автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка технологии сбраживания высококонцентрированного сусла из ячменя

На правах рукописи

УСТИНОВА АЛИСА СЕРГЕЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБРАЖИВАНИЯ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОГО СУСЛА ИЗ ЯЧМЕНЯ

Специальность 05.18.07 - Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2Г'ЛЯ 2013

005539527

Санкт-Петербург 2013

005539527

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики» /Институт холода и биотехнологий/

Научный руководитель: Меледина Татьяна Викторовна

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Красникова Людмила Васильевна

доктор технических наук, профессор Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет, информационных технологий, механики и оптики институт, профессор

Лебедева Екатерина Петровна кандидат технических наук, 000«8НА-ЬЕ ЕОСЮБ,'заместитель директора

Ведущее предприятие: ГНУ ВНИИ пищевых ароматизаторов,

кислот и красителей Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится ^^а^Л, 2013 г. в лч часов на заседании диссертационного совета Д 212.227.09 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, тел./факс 315-30-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан _2013 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета Д2П.227,

Колодязная Валентина Степановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время среди актуальных направлений развития спиртовой промышленности можно выделить снижение себестоимости спирта за счет экономии энергоресурсов и применения более дешевого вида сырья.

Эффективным и не требующим капитальных затрат способом снижения потребления электроэнергии является использование технологии сбраживания высококонцентрированного зернового сусла. Однако применение технологии переработки высококонцентрированных сред осложняется проблемой неполного сбраживания углеводов.

Во время сбраживания высококонцентрированного зернового сусла необходимо, чтобы дрожжи были осмотолерантными и устойчивыми к продуктам своей жизнедеятельности - этиловому спирту, кислотам, а также к повышению температуры питательной среды, поэтому при переработке высококонцентрированных сред необходимо применять специальные штаммы дрожжей.

В работах И. Трофимовой (Трофимова, И. И. Исследование и разработка способа сбраживания высококонцентрированного сусла из крахмалистого сырья: Автореферат дис. ...канд. техн. наук. - Москва, 1979) было показано, что при производстве спирта при сбраживании высококонцентрированных сред на степень их сбраживания влияет доброкачественность сусла, т.е. отношение суммарной концентрации сбраживаемых углеводов к концентрации растворенных в сусле соединений, причем высокое содержание редуцирующих веществ в сусле негативно сказывается на степени его сбраживания.

В работах Н. Бараковой (Баракова, Н. В. Исследование влияния степени диспергирования зерна на технологические параметры при производстве спирта из пшеницы / Н. В. Баракова, А. С. Устинова // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности. Материалы 3-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием 28-30 апреля 2010 года, г. Бийск, часть 1. -2010. - С. 220-222) и соавторов было установлено, что на степень сбраживания высококонцентрированного пшеничного сусла влияет не только его доброкачественность, но и соотношение концентраций различных сбраживаемых углеводов, одним из способов формирования которой является механическая деструкции сырья.

Поэтому важным аспектом при решении вопроса полного сбраживания углеводов помимо правильного выбора штаммов дрожжей является вопрос формирования состава питательной среды.

Один из эффективных способов регулирования углеводного состава питательной среды - внесение ферментных препаратов, содержащих глюкоамилазу.

Таким образом, повышение степени сбраживания высококонцентрированного сусла, а следовательно, снижение концентрации несброженных углеводов в зрелой бражке, представляет собой актуальную задачу, стоящую перед спиртовой промышленностью. Особенно важно исследовать все перечисленные аспекты на примере получения и сбраживания высококонцентрированного ячменного сусла, так как ячмень является более дешёвой зерновой культурой по сравнению с другими видами злаков и может существенно повлиять на снижение себестоимости спирта.

Цель исследования. Разработка технологии сбраживания высококонцентрированного ячменного сусла на основе регулирования состава питательной среды и выбора штамма дрожжей.

