Lussac је 1815. године, поставио прву једначину алкохолне ферментације. Иако непотпуна, она у основи и данас важи:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + energija

Данас се зна да је алкохолна ферментација врло сложен биохемијски процес трансформације шећера у етил – алкохол и угљендиоксид.(1)

Слика 1. Процес ферментације (4)

Утицај температуре на алкохолно врење

        Температура је један од битних чиниоца почетка и завршетка алкохолне ферментације, а у вези с тим и њеног трајања. Треба имати у виду да су квашчеве гљивице живи организми и да се према томе утицај температуре одражава на све њихове животне функције. (4)

    Међутим, на високе температуре квасац је и те како осетљив и због тога често настају прекиди алкохолне ферментације. Температуре изнад 32°C до 33°C сматрају се превисоким и критичним. Да ли ће се врење прекинути на 32°C, 36°C или чак на 40°C

3

зависи и од других околности, као што су: врста или сој квасца, концентрација шећера и киселина, количина створеног алкохола итд. Како температура утиче на почетак, ток иисход алкохолне ферментације види се из табеле 1. (4)

        Табела 1: Анализа и ток алкохолне ферментације (1)

Т [°C] Ферментација почела после [дана] Остварено алкохола у вину [%]

10 8 16,2

15 6 15,8

20 4 15,2

25 3 15,2

30 1,5 10,2

35 1 6,0

        Из наведене табеле уочава се да оптимална температура за почетак ферментације није истовремено и оптимална температура за интензитет ферментације и њен крајњи исход у погледу количине алкохола створеног врењем.

Сматра се да оптимална температура за рад, тј. живот квасца износи 25 - 28°C. Међутим, за стварање већег приноса алкохола пожељна је, како се види, нижа температура, око 10°C.

Етанол

Drugi nazivi: етил алкохол; хидроксиетан; етил хидрат;

Molekulska formula: CH3CH2OH (слика 2)Molarna masa: 46.06844(232) g/molAgregatno stanje: безбојна бистра течност Gustina : 0.789 g/cm³Tačka topljenja: −114.3 °C (158.8 K)Tačka ključanja: 78.4 °C (351.6 K)Rastvorljivost u vodi: потпунаOpasnost: Веома запаљив (5) слика 2. Молекул етанола

Улога етанола је вишеструка:

Алкохолна пића – главни је састојак алкохолних пића, у којима се налази у концентрацији од 3-40%

Медицина – Етанол је високоефикасан антисептик у концентрацији од 70% Као гориво – Многи возачи користе аутомобилско гориво у коме има 25%

етанола (5)

4

Алкохол у мањој количини делује на контролу и норме понашања. У већој количини успорава рефлексе, мења нормално мишљење, доводи до неразумљивог говора и ошамућује свест. У великој количини доводи до несвесног стања, а понекад и до смрти. (7)

МИКРООРГАНИЗМИ АЛКОХОЛНЕ ФЕРМЕНТАЦИЈЕ

Етанол је продукт метаболизма великог броја прокариотских и еукариотских, облигатно и факултативно анаеробних микроорганизама у одсуству спољашњих примаоца електрона. Иако неки аеробни микроорганизми (плесни родова Aspergillus, Fusarium i Penicillium) имају способност продукције етанола, не могу представљати потенцијал у производњи етанола. (1)

Алкохолна ферментација се у индустријским условима изводи коришћењем квасаца рода Sacharomyces и бактерија рода Zymomonas. Ови квасци и ове бактерије се користе због свог једноставног метаболизма. Савремена истраживања су показала да се приликом ферментације јављају сојеви који директно из обновљених скробних и целулозних сировина производи етанол. У тим истраживањима, успешно су примењене и велики потенцијал показале бактерије Clostridium thermocellum и Clostridium phytofermentans које су изоловане из земљишта. (1)

