Как происходит ферментация. Ферментация и ферментативное окисление в чае. Чем мы обязаны брожению

Использование: микробиологическая и пищевая промышленность. Сущность изобретения: Способ задержки роста бактерий в средах спиртовой ферментации осуществляют добавлением полиэфирного ионофорного антибиотика в ферментационную среду в концентрации 0,3-3,0 частей на миллион. 2 з.п.ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к способу задержки роста бактерий в спиртовых ферментационных средах. Известно, что установки спиртовой ферментации не работают в стерильных условиях и поэтому могут содержать популяции бактерий, которые достигают концентрации от 10 4 до 10 6 микроорганизмов/мл, а в экстремальных случаях и больше. Эти микроорганизмы могут принадлежать к семейству молочных бактерий, но также могут включать и другие виды микроорганизмов, такие как streptococcus, bacillus, pediococcus, clostridium или leuconostoc (см. табл. 1). Все эти бактерии обладают способностью образовывать органические кислоты. Если концентрация бактерий в популяции превышает 10 6 микроорганизмов/мл, образование органических кислот может достичь значительного уровня. При концентрациях выше 1 г/л такие органические кислоты могут препятствовать росту и ферментации дрожжей и приводить к снижению производительности установки на 10-20% или более. В некотором сырье, таком как, вино, сидр, или продукты их производства, такие бактерии могут также превращать глицерин в акролеин, который является канцерогенным соединением попадающим в конечный спиртовый продукт, предназначенный для потребления людьми. Таким образом, для предупреждения отрицательных эффектов, обусловленных избыточным ростом бактерий в ферментационной среде необходимы бактериостатические и/или бактерицидные способы, которые не оказывают отрицательного влияния на процесс ферментации. Известно использование с этой целью антибиотиков, таких как пенициллин, лактоцид, низин, которые вводят в ферментационные среды, в частности, из меласс, крахмала и зерна при производстве спирта (1). Недостаток таких способов заключается либо в невысокой активности антибиотика, либо в том, что некоторые антибиотики (пенициллин) приводят к образованию мутантных штаммов, резистентных к действию антибиотика. Задача изобретения - устранение указанных недостатков. Эта задача решается с помощью предлагаемого способа, согласно которому вводят в ферментационную среду полиэфирный ионофорный антибиотик бактериостатического или бактерицидного агента. Способ настоящего изобретения может быть использован с широким спектром ферментационных сред, в том числе таких, как сок сахарной свеклы, сок сахарного тростника, разбавленная меласса сахарной свеклы, разбавленная меласса сахарного тростника, гидролизат зерновых (например, кукурузы или пшеницы), гидролизат крахмальных клубней (например, картофеля или топинамбура), вино, побочные винные продукты, сидр, а также его побочные продукты. Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы любые крахмал- или сахар- содержащие материалы, которые могут быть подвергнуты ферментации с помощью дрожжей с выходом спирта (этанола). Достигаемый в результате контроль за содержанием бактерий или в значительной степени уменьшает проблемы, вызываемые присутствием бактерий и продуцируемых ими органических кислот. Полиэфирные ионофоры, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, не оказывают отрицательного воздействия на дрожжи (saccharomices sp.) и на процесс ферментации. Полиэфирные ионофорные антибиотики, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, представляют собой любые антибиотики, которые не оказывают значительного влияния на дрожжи и которые обладают бактериостатическим и/или бактерицидным действием на бактерии ферментационной среды, продуцирующие органические кислоты. Наиболее полезными в настоящем изобретении являются антибиотики, которые эффективны в отношении бактерий, перечисленных в табл. 1 (см. выше). Предпочтительными полиэфирными ионофорными антибиотиками являются монензин, лазалозид, салиномицин, наразин, мадурамицин и семдурамицин. Более предпочтительными являются монензин, лазалозид и салиномицин, однако, наиболее предпочтительным антибиотиком является монензин. Ферментационные среды, которые могут быть эффективно обработаны по способу настоящего изобретения включают такое сырье, как, например, сок сахарной свеклы, сок сахарного тростника, разбавленная меласса сахарной свеклы, разбавленная меласса сахарного тростника, гидролизат зерновых (например, кукурузы или пшеницы), гидролизат крахмальных клубней (например, картофеля или топинамбура), вино, побочные продукты виноделия, сидр и побочные продукты при его получении. Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы любые крахмал- или сахар-содержащие материалы, которые могут быть подвергнуты ферментации с помощью дрожжей с выходом спирта (этанола). Полиэфирные ионофорные антибиотики являются высокостабильными соединениями. Они не способны легко разлагаться с течением времени или при высокой температуре. Это имеет значение для установок по ферментации, так как: 1. они сохраняют активность в течение многих дней в обычных условиях работы установки ферментации; 2. они сохраняют активность при высоких температурах, имеющих место в процессе ферментативного гидролиза, предшествующего ферментации зерновых или клубней (например, 2 ч при 90 o C или 1,5 ч при 100 o C). Эти соединения коммерчески доступны и поставляются фармацевтическими фирмами. Были проведены опыты с различными полиэфирными ионофорными антибиотиками, такими как монензин, лазалозид и салиномицин, с использованием сырья для ферментации на основе мелассы сахарной свеклы. Проведенные эксперименты подтвердили существование бактериостатических или бактерицидных концентраций, которые лежат в интервале от приблизительно 0,5 до 1,5 частей на миллион. При бактериостатических условиях рост популяции бактерий прекращается и может быть обнаружено, что содержание органических кислот в популяции не увеличивается. При бактерицидных концентрациях популяция бактерий уменьшается и, следовательно, концентрация органических кислот не увеличивается. Согласно способу настоящего изобретения в ферментационную среду вводят бактериостатический или бактерицидноэффективное количество, по меньшей мере, одного полиэфирного ионофорного антибиотика. Предпочтительно, в ферментационную среду вводят, по меньшей мере, один полиэфирный ионофорный антибиотик в концентрации приблизительно от 0,3 до 3 частей на миллион. В наиболее предпочтительном варианте концентрация полиэфирного ионофорного антибиотика составляет приблизительно от 0,5 до 1,5 частей на миллион. Полиэфирный ионофор согласно изобретению предотвращает или ингибирует рост бактерий в ферментационной среде, не влияя при этом на дрожжи, при концентрации до 100 частей на миллион. Бактериальная флора может поддерживаться при концентрации 10 4 микроорганизмов/мл и ниже, что приводит к практически полному прекращению образования органических кислот. Следовательно, бактерии не могут в значительной степени уменьшить спиртовую ферментацию. При этих условиях бактерии обычно не способствуют образованию акролеина. При концентрациях около 0,5 частей на миллион антибиотик обладает бактерицидным действием и, следовательно, делает возможным достижение пониженного содержания бактерий. На фиг. 1 показано уменьшение популяции бактерий в разбавленной мелассе после добавления монензина; на фиг. 2 - влияние монензина на популяцию бактерий в непрерывном процессе ферментации на промышленной установке. Пример 1. Влияние монензина на концентрацию Lachobacillus buchneri. К разбавленной мелассе сахарной свеклы добавляют в различных концентрациях монензин и измеряют кислотность и концентрацию микроорганизмов. Полученные результаты представлены в табл. 2. Пример 2. Стабильность и бактерицидное действие монензина в соке мелассы. В разбавленный сок мелассы, содержащий 10 6 микроорганизмов/мл вводят монензин в концентрации 1 часть на миллион. На фиг.1 показано уменьшение популяции бактерий через 20 дней при температуре 33 o C. Возобновление роста бактерий не наблюдалось. Эти данные показывают, что монензин сохраняет активность в течение 20 дней при температуре 33 o C в нормальных условиях работы установки ферментации. Пример 3. Промышленное использование монензина. Еще один пример настоящего изобретения представлен на фиг.2. Он относится к установке спиртовой ферментации, которая работает в непрерывном режиме. Ферментационной средой является меласса, содержащая 14% сахара (около 300 г/л). Скорость потока составляет 40-50 м 3 /ч, температура - 33 o C. На 7 день загрязненность микроорганизмами превышает 10 6 микроорганизмов/мл. На 8 день начинают обработку введением в бродильный аппарат активного количества монензина (растворенного в этаноле). Эту концентрацию монензина поддерживают в течение 24 ч введением обогащающего сырья, содержащего монензин в той же концентрации. На 9 день добавление монензина в сырье прекращают. Сразу же после начала обработки популяция бактерий начинает быстро уменьшаться. Это снижение продолжается до 10-го дня, то есть в течение 24 ч после окончания обработки. На этой стадии монензин вымывается из ферментационной среды и рост бактерий медленно возобновляется. Он поддается контролю в течение последующих 15 дней, однако, это обусловлено уменьшенным уровнем загрязнения после обработки.

