Перечень основных анализов лабораторного контроля варочного цеха

ГЛАВА VI

БРОЖЕНИЕ

Брожение - это сложный процесс химического превращения веществ питательной среды, производимый микроорганизмами.

За счет брожения подавляющее количество основного вещества среды превращается в новые продукты, а микроорганизмы, участвующие в этом процессе, получают все необходимые вещества для своего роста и размножения.

В зависимости от характера сбраживаемого вещества, внешних условий среды и физиологических особенностей микроорганизмов брожение может протекать как без кислорода, так и в его присутствии.

При всем разнообразии сбраживаемых веществ, получаемых продуктов и участвующих в этом процессе микроорганизмов наиболее характерным для брожения остается превращение сбраживаемого вещества и накопление новых веществ в среде. На рост и размножение микроорганизмов потребляется очень небольшой процент питательного вещества от общего количества сброженного ими вещества, поэтому приближенно основной процесс превращения вещества при брожении можно изобразить формулами:

Эти формулы, однако, не вскрывают биологической сущности брожения и не показывают, для чего микроорганизмами осуществляется тот или иной вид брожения. Судя по этим формулам, сброженное вещество должно количественно переходить в продукты брожения и в случае спиртового брожения сахар должен целиком превращаться в спирт и углекислоту.

Если бы это было действительно так и дрожжи ничего при этом превращении сахара для построения своего тела не извлекали, то можно было бы думать, что смысл брожения для микроорганизмов заключается в освобождающейся при этом энергии, необходимой им для совершения работы при росте, размножении и синтезе веществ, входящих в состав клетки. Такое предположение привело бы к признанию двух процессов, совершающихся при жизни микроорганизмов, - энергетического обмена веществ и пластического, т. е. материального обмена, причем энергетический обмен давал бы энергию, а пластический - исходные вещества, необходимые для клетки.

На самом же деле при любом виде брожения, осуществляемого микроорганизмами, в среде, кроме основных продуктов, накапливаются разнообразные побочные продукты из сброженного вещества, а некоторое количество промежуточных продуктов, образующихся при расщеплении сбраживаемого вещества, потребляется на образование новых веществ клеток микроорганизмов, по своему составу резко отличающихся от сбраживаемого вещества. Так, например, при спиртовом брожении в вырастающей массе дрожжей образуется некоторое количество жиров. Жиры по сравнению с углеводами содержат значительно больше водорода и меньше кислорода и в силу этого обладают значительно большим запасом энергии.

По закону сохранения материи и энергии, которому подчиняются все процессы, в том числе и биологические, образование жиров из углеводов в отсутствие свободного кислорода (при спиртовом брожении) должно обязательно сопровождаться накоплением в среде веществ с меньшим содержанием водорода и большим содержанием кислорода, т. е. органических кислот или углекислоты.

В дрожжах, развивающихся при брожении, к веществам, содержащим больше водорода и меньше кислорода, чем сбраживаемый сахар, относятся не только жиры, но аминокислоты, белки и целый ряд других разнообразных веществ, играющих важную роль в жизнедеятельности клеток. Образование всех этих веществ связано с теми же или подобными им превращениями углеводов, как и при образовании жиров.

Таким образом, биологический смысл сбраживания углеводов при спиртовом брожении для живых дрожжей сводится не к использованию энергии, освобождающейся при брожении, а главным образом к получению таких продуктов из сбраживаемого сахара, которые могут пойти на построение живого вещества клетки и необходимы для поддержания нормального обмена веществ живой клетки.

В процессе брожения нет двух обменов веществ - энергетического и пластического, а есть единый материальный обмен веществ. Образующиеся спирт и углекислота являются продуктами обмена веществ клетки, живущей в отсутствии воздуха при наличии в питательной среде сбраживаемых углеводов.

Продукты превращения сахара, образующиеся на пути образования спирта и CO₂, потребляются клеткой, входят в состав живой материи, а неиспользованные продукты превращения или те, которые по своему химическому составу не могут быть использованы, превращаются в спирт, CO₂ и другие побочные - продукты обмена веществ, накапливающиеся во внешней среде.