Квасци

Способност алкохолне ферментације имају многи квасци, међутим, индустријски значај имају квасци из породице Saccharomycetaceae (раздео Ascomycota). Најбоље проучен род аскоспорогених квасаца је Saccharomyces у коме се налази преко 30 врста од економског значаја, а који се међусобно разликују према особинама да разграђују различите шећере и производима ферментације.Квасци имају способност диауксије, то јест, ћелије у току раста троше један, а након његове потрошње, користе други извор угљеника. Ћелије квасца стварају етанол све док су у комини присутни шећери, а када се потроши сав шећер, квасци почињу да користе произведени етанол за свој раст. Ова појава је јако важна у индустријској пракси јер, уколико се ферментација не прекине у том тренутку када су исцрпљени извори шећера у подлози, квасац почиње да троши настали етанол, а што смањује коначан принос и ефективност процеса. (1)

Квасци из рода Saccharomyces се безполно размнозавају пупљењем, а полно аскоспорама. Показују велику разноликост у боји, величини и облику ћелија. Ћелије једне врсте могу показати морфолошку променљивост зависно од физичких и хемијских услова средине.За разлику од многих гљива, квасци немају амилолитичке ензиме и не могу усвајати скроб и олигосахариде са више од три мономерне јединице. Због тога, квасци у природи расту као сапрофити на, углавном, шећерним супстратима, а то значи на биљном материјалу (воћу, воћним производима).Искоришћење сировине при алкохолној ферментацији са квасцима може бити преко 90% у односу на теоријско, при чему се могу постићи релативно високе концентрације

5

етанола. У високим концентрацијама, етанол је инхибиторан по ћелије квасца. Осетљивост етанола зависи и од соја микроорганизама. Раст квасаца престаје при концентрацији етанола од 5% v/v, док при вишим концентрацијама потпуно престаје продукција етанола. (1)

Алкохолна ферментација се најчешће одиграва под дејством квасаца Sacharomyces cerevisiae.Sacharomyces cerevisiae је познат још под именом пекарски квасац или пивски квасац горњег врења. Сојеви и расе квасца Sacharomyces cerevisiae се употребљавају у пекарству, производњи етанола и алкохолних пића (вино, превирање воћних и других комина при производњи жестоких пића. Од економског је значаја јер ове ћелије брзо ферментишу шећере до етанола и угљендиоксида. (1)Ћелије Sac. cerevisiae су углавном елипсоидног облика (слика 3.) димензија 1-7x5-10μм.

Слика 3. Saccharomyces cerevisiae (3)

Пекарски квасац Sac. cerevisiae, учествује и у алкохолној ферментацији производње хлеба. Продукти ферментације (гасови и етанолне паре, формирају поре у тесту), док у току печења гасови излазе из теста, а настале поре дају карактеристичан изглед средине хлеба. (1)У пиварству је врло раширена врста Sac. Uvarum – квасац ''доњег врења'' пива који је морфолошки врло сличан квасцу Sac. cerevisiae, али се од њега разликује у физиологији. Њихова разлика се огледа у следећем: оптимална температура за алкохолну ферментацију помоћу квасца Sac. cerevisiae je 28°C , а помоћу Sac. uvarum 25°C. Sac. cerevisiae не ферментише мелибиозу, а само делимично рафинозу, док Sac. uvarum ферментише потпуно оба шећера.Квасац Sac. uvarum ради хладна врења на температурама од 6 до 8 °C и даје лагер пива, односно пива доњег врења. Таква пива када се точе у чашу имају трајнију пену, пуног су укуса због релативно великог удела непреврелог екстракта, изражене су горчине и ароме по хмељу. (1)Код пива горњег врења, але пива, користи се квасац Sac. cerevisiae где врење започиње при 10°C и завршава на 25 °C (топло врење). Лаганијег су укуса и течније за пијење.

