Питание дрожжей является важным фактором для полного сбраживания сусла и повышения органолептического профиля продукта. Помимо источников углевода, в сусле необходимо иметь азот, фосфор, витамины, макро- и микро- элементы. Сбалансированный состав браги исключит «недоброд», а также избавит напиток от ужасного запаха серы и тухлых яиц.
Успех ферментации напрямую зависит от физиологической активности дрожжей, которая может быть получена только при отсутствии дефицита питательных компонентов в бражке. Использование недорастворенного солода, зерновых несоложеных материалов, а также суррогатов из мальтозного сиропа и сахара, сильно снижают интенсивность размножения дрожжей.
Это, в свою очередь, «тормозит» брожение, увеличивает общее время ферментации и повышает вероятность «недоброда», даже при достаточном количестве сахара в сусле. Как следствие, в худшую сторону меняется вкус и аромат продукта [1].
Чтобы избежать появления органолептических отклонений в продукте, важно применять сбалансированные добавки на том или ином этапе брожения.
Дрожжи потребляют только растворенные в воде компоненты.
Помимо прочего, дрожжи очень чувствительны к присутствию в среде ингибирующих веществ и ядов, способных нарушить или блокировать некоторые из функций их клеток: размножение, дыхание или брожение.
Факторы успешного брожения
Дрожжи не нуждаются во всех питательных веществах одновременно.
Во время фазы роста им необходимы витамины, минералы и азот. Присутствие спирта и / или ионов аммония подавляет проникновение аминокислот через клеточные мембраны и снижает их потребление. Чтобы оптимизировать процесс и эффективность всасывания аминокислоты, ее следует добавлять перед ионами аммония. Так дрожжи смогут ассимилировать амины для создания «здоровых» клеток, устойчивых к стрессовым условиям и выделяющих хорошую ароматику в сусло.
После потребления 1/3 сахара, дрожжевые грибки испытывают стресс, и усвоение азота снижается. Для завершения ферментации и повышения устойчивости микроорганизмов к алкоголю, необходимо добавить быстро и легко усваиваемые питательные вещества (ионы аммония), а также некоторые факторы выживания (стерины и ненасыщенные жирные кислоты) с кислородом.
В случае сильного дефицита азота, ионы аммония вносят через 24-48 часов после добавления аминокислот. Добавка питательных веществ должна быть произведена в промежуток между инокуляцией и не позднее, чем после прохождения 1/3 процесса брожения.
Более позднее внесение питательных веществ неэффективно для повышения активности дрожжей и может способствовать развитию микроорганизмов, появлению посторонних запахов и образованию биогенных аминов.
Витамины
Факторы роста — это естественные компоненты, которые входят в состав клеток, но не могут при этом ими синтезироваться самостоятельно.
К факторам роста Saccharomyces cerevisiae относятся такие соединения, как аминокислоты, пурины и пиримидины, а также витамины
В качестве источника факторов роста применяют автолизаты и гидролизаты дрожжей, кукурузный экстракт, отвары растительных отходов и др.
Введение даже небольших количеств витаминов заметно ускоряет рост и развитие дрожжевых грибков.
| Тиамин B1 | Стимулирует спиртовое брожение, участвует в синтезе биомассы |
| Пантотеновая кислота B5 | Участвует в синтезе непредельных жирных кислот, стероидов |
| Биотин B7 | Регулирует углеводный, азотный и жировой обмен дрожжей |
| Инозит B8 | Участвует в синтезе липидов мембран, росте и размножении клеток |
Источники азота
Клетки дрожжей на 60% от СВ содержат азотистые вещества в виде белков, свободных аминокислот и нуклеиновых кислот. Для их синтеза микроорганизмы используют аминокислоты, которые находятся в сусле. Они также могут потреблять неорганический азот [2].
Ассимилируемый дрожжами азот, или YAN, представляет собой комбинацию свободного аминного азота (FAN), аммиака (NH3) и аммония (NH4+).
Дрожжи не утилизируют нитраты, нитриты и аминокислоты органических соединений (кроме мочевины).