В соответствии с целью решались следующие задачи:

- провести скрининг штаммов спиртовых дрожжей с целью выбора осмо- и спиртоустойчивых культур дрожжей;

- изучить влияние штаммовых особенностей дрожжей на накопление примесей в бражке из высококонцентрированного ячменного сусла;

- исследовать влияние углеводного состава высококонцентрированного сусла на бродильную активность спиртовых дрожжей;

- выявить влияние компонентов культуральной среды на ее осмолярность и бродильную активность дрожжей;

- разработать режим осахаривания высококонцентрированного ячменного сусла, обеспечивающий наиболее полное сбраживание углеводов;

- разработать проект технической документации по технологии сбраживания высококонцентрированного сусла из ячменя.

Научная новизна работы:

- установлено, что штаммовые особенности дрожжей при сбраживании высококонцентрированного сусла из ячменя влияют на содержание несброженных углеводов и количество примесей в зрелой бражке;

- показано, что гранулометрический состав помола ячменя влияет на степень сбраживания полученного из него высококонцентрированного сусла;

- получено уравнение регрессии, устанавливающее корреляцию между осмолярностью среды, концентрацией глюкозы и мальтозы в питательной среде;

- установлено, что дробное внесение ферментных препаратов осахаривающего действия на стадии брожения снижает количество несброженных углеводов в бражке, увеличивает выход спирта и снижает концентрацию летучих примесей.

Практическая значимость.

- разработан режим внесения ферментных препаратов осахаривающего действия на стадии сбраживания высоко-коцентрированного ячменного сусла;

- разработана технология сбраживания высококонцентрированного сусла из ячменя и проект технической документации;

- проведены испытания на заводе ООО «МЕДОВАРУС» (г. Санкт-Петербург).

Экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии на спиртовом заводе мощностью 6000 дал/сутки составит 18,6 млн. руб. в год.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Конгрессе молодых ученых (СПб, НИУ ИТМО ИХиБТ, 2013), на ХЫ1 научной и учебно-методической конференции НИУ ИТМО и на Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

- выбор осмотолерантного штамма дрожжей для сбраживания высококонцентрированного ячменного сусла методом скрининга штаммов;

- зависимость степени сбраживания высококонцентрированного сусла из ячменя от гранулометрического состава помола сырья;

- влияние углеводного состава среды и содержания в ней этанола на ее осмолярность;

- результаты исследования влияния углеводного состава питательной среды на бродильную активность дрожжей;

- режим осахаривания высококонцентрированного ячменного сусла, обеспечивающий снижение концентрации несброженных углеводов в зрелой бражке.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, экономического расчета, выводов, списка литературы, включающей 102 источника, из них 41 - иностранный. Диссертация содержит 113 страниц машинописного текста, 17 иллюстраций и 21 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, отмечена научная новизна и практическая значимость исследований; представлены выносимые на защиту основные положения.

В обзоре литературы проанализированы сведения о факторах, обуславливающих проблемы при сбраживании высококонцентрированного сусла (ВКС) из ячменя, рассмотрены основные виды стрессов, испытываемых дрожжами при переработке такого сусла, проанализированы способы подготовки питательной среды, с точки зрения обеспечения минимального негативного воздействия на дрожжевую клетку. На основании анализа литературных данных сформулирована цель и определены задачи исследований.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования служили дрожжи рода Saccharomyces cerevisiae из коллекции лаборатории Санкт-Петербургского государственного института управления и пищевых технологий. Для выбора штамма спиртовых дрожжей производился скрининг среди штаммов Saccharomyces cerevisiae XII, XIII, а также штаммов A, F и R, выделенных из сухих препаратов спиртовых дрожжей зарубежного производства Angel, Fermiol и Ethanol Red соответственно.

Для исследований использовался ячмень влажностью 14,2 %\ крахмалистостью 54,3 %, с содержанием сорной примеси 1,4 %.

Гидромодуль при приготовлении сусла из ячменя составлял 1:2,5. Водно-тепловую и ферментативную обработку замеса проводили по низкотемпературной схеме с применением ферментных препаратов фирмы ERBSLÖEH.