6

Бактерија Zymomonas mobilis

Zymomonas mobilis (слике 4 и 5) је једина врста у оквиру рода Zymomonas. То су грамнегативне, факултативно аеробне бактерије безопасне по здравље људи и животиња (имају GRAS статус). Генетички, фенотипски и еколошки су сродне сирћетним бактеријама, посбено Gluconobacter, јер се јављају у киселим шећерним и алкохолним супстратима, као што су биљни сокови и пиво. (2)

Користе се за индустријску производњу етанола јер у односу на квасац, омогућавају већи принос етанола за 5-10% и око 2.5 пута већу брзину потрошње шећера и продукције етанола. Продукују етанол са приближно истим степеном конверзије као и квасци (изнад 90%). Међутим у односу на квасце бактерије су толерантније на осмотски притисак и етанол, а имају мале захтеве за нутритијентима. (2)

Користе Ентнер-Дудорфов метаболички пут за ферментацију, при чему настаје упола мање ATP у односу на EMP пут, што приморава бактерије да већи део супстрата преводе у етанол, а мање у биомасу. Због тога могу јако ефикасно да продукују метанол у приносима близу теоретским нивоима. Нису у стању да користе друге метаболичке путеве за добијање енергије јер немају способност продукције кључних ензима за Ембден-Мајерхов пут и циклус трикарбонских киселина. У свом природном облику нису способне да разложе сложене угљене хyдрате, али се овај проблем данас решава техникама генетичког инжењерства, и то је област која се у великој мери истражује. (1)

Способност ових бактерија да ефикасно производе биоетанол је од посебног интереса, због растућих потреба за обновљивим изворима енергије, међу којима је биоетанол најтраженији. Истраживачи раде на сојевима који ће бити способни да ферментишу широко доступне угљене хидрате као што су целулоза и меласа. (1)

Поред тога бактерија Zymomonas mobilis се користи за спонтану ферментацију у производњи алкохолних пића у Африци (палмино вино) и Јужној Америци (мексички “pulque”). У Европи ова бактерија се јавља као контаминант у производњи пива и цидера (вино од јабука) (1)

7

слика 4 и 5. бактерија Zymomonas mobilis под електронским микроскопом (10)

ХЕМИЗАМ АЛКОХОЛНЕ ФЕРМЕНТАЦИЈЕ

Алкохолна ферментација или како се често назива алкохолно врење биохемијски је процес трансформације моносахарида (глукоза, фруктоза) у алкохол и угљен диоксид подсредством квасаца и уз присуство целог низа ензима. (5)

Прву формулу хемијског процеса алкохолне ферментације поставио је Gаy-Lуssаc, 1815. године:

C6H12O6 = 2 CH3 CH2OH + CO2

Liebig je 1845. године поставио хемијску теорију према којој је ферментација чисто хемијски процес, «активност квасца није резултат његовог живота, већ напротив његовог распадања». (5)

L. Paster- поставља биолошку теорију - сматра да процес алкохолне ферментације није резултат распадања квасца, већ напротив резултат живота и размножавања квасаца: «без живота нема ферментације». (5)

Делујући преко разних ензима, које је 1895. године открио Buchner, квасац је стварни носилац свих реакција, које представљају манифестацију његових животних функција под одређеним аеробним и анаеробним условима. Данас знамо да се алкохолна ферментација одвија у квашчевој ћелији, посредством групе ензима заједничког назива зимаза. (5)

8

Под аеробним условима трансформација шећера иде до краја, тј. ствара се угљен диоксид и вода и ослобађа велика количина енергије. То је с енергетског гледишта врло економичан процес јер малом потрошњом шећера, квасац осигурава велику количину енергије за свој развој. (5)

C6H12O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O + 688 kcal

Алкохолна ферментација с друге стране представља биохемијски процес разградње шећера у анаеробним условима тј. без присутности кисеоника, који се одиграва у живој ћелији квасца. Крајњи продукти ових реакција су етанол и угљен диоксид. (5)

Под анаеробним условима трансформација шећера не иде до краја већ само до формирања алкохола (етанола) и угљен диоксида, а при томе се ослобађа само 56 kcal/mol. (5)

С енергетског становишта тај процес није тако економичан, као дисање и не даје довољно енергије за размножавање квасца. Зато да би осигурао потребну енергију квасац мора ферментисати велику количину шећера, што је од великог практичног значаја.