Для нормальной жизнедеятельности в 1 литре сусла должно содержаться не менее 140 мг аминного азота [3]. Даже небольшой недостаток азота в бражке приводит к «ожирению» клеток. Т. е. повышается содержание в них липидов, в ущерб белковой и аминокислотной фракций.
Перекосы содержания углерода и азота в питательной среде, что на 100% свойственно чисто сахарным брагам, замена восстановленных форм азота окисленными, которые труднее усваиваются микроорганизмами, приводят к значительным нежелательным изменениям в составе дрожжевой биомассы.
Все это влияет на органолептику продукта, поскольку некоторые аминокислоты можно использовать в качестве ароматических предшественников для синтеза сложных эфиров, высших спиртов или соединений серы.
В качестве источника азотного питания используют сульфат аммония [4], диаммонийфосфат марок А и Б [5] и раствор аммиака [6]. Очень редко в качестве источника азотного питания используется мочевина [7].
С азотным обменом тесно связан обмен фосфора, калия и магния.
Минеральное питание дрожжей
Без ионов металлов невозможен полноценный обмен веществ в клетках. Макро и микроэлементы обязательно должны входить в состав сусла. Однако, большие количества минералов в бражке могут оказывать ингибирующее действие, вплоть до остановки брожения.
К микроэлементам, которые необходимы для роста дрожжей, относятся ионы Ca, Mn, Fe, Co, Cu, Zn. Элементы, редко требуемые для роста: B, Na, Al, Si, Cl, V, Cr, Ni, As, Se, Mo, Sn, I.
Потребность дрожжей в микроэлементах может увеличиваться в несколько раз, когда культура испытывает стресс, например, при увеличении температуры выше оптимальной.
При составлении питательных сред следует учесть следующее соотношение между макроэлементами в пересчете на их оксиды: MgO:K2O:P2O5, которое равняется 1:10:20.
Фосфор входит в состав АТФ, АДФ, АМФ, фосфолипидов, полимеров клеточной стенки и обеспечивает нормальное течение энергетического обмена в клетке, а также учавствует в синтезе белков, нуклеиновых кислот, гликолиз и др.
При недостатке фосфора в сусле, особенно на начальной стадии брожения, наблюдается пониженный прирост биомассы дрожжей, клетки обедняются белком и витамином B2.
Фосфор вносится в среду в виде солей фосфорной кислоты с различными естественными субстратами — кукурузным экстрактом, мукой, отварами растительных тканей и т. п., реже с органическими соединениями.
Калий активирует около 40 различных ферментов, стимулирует сбраживание мальтозы и мальтотриозы. Он тесно связан с размножением дрожжей и скоростью сбраживания.
Магний имеет большое значение в энергетическом обмене дрожжей, связанном с ростом и размножением клеток.
Для нормального размножения дрожжей необходима сера, которая участвует в синтезе цистеина и метионина. Небольшое количество серы требуется для образования сульфогрупп в некоторых коферментах. Этот элемент усваивается дрожжами из неорганических сульфатов и серосодержащих аминокислот. При лимитация серы в бражке наблюдается снижение дыхательной активности клеток, как и при лимитации роста дрожжей железом.
Цинк входит в состав около 70 ферментов дрожжей. Солодовое сусло, как правило, содержит недостаточное количество солей цинка. Дополнительное внесение этого элемента на этапе разбраживания гарантирует хорошие результаты при последующем размножении дрожжей в бедных питательных средах. Экономический коэффициент для него составляет около 20 мг/г АСБ
Чистота сусла
При значительной контаминации сусла или самих дрожжей посторонними микроорганизмами, внесение стимулирующих размножение дрожжей препаратов может привести к параллельному ускорению процессов размножения посторонних микроорганизмов.
2. ↑ Бабаев И.П., Чернов И.Ю. Биология дрожжей. М.: КМ. К, 2004.
3. ↑ Yeast nutrients: can nitrogen in the form of ammonium work? | EATON food beverage
4. ↑ ГОСТ 10873–73. Аммоний сернокислый (сульфат аммония) очищенный. Технические условия.
5. ↑ ГОСТ 8515–75. Диаммонийфосфат. Технические условия.
6. ↑ ГОСТ 9–92. Аммиак водный технический. Технические условия.
7. ↑ ГОСТ 2081–2010. Карбамид. Технические условия.