Таблица 1 - Характеристика ферментных препаратов

Название препарата Основной фермент Активность, ед/мл Действие Диапазон Т, °С Диапазон pH

Дистицим БА-Т Сп. а-амилаза термост. 950 разжижающее 30-85 5,5 - 8,5

Дистицим АГ глкжоамилаза 6500 осахари-вающее 30-70 3,5 - 6,0

а-амилаза 250

Дистицим XL . термостаб. ß-глюканаза 2200 гидролиз ß-глюкана и ксилана 30-90 3,5 - 6,0

ксиланаза 1000

Структурная схема исследований приведена на рис. 1.

Рисунок 1 - Схема экспериментальных исследований

В работе применялись стандартные методики анализа сырья и полуфабрикатов при производстве этилового спирта из зернового сырья согласно «Инструкции технохимического и микробиологического контроля спиртового производства».

Концентрации вторичных метаболитов дрожжей в спирте оценивали на газовом хроматографе «Кристалл-2000М». Осмолярность питательных сред измеряли на осмометре марки VAPRO («WESCOR 1пс», США).

Концентрацию аминного азота измеряли колориметрическим методом с применением нингидрина. Углеводный состав сусла измеряли методом Зихерда-Блейера в модификации Смирнова.

При выполнении работы использовали математические методы планирования эксперимента. Статистическая обработка результатов проводилась с использованием программ MathCad, Curve Expert и Microsoft Excell. Достоверность во всех экспериментах принималась равной 95%.

Скрининг штаммов дрожжей.

Восприимчивость клетки к стрессовым факторам внешней среды является штаммовой характеристикой и определяется ферментативной системой микроорганизма.

Для выявления штаммов дрожжей, способных к полному выбраживанию углеводов в условиях высококонцентрированного сусла, был произведен скрининг пяти штаммов спиртовых дрожжей. Скрининг

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫМ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И

ОПТИКИ

Институт холода и биотехнологий

На правах рукописи

УДК 663.5

УСТИНОВА Алиса Сергеевна

Разработка технологии сбраживания высококонцентрированного

сусла из ячменя

Специальность 05.18.07 - Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

СМ

со см ю <о со

со \—

о см

см

СМ ю

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -

доктор технических наук,

профессор Т.В. Меледина

Санкт-Петербург

2013 г.

Оглавление

Введение...................................................................................................................4

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР............................................................................8

1.1 Факторы, влияющие на эффективность процесса сбраживания высококонцентрированного сусла......................................................................8

1.1.1 Технология приготовления и сбраживания

высококонцентрированного сусла..................................................................8

1.1.2 Физиологическое состояние дрожжей и испытываемые ими стрессы ...........................................................................................................................10

1.1.3 Влияние штаммов дрожжей на процесс брожения...........................21

1.2 Факторы формирования состава питательной среды...............................26

1.2.1 Особенности применения ячменя в качестве сырья для производства пищевого спирта..............................................................................................26

1.2.2 Механическое измельчение..................................................................28

1.2.3 Ферменты................................................................................................32

1.3 Постановка задач исследования.................................................................41

2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.....................42

2.1 Объекты исследования................................................................................42

2.1.1 Дрожжи...................................................................................................42

2.2 Материалы исследования............................................................................42

2.2.1 Ячмень.....................................................................................................42

2.2.2 Ферментные препараты.........................................................................43

2.3 Методы исследования..................................................................................44

2.3.1 Методы исследования штаммовых характеристик дрожжей............44

2.3.2 Получение высококонцентрированного сусла....................................44

2.3.3 Культивирование дрожжей...................................................................45

2.3.4 Определение качественных характеристик ячменя...........................46

2.3.5 Определение степени измельчения ячменя.........................................47

2.3.6 Определение физико-химических показателей осахаренного сусла47

2.3.7 Определение показателей процесса брожения и зрелой бражки......48

2.3.8 Приготовление модельных питательных сред....................................49

2.3.9 Обработка результатов..........................................................................50

3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ШТАММА СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ.........51

3.1 Скрининг штаммов дрожжей......................................................................51

3.2 Исследование бродильной активности штаммов спиртовых дрожжей .58

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБРАЖИВАНИЯ

ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОГО СУСЛА ИЗ ЯЧМЕНЯ........................65