C6H12O6 = 2 C2H5OH + 2 CO2 + 56 kcal

Алкохолној ферментацији подлежу моносахариди са 6 атома угљеника (глукоза, фруктоза, маноза). Већина квасаца подједнако ферментише глукозу и фруктозу, док манозу теже ферментишу и то тек након претходна два шећера. Дисахариди (сахароза, малтоза, лактоза и др.) по правилу не ферментишу осим у случају када су квасци у стању да синтетизују.одговарајуће хидролитичке ензиме (сахаразу и инвертазу и др.), а исти је случај и са трисахаридима (рафиноза). Међутим пентозе (ксилоза и арабиноза) није у стању да ферментише нити један квасац. (5)

Биохемијски процес алкохолне ферментације или врења није тако једноставан како је приказан у формули Gay-Lyssac-а. (5)

Овај сложени биохемијски процес можемо поделити на две фазе:

прво иде разградња глукозе до пирогрожђане киселине (пирувата), а тај скуп реакција зовемо гликолиза,

затим следи алкохолна ферментација.

Гликолиза (слика 6) је скуп реакција које катализују многобројни ензими: важан корак је продукција глицералдехид-3-фосфата и то је ендотермни процес, јер троши енергију

9

у облику 2 молекула ATP. След реакција након тога доводи до продукције пирогрожђане киселине која је егзотермни процес јер даје енергију у облику 4 молекула ATP. Кад је завршен процес стварања пирогрожђане киселине, тј. гликолиза, до тог је степена, анаеробна разградња шећера, једнака аеробној разградњи (дисању). У аеробним условима затим долази до декарбоксилације пирувата и стварања ацетила који се, везан на коензимом А, даље разграђује у циклусу лимунске киселине (Кребс-овим циклусом) и оксидативној фосфорилацији. (5)

Коначни резултат ових оксидацијских реакција је стварање CO2, H2O i 38 ATP.

слика 6. Гликолиза (5)

10

Тек кад се гликолизом створи већа количина пирогрожђане киселине започиње „права“ алкохолна ферментација. Она дакле креће од пирогрожђане киселине и то тако да најпре дође до декарбоксилације пирогрожђане киселине у ацеталдехид, а затим редукцијом створеног ацеталдехида настаје алкохол етанол, уз истовремену оксидацију NADH у NAD, како је ниже приказано. (5)

Пирогрожђана киселина ацеталдехид + CO2

Ацеталдехид + NADH2 етанол + NAD+

Реакција алкохолног врења (слика 7), квасцу у ствари служи за оксидацију NADH2 u NAD+, тј. за обнављање овог последњег састојка, како би се несметано могла одвијати гликолиза. Наиме, NAD+ је акцептор водоника у трансформацији глицералдехид-3-фосфата у 1,3 дифосфоглицерат и даљње реакције гликолизе не теку ако се појави мањак овог коензима. (5)

Етанол представља заправо крајњи нуспроизвод врења и као такав не учествује у даљњем метаболизму. Обнављање NAD+ могуће је и преко алтернативног пута, редукцијом дихидроксиацетон-фосфата и 1,3 дифосфоглицерата. (5)

Слика 7: Алкохолна ферментација (5)

У природи долази до спонтане алкохолне ферментације материјала који садрже угљене хидрате (воћне сокове и воће). Иако су ти материјали добар супстрат за раст многих

11

других микроорганизама, квасци преовладавају јер је настали алкохол инхибитор за већину бактеријских врста које постепено одумиру са напредовањем алкохолне ферментације. Истовремено успостављају се анаеробни услови услед накупљања угљен-диоксида, па престаје размножавање облигатно аеробних микроорганизама (пр плесни). На основу овог може се закључити да је алкохолна ферментација природно заштићен процес. (5)

Код квасаца се може јавити “ K рабтри” ( Crabtree ) ефекат , односно способност квасца да упркос аеробним условима, уколико су у подлози присутне високе концентрације шећера, производи етанол. Ова појава је врло важна код регулисања аеробног процеса производње биомасе квасца, а последица је засићења респираторног система који не може да пропусти повећане количине шећера кроз главни пут, па их једноставно преводи на алтернативни до етанола. (5)