Формула изобретения

1. Способ задержки роста бактерий в средах спиртовой ферментации путем добавления антибиотика в ферментационную среду, отличающийся тем, что в качестве антибиотика используют полиэфирный ионофорный антибиотик. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полиэфирный ионофорный антибиотик добавляют в ферментационную среду в концентрации 0,3 3,0 млн -1 . 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что антибиотик добавляют в ферментационную среду на основе сока или мелассы сахарной свеклы или сахарного тростника, либо крахмального гидролизата из хлебных злаков или клубневых культур, либо сред виноделия или изготовления сидра.

Ферментация - химические реакции с участием белковых катализаторов - ферментов . Обычно происходят в живой клетке. Часто путают с брожением , но ферментация лишь более простая часть из многих сложных процессов брожения. Например, в результате брожения размножаются дрожжи, а под действием ферментов, вырабатываемых дрожжами, сахар превращается в спирт.

Использование

Исторически наиболее древняя методика использования ферментации - пивоварение. Зерна злаков содержат нерастворимый трудно усваиваемый крахмал. Это делает зерна защищёнными против многих бактерий в течение очень большого срока, но и в то же время крахмал недоступен и самому ростку. Но растущий росток вырабатывает ферменты, превращающие крахмал в легко растворимую и усваиваемую глюкозу. В пивоварении специально проращивают зерна и в оптимальный момент приготовления солода , когда концентрация фермента высокая, росток убивают нагревом. Фермент продолжает превращать крахмал в сахар, который используется для дальнейшего брожения. Таким ферментом является амилаза , превращающая крахмал в мальтозу . Амилаза содержится также в слюне, благодаря чему долго пережёвываемый рис или картофель получает сладковатый привкус.

Другой старинный способ ферментации - сыроделие. Для свёртывания молока используют различные

В последнее время мы все чаще слышим о таком процессе, как ферментация. Однако не все еще имеют понятие о том, что же она собой представляет на самом деле и как именно происходит. Преимущественно с этим термином сталкивались потребители чая и табака, однако это не единственная сфера применения процесса ферментации.

Как происходит ферментация?

Ферментация - это процесс, в результате которого происходит брожение за счет воздействия собственных ферментов продукта. Если говорить конкретно об этом процессе в растениях, то при разрушении листа происходит выделение некоторого количества сока, который вследствие окисления и способствует началу ферментации. Чтобы остановить это явление, необходимо прожарить сырье.

При помощи такой технологии получают не только высококачественный табак, но и превосходные чаи. Ведь некоторые растения при обычном сборе и последующей заварке не способны сохранить свой природный аромат и воссоздать неповторимый вкус, а процесс ферментации помогает им в этом и дает возможность раскрыть новые вкусовые качества.

Какие растения можно ферментировать?

Ферментация - это процесс, который выполняется вовсе не со всеми растениями. Некоторые в этом просто не нуждаются, а для полноценного употребления других без такой технологии никак не обойтись. Полный список трав, которые нужно ферментировать, выглядит довольно скучным и длинным. Достаточно остановить свое внимание лишь на самых популярных из них.

На первом месте уже довольно давно находится иван-чай. Он вполне может конкурировать с обычным китайским чаем по вкусовым качествам и полезным свойствам. Ферментация - это именно тот процесс, который дает этому напитку возможность приобрести привычные всем вкусовые качества чая.