4.1 Исследование влияния гранулометрического состава помола ячменя на бродильную активность дрожжей....................................................................65

4.2 Влияние углеводного состава питательной среды на бродильную активность дрожжей..........................................................................................68

4.3 Исследование влияния состава питательной среды на осмолярность ...77

4.4 Выбор оптимального режима осахаривания высококонцентрированного ячменного сусла..................................................................................................79

4.5 Разработка технологии сбраживания высококонцентрированного сусла из ячменя.............................................................................................................93

4.6 Разработка технической документации.....................................................94

5. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ......................................................................101

6. ВЫВОДЫ.........................................................................................................103

7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................................105

8. ПРИЛОЖЕНИЯ...............................................................................................114

Введение

В настоящее время среди актуальных направлений развития спиртовой промышленности можно выделить снижение себестоимости спирта за счет экономии энергоресурсов и применения более дешевого вида сырья.

Эффективным и не требующим капитальных затрат способом снижения потребления электроэнергии является использование технологии сбраживания высококонцентрированного зернового сусла. Однако применение технологии переработки высококонцентрированных сред осложняется проблемой неполного сбраживания углеводов.

Во время сбраживания высококонцентрированного зернового сусла необходимо, чтобы дрожжи были осмофильными и устойчивыми к продуктам своей жизнедеятельности - этиловому спирту, кислотам, а также к повышению температуры питательной среды, поэтому при переработке высококонцентрированных сред необходимо применять специальные штаммы дрожжей.

В работах И. Трофимовой [52] было показано, что при производстве спирта при сбраживании высококонцентрированных сред на степень их сбраживания влияет доброкачественность сусла, т.е. отношение суммарной концентрации сбраживаемых углеводов к концентрации растворенных в сусле соединений, причем высокое содержание редуцирующих веществ в сусле негативно сказывается на степени его сбраживания.

В работах Н. Бараковой и соавторов [2] было установлено, что на степень сбраживания высококонцентрированного пшеничного сусла влияет не только его доброкачественность, но и соотношение концентраций различных сбраживаемых углеводов, одним из способов формирования которой является механическая деструкции сырья.

Поэтому важным аспектом при решении вопроса полного сбраживания углеводов помимо правильного выбора штаммов дрожжей является вопрос формирования состава питательной среды.

Один из эффективных способов регулирования углеводного состава питательной среды - внесение ферментных препаратов, содержащих глюкоамилазу.

Таким образом, повышение степени сбраживания высококонцентрированного сусла, а следовательно, снижение концентрации несброженных углеводов в зрелой бражке, представляет собой актуальную задачу, стоящую перед спиртовой промышленностью. Особенно важно исследовать все перечисленные аспекты на примере получения и сбраживания высококонцентрированного ячменного сусла, так как ячмень является более дешёвой зерновой культурой по сравнению с другими видами злаков и может существенно повлиять на снижение себестоимости спирта.

Цель исследования. Разработка технологии сбраживания высококонцентрированного ячменного сусла на основе регулирования состава питательной среды и выбора штамма дрожжей.

В соответствии с целью решались следующие задачи:

- провести скрининг штаммов спиртовых дрожжей с целью выбора осмо- и спиртоустойчивых культур дрожжей;

- изучить влияние штаммовых особенностей дрожжей на накопление примесей в бражке из высококонцентрированного ячменного сусла;

- исследовать влияние углеводного состава высококонцентрированного сусла на бродильную активность спиртовых дрожжей;

- выявить влияние компонентов культуральной среды на ее осмолярность и бродильную активность дрожжей;

- разработать режим осахаривания высококонцентрированного ячменного сусла, обеспечивающий наиболее полное сбраживание углеводов;

- разработать проект технической документации по технологии сбраживания высококонцентрированного сусла из ячменя.