Квасци имају способност диауксије, то јест, ћелије у току раста троше један, а након његове потрошње, користе други извор угљеника. Ћелије квасца стварају етанол све док су у комини присутни шећери, а када се потроши сав шећер, квасци почињу да користе произведени етанол за свој раст. Ова појава је јако важна у индустријској пракси јер, уколико се ферментација не прекине у том тренутку када су исцрпљени извори шећера у подлози, квасац почиње да троши настали етанол, а што смањује коначан принос и ефективност процеса. (5)

СИРОВИНЕ АЛКОХОЛНЕ ФЕРМЕНТАЦИЈЕ:

Супстрати за индустријску производњу етанола су сировине које садрже полисахариде и шећере као изворе угљеника. У производњи алкхолних пића сировина је воће (за добијање воћних ракија и вина), шећерна трска (производна рума) или скроб из жита (производња пива, вискија, вотке и џина). (5)

Етанол као енергент може бити конкурентан фосилним горивима уколико се производи из јефтиних сировина. Сировине из којих се добија етанол алкохолоном ферментацијом су различите: пољопривредни производи (кромпир, житарице...), споредни производи прехрамбене (меласа, кукурузни екстракт, сурутка) и дрвне индустрије (пиљевина, иверје), пољопривредни отпад (сено, слама), како је приказано у табели 2.

12

Табела 2. Сировине за индустријско добијање етанола алкохолном ферментацијом

Сировина Угљени хидрат Производ хидролизе

Шећерна репа, шећерна трска, меласа

Сахароза Глукоза, фруктоза

Кукуруз, чичока, разна жита, кромпир

Скроб Глукоза, фруктоза, малтоза, малтотриоза, високомолекуларни декстрини

Сено, слама, дрво и отпаци дрвне индустрије

Целулоза Глукоза, маноза, галактоза, арабиноза, ксилоза

Сурутка Лактоза Глукоза, галактоза

Пре непосредног инокулисања квасцима потребно је сировину припремити за ферментацију. Припрема подлоге за ферментацију се састоји од:

хидролизе неферментативних полисахарида до ферментативних шећера (хидролиза скроба и лигноцелулозе)

уклањање непожељних састојака подешавање важних параметара додавање недостајућих фактора раста.

Концентрација шећера у подлози не сме бити изнад 14%(w/v) јер изазива плазмолизу ћелија услед повишеног осмотског притиска. Међутим постоје и адаптирани сојеви квасца који толеришу концентрацију шећера од 22-35% (5)

На основу великог броја истраживања, процењено је да се најјефтинији етанол добија из биљних целулозних сировина јер су релативно лако доступне и обновљиве, а постоји и велика количина као отпадни материјал из дрвне и пољопривредне индустије. (5)

13

ПРОЦЕС ДОБИЈАЊА ЕТАНОЛА

Поступак добијања етанола се састоји у следећем: Припрема сировина; Ферментација; Издвајање производа.

Скробне и целулозне сировине се најпре уситњавају затим се мешају са водом и излажу повишеним температурама у циљу превођења у облик који је погодан за хидролизу (слика 8). Термичко третирање скробних сировина применујесе са циљем да се разори опна скробних зрнаца и скроб преведе у ,,скробни лепак који је погодан за дејство ензима. После кувања комина се охлади до температуре хидролизе (обично око 55оC) и започиње хидролиза амилолитичких ензима или додатком киселина или база. Ензимска хидролиза се изводи помоћу амилаза и целулаза. Недостатак азота и фосфора у подлози надокнаћује се додавањем амонијум – сулфата или диамонијум – фосфата, односно суперфосфата. (1)

Након припреме, подлога се пребацује у ферментор и додаје производни микроорганизам. У индустријској производњи етанола користе се различити сојеви квасаца Saccharomyces cerevisiae који имају способност да брзо ферментису и који су толерантни на релативно велику концемтрацију шећера и етанола. (1)

Алкохолна ферментација са квасцима врши се у затвореном ферментору на температури 28-32 оC. Како је процес екзотерман, настала топлота се уклања хлаћењем водом која пролази кроз спиралне цеви унутар ферментора или се слива преко спољашњег зида ферментора. Кисеониок је потребан само у почетку процеса за раст размножавање ћелија до постизања потребне биомасе. Вредност pH се у току процеса одржава на вредности 4-5. Tрајање алкохолне ферментације зависи од соја употребљеног квасца, концентрације шећера и процесних услова, а износи око 50-60 сати. У оптималним условима квасац Saccharomyces cerevisiae може продуковати до 18% етанола, иако је просечно између 15 и 16%. (1)