При ферментировании листьев черной смородины и вишни получается великолепный запах, который по достоинству смогут оценить любители. А вот листья яблони после такой же обработки наделяются тонким ароматом, который не оставляет равнодушным никого. Очень своеобразный аромат и вкус можно получить, ферментировав листья грецкого ореха.

Многие успели заметить, что конкуренцию иван-чаю могут составить листья обычной малины. Ферментация - это процесс, который творит с ними настоящие чудеса, позволяя получить не только вкусный, но и полезный напиток.

Домашняя ферментация

Ознакомившись с самим понятием, многие сразу же представили, что весь этот процесс может происходить только в промышленных условиях, при наличии необходимого оборудования и технических условий. Однако это вовсе не так. Условия ферментации вполне допускают протекание этого процесса и дома. Главное, что необходимо сделать, - это разрушить структуру листа и пустить из него сок. Если объем небольшой, то можно просто перетереть листики руками, но при больших объемах это нереально.

В этом случае можно воспользоваться другой технологией:

• Листья растения помещаются в полиэтиленовый пакет и несколько подвяливаются. Воздух из пакета убирается, и в течение нескольких часов на солнце происходит вяление. Появляющийся при этом воздух периодически удаляют.
• После этого листья перетираются любым доступным способом, например, в мясорубке.
• Далее этот метод ферментации предусматривает досушивание материала в духовке. Если его вовремя и хорошо не высушить, то может появиться плесень.

Полученный таким образом чай будет радовать вас своим неповторимым вкусом.

Ферментация табака

Этот процесс несколько отличается от аналогичного, выполняемого над травами для чая. Дело в том, что для того чтобы произвести ферментацию табака в домашних условиях, необходимо прежде всего соблюдение температурного режима и влажности листьев, которая достигает 50%. Длится этот процесс от семи до четырнадцати дней.

Одним из способов ферментировать табак является его природное старение. Для этого растение просто сушат и убирают на хранение, однако вся процедура может длиться больше года. Зато полученный таким способом материал ценится за великолепное качество.

Самый простой способ ферментации табака

Многих интересует, как наиболее быстро и без особых хлопот получить качественный табак. В этом случае ферментация табака может происходить следующим образом:

• Листья намачиваются таким образом, чтобы они оставались сухими, но в то же время не ломались. Такую массу укладывают в банки и закрывают железными крышками.

• В летний период банки выносятся на солнце. При этом весьма предпочтительно поставить их на металлическую поверхность, поскольку она способна накаляться и давать необходимую высокую температуру.
• Спустя десять дней табак проверяют на готовность. Если вы чувствуете аромат, который вас устраивает, то можно достать массу из банок и хорошо просушить.

Полученный таким образом продукт вполне можно употреблять.

Ферментация при производстве удобрений

Ферментация - это процесс, который нашел применение не только при производстве чая и табака, но и при изготовлении органических удобрений. При этом появляется возможность получить эти самые удобрения гораздо быстрее, чем при обычном естественном разложении. Наверное, многие огородники не только слышали о компосте, но и имеют на своем участке компостную яму. Однако не все из них знают о том, что в основе процесса производства в ней удобрений лежит именно технология ферментации.

Тем не менее у этого чудесного метода есть и недостаток: органика в этом случае может разлагаться не полностью. Дело в том, что если масса имеет большую плотность или же слежалась, то распад ее прекращается из-за недостатка кислорода. Полученная масса, особенно если она находилась под дождем и в нее попало обильное количество воды, может издавать неприятный запах, обусловленный наличием сероводорода.

Зато с помощью ферментации можно с пользой использовать не только сорняки, которые некогда росли на вашем участке, но и утилизировать кухонные отходы (например, картофельные очистки). Теперь они будут не просто выброшенным мусором, а полноценным удобрением. Сам процесс ферментации не очень трудоемкий, а результат получается впечатляющий. Да и полученное таким образом удобрение куда безопаснее купленных в магазине химических.