Научная новизна работы:

- установлено, что штаммовые особенности дрожжей при сбраживании высококонцентрированного сусла из ячменя влияют на содержание несброженных углеводов и количество примесей в зрелой бражке;

- показано, что гранулометрический состав помола ячменя влияет на степень сбраживания полученного из него высококонцентрированного сусла;

- получено уравнение регрессии, устанавливающее корреляцию между осмолярностью среды, концентрацией глюкозы и мальтозы в питательной среде;

- установлено, что дробное внесение ферментных препаратов осахаривающего действия на стадии брожения снижает количество несброженных углеводов в бражке, увеличивает выход спирта и снижает концентрацию летучих примесей.

Практическая значимость.

- разработан режим внесения ферментных препаратов осахаривающего действия на стадии сбраживания высоко-коцентрированного ячменного сусла;

- разработана технология сбраживания высококонцентрированного сусла из ячменя и проект технической документации;

- проведены испытания на заводе ООО «МЕДОВАРУС» (г. Санкт-Петербург).

Экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии на спиртовом заводе мощностью 6000 дал/сутки составит 18,6 млн. руб. в год.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Конгрессе молодых ученых (СПб, НИУ ИТМО ИХиБТ, 2013), на ХЫ1 научной и учебно-методической конференции НИУ ИТМО и на Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

- выбор осмотолерантного штамма дрожжей для сбраживания высококонцентрированного ячменного сусла методом скрининга штаммов;

- зависимость степени сбраживания высококонцентрированного сусла из ячменя от гранулометрического состава помола сырья;

- влияние углеводного состава среды и содержания в ней этанола на ее осмолярность;

- результаты исследования влияния углеводного состава питательной среды на бродильную активность дрожжей;

- режим осахаривания высококонцентрированного ячменного сусла, обеспечивающий снижение концентрации несброженных углеводов в зрелой бражке.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Факторы, влияющие на эффективность процесса сбраживания высококонцентрированного сусла

1.1.1 Технология приготовления и сбраживания высококонцентрированного сусла

Процессы производства спирта и пива принципиально мало отличаются друг от друга. Оба этих вида производства основаны на спиртовом брожении, осуществляемом дрожжами-сахаромицетами, и в большинстве случаев - видом ЗассИагошусез сегеУ1з1ае.

Сложно переоценить влияние плотности среды на технологический процесс в целом. Концентрация сухих веществ в сусле влияет не только на физико-химические показатели замеса, сусла и бражки, но и на биохимические аспекты по всей цепи производства. В частности, доказано, что густота среды влияет на активность ферментов в составе разжижающих, осахаривающих и прочих ферментных препаратов. Исследованиями в области пивоварения отмечено негативное влияние низкого гидромодуля на такие показатели, как длительность осахаривания сусла и степень сбраживания сусла [26].

Применение технологии переработки высококонцентрированного сусла является способом интенсификации производства [13]. Она дает возможность увеличить производительность предприятия на 30 процентов и более, снизить затраты на персонал в пересчете на готовую продукцию, сократить количества потребляемых воды и электроэнергии; снизить количество сточных вод на единицу объема продукции, и кроме того уменьшить потери производственных сред в аппаратах [19].

Снижение энергозатрат обусловлено тем, что на нагрев 1 кг зерна необходимо 30% от энергии, требуемой на нагрев такого же количества воды, что объясняется различиями в теплоемкости данных материалов [47].

В пивоварении повышение концентрации сухих веществ в сусле кроме снижения гидромодуля при затирании достигается также за счет добавления несоложеных материалов. В технологии производства спирта из зерна добавки не предусмотрены, и увеличение плотности сусла достигается изменением соотношения между помолом зерна и водой. Типовым регламентом производства спирта из крахмалсодержащего сырья предусмотрен гидромодуль в границах 1:2,7 - 1,3,0. Уменьшение данного соотношения можно считать применением технологии переработки высококонцентрированного сусла [30].

При сбраживании плотного сусла возникает ряд проблем, связанных с изменением активности дрожжевых клеток в результате повышения осмотического давления среды и увеличения концентрации этанола. При переработке высокоплотного сусла из-за накопления дрожжевых метаболитов в повышенных концентрациях повышается процент мертвых дрожжевых клеток на конец брожения, может негативно измениться профиль вторичных метаболитов дрожжей [54].