Пре дестилације ћелијска маса се одваја из ферментисане подлоге, најчешће центрифугирањем или таножењем. Биомаса квасца може се поново вратити за засејавање свеже припремњене подлоге или се шаље на даљу препаду. Ферментисана комина без биомасе микроорганизама се, затим, пребацује у колонски дестилациони систем, где се добија раствор са око 95% v/v етанола. Преостла вода из раствора се може одвојити физички филтрирањем кроз молекулска сита, при чему се добија етанол са концентрацијом до 99,8% који се може користити као енергент. (1)

За време производње етанола, добијају се две врсте споредних производа: Угљеник (IV)-оксид, Џибра.

14

Остатак од дестилације, џибра, садржи неферментисане остатке сировине, неиздвојене ћелије квасца и воду. Центрифугирањем се може из џибре одвојити ,,финаʼʼ џибра са 5-10% суве материје. Део ,,финаʼʼ џибре се враца у процес као замена за воду пре кувања сировине, а остатак се мозе упарити до сирупа са 25-50% суве материје (слика 1). Овај сируп са високим садржајем протеина и масти се меша са талогом од центрифугирања, при чему се добија ,,влажнаʼʼ џибра. ʻʻВлажнаʼʼ џибра има високу нутритивну вредност као сточна храна. Услед опасности од кварења, мешавина се суши при чему се добија ,,суваʼʼ џибра која се користи као високопротеински додатак сточној храни. (1)

Слика 8. Савремени поступак производње етанола из скробних сировиан (9)

ПРОИЗВОДЊА ВИНА

Вино настаје алкохолном ферментацијом грожћаног сока – шире. Шира је погодан супстрат за раст многих врстра микроорганизама, а не само квасаца који изазивају алкохолну ферментацију. Супстанце које су важне за квалитет вина потичу из грожђа, настају у току ферментације или накнадног ,,зрењаʼʼ вина. Осим етанола у току ферментације шире настају и органске киселине и различити алкохоли. Шема процеса производње вина приказана је на слици 2. (1)

15

Слика 9. Шема процеса производње вина (1)

Због обржавања стандардног квалитета вина, пре почетка ферментације, поправља се хемијски састав шире. Најчешће се врши корекција количине шећера и укупних киселина у шири, која варира зависно од временских услова зрења грожђа. У зависности од врсте грожђа постоји граница до које је дозвољено додавање шећера (16-25%). Киселост се најбоље коригује мешањем слабо киселе шире са широм која садржи већу количину киселине. Шира се затим сумпорише увођењем сумпор (IV) – оксида, а у циљу заштите од оксидације, спречавања раста бактерија и плесни и убрзавања таложења непожељних састојака.

Фрементација шире може бити започета коришћењем природне микробне популације грожђа или инокулисањем комерцијалним сојем квасаца. У великим винаријама се за започињање ферментације додаје селекционисани сој квасца Sca. cerevisiae варијетет elipsoideus (слика 3), која је претходно умножена у стерилној шири.

Слика 10. Saccharomyces cerevisiae варијетет elipsoideus (2)

Према температури врења примењује се: 16

Хладна ферментација (10-15 оC, у производњи високо квалитетних вина) Топла фрементација ( 15-18 оC, бржа и једноставнија, даје слабији квалитет

вина). После завршетка ,,бурногʼʼврења којег карактеруше стварање пене, судови се напуне до врха да би се спречио раст аеробних микроорганизама. У нормалним условима наставља се ,,тихоʼʼ врење које траје 2 до 4 недеље на температури око 15оC. Отакање вина од талога се врши по завршетку ,,тихоʼʼ врења, а затим следи фаза дозирања чије трајање и начин вођења зависи од врсте и квалитета вина. (1)

ПРОИЗВОДЊА ПИВА

Пиво је слабо алкохолно пиће (3-7% алкохола) које се добија алкохолном ферментацијом сладовине припремљене кувањем млевеног јечменог слада и хмеља (слика 4). Прва фаза у процесу производње пива је припрема слада из јечменог зрна. Слад се припрема тако што се зрна јечма влаже, чиме им се омогућава клијање. Да се насталишећери не би потпуно потрошили за формирање биљног изданка, клијање зрна се прекида у одређеном тренутку сушењем. Осушена, делимично искилијала зрна јечма од којих су одвојени коренчићи, дредстаљају слад.

