Побочные продукты спиртового брожения

В результате сбраживания дрожжами сусла, содержащего сахара, азотистые и минеральные вещества, кроме основных продуктов — этилового спирта и углекислоты, образуются раз­личные побочные продукты. Важнейшими из них являются си­вушные масла, глицерин, янтарная и другие кислоты, альдегиды и ряд других веществ. Изучение бесклеточного брожения при помощи ферментного сока, полученного из дрожжей, показало, что часть побочных продуктов встречается только при брожении живыми дрожжевыми клетками. Следовательно, эти продукту образуются в результате процессов обмена веществ в живой клетке.

Сивушные масла состоят в основном из высших спиртов с примесью других веществ — кислот, фенолов, терпенов. Состав различных образцов сивушного масла непостоянен, а зависит от содержания в сусле азотистых веществ и формы, в которой они присутствуют. Сивушные масла получаются при ректификации