На спиртовом производстве высокие концентрации глюкозы, наблюдаемые при повышении доли сухих веществ в замесе, могут быть причиной либо снижения интенсивности размножения дрожжей и их бродильной активности, либо повышения активности в первые моменты, но преждевременная полная остановка процесса ферментации [74, 72].

Кроме того, высококонцентрированное сусло как правило, обладает повышенной вязкость, особенно в случае, если в качестве сырья используется культура с высоким содержанием некрахмалистых полисахаридов [14]. К таким культурам относится и ячмень [20].

1.1.2 Физиологическое состояние дрожжей и испытываемые ими стрессы

Процесс сбраживания сусла при производстве спирта протекает за счет биохимической активности дрожжей. Поэтому физиологическое состояние используемой дрожжевой культуры имеет критическое влияние на динамику процесса брожения. Физиологическое состояние зависит от множества факторов, включающих возраст культуры, условия хранения и культивирования, содержание запасных углеводов и т.д. [27].

Состояние дрожжей претерпевает значительные изменения даже в условиях одного цикла периодического брожения. Как известно, развитие дрожжевой культуры в среде разделяют на несколько стадий согласно их активности, определяющейся физиологическим состоянием. При внесении инокулята в питательную среду наблюдается сначала лаг-фаза развития (фаза адаптации дрожжей), когда интенсивность накопления биомассы очень низкая. Основными причинами для задержки роста культуры микроорганизмов являются: изменение в питании (реорганизация ферментативной ситемы); изменения в окружающих физических условиях; наличие веществ, ингибирующих рост; состояние засеваемой культуры [32]. Затем наступает лог-фаза (фаза логарифмического - экспоненциального роста), в которой скорость размножения клеток максимальная, после чего наблюдается фаза затухания и стационарная фаза, в течение которых интенсивность размножения активно снижается и достигает нулевого значения. Последующая фаза отмирания дрожжей характеризуется преобладанием автолитических процессов в культуре над синтетическими.

Исследователями отмечено, что интенсивность образования этанола, т.е. динамика самого процесса брожения определяется такими же фазами, оканчивающимися, как правило, стационарной фазой, когда максимальная концентрация этанола уже достигнута, и скорость выделения спирта дрожжами пренебрежимо мала. Интересно, что упомянутые фазы

практически совпадают во времени. В частности, лог-фаза развития дрожжевой культуры можно характеризовать не только наиболее высокой скоростью накопления биомассы дрожжей, но и в свыше 30 раз более высокой скоростью синтеза этилового спирта по сравнению со стационарной фазой [74]. Фаза экспоненциального роста является наиболее важной, т.к. практически данная стадия определяет количество этанола, образованное за отдельно взятый цикл брожения [74]. Другие исследователи, тем не менее, отмечают, что более половины всего этанола за цикл брожения синтезируется в течение стационарной фазы [88].

В связи с этим можно сделать вывод о том, что необходимо стремиться к поддержанию хорошего физиологического состояния дрожжей на протяжении всего брожения, т.к. оно будет определять не только количество накопленной биомассы, но и длительность процесса сбраживания среды в целом.

Основным фактором ухудшения физиологического состояния дрожжей являются стрессы, испытываемые клетками по различным причинам.

В процессе спиртового брожения основные стрессы, испытываемые дрожжевой клеткой, связаны с действием следующих факторов внешней среды:

высокие концентрации собственных метаболитов (этилового спирта (этанольный стресс) и диоксида углерода,

высокое или низкое осмотическое давление (осмотический

стресс),

высокие концентрации низкомолекулярных углеводов;

высокая кислотность среды,

высокие температуры,

высокая вязкость сусла,

недостаток факторов питания дрожжей,

высокие значения скоростей сдвига при перемешивании,

наличие в среде ингибиторов спиртового брожения или токсичных веществ.

При этом стресс, испытываемый клеткой от одного фактора, усиливается при наличии других стрессовых факторов [88]. Для сохранения жизнедеятельно