У следећој фази слад се меље, меша са водом и хмељом и кува. Врло често се део слада замењује са такозваном несладовном сировином (млевени кукуруз, пиринач, пшениц) због тога што је сам слад врло скупа сировина. У току кувања, скроб се даље хидролизује, а аминокиселине и остале хранљиве компоненте за раст квасаца се растварају. Такође у току кувања, ексрахују се потребне компоненте из хмеља и таложе протеини који могу узроковати смањену стабилност пива. Хмељ даје арому пиву, али има и антимикробно дејство које спречава контаминацију. Након кувања, сладовина се филтрира, хлади и засејава квасцима. (1)

Слика 11. Шема произодње пива из јечма

17

Квалитет пива јако зависи од соја коришћеног квасца при ферментацији. Уношење културе квасца у сладовину врши се после умножавања ћелије у програматорима. Зависно до врсте пива које се производи, употребљавају се две врсте квасца:

Квасац ,,доњег врењаʼʼ Saccharomyces uvarum – ферментише сладовину на температурама 6-12оC у току 8-14 дана (немачки тип ,,лагерʼʼ пиво) слика 5.

Квасац ,,горњег врењаʼʼ Saccharomyces cerevisiae – ферментише на вишим температурама 14-23оC, тако да процес траје краће, 5-7 дана (енглески тип ,,алеʼʼ пиво) слика 6.

слика 12. Saccharomyces uvarum

слика 13. Saccharomyces cerevisiae

Oвакве називе квасци су добили на основу начина издвајања после завршеног главног врења сладовине: на површини (Sca. cerevisiae) или као талог (Sac. uvarum). После главног врења, наставља се накнадно врење на нижим температурама: за лагер пиво -1 оC у трајању од неколико недеља, а за але пиво 4-8оC неколико дана. У току накнадног врења развија се карактеристична арома пива.

18

ПРОИЗВОДЊА ЈАКИХ АЛКОХОЛНИХ ПИЋА

Јака алкохолна пића су производи са високим садржајем етанола која се добијају дестилацијом ферментисаниох комина. Комине превиру алкохолном ферментацијом са квасцем Sca. cerevisiae. Јака алкохолна пића се, обично, деле према сировини из којих се добијају на:

Воћна (коњак, шљивовица, кирш), Житна (џин, вотка, виски), Шећерна ( рум, арак), Ароматична (мастика, клековача).

Квалитет јаких пића зависи од квалитета сировине, микробне популације у току ферментације, начина дестилације и начина дораде. (1)

19

Литература:

1. Савић Драгиша, Индустријска микробиологија, Лесковац, 20072. www.microbewiki. kenyon. com 3. http :// ebookbrowse . com /4821- tehnologija - tehnologija - vina - i - alkoholnih - pica - srb -

15 str - pdf - d 85949996  4. http :// diplomski - rad . com /201007243803/ TEHNOLOGIJA / seminarski - diplomski - rad -

tehnologija - alkoholna - fermentacija - vina . html  5. http :// ebookbrowse . com /4815- tehnologija - alkoholna - fermentacija - vina - srb -14 str - pdf -

d 92663241  6. http :// www . moj - restoran . info / novost / kombiniranje - piva - i - hrane  7. http :// www . zavisnost . rs / tipovi / Alkohol / Alkohol . php #  8. http :// www . vinogradarstvo . com / index . php ? s =381  9. http :// www . vinojablanica . site 90. com / index . php ?

option = com _ content & view = article & id =4& Itemid =4  10. www.sciencediret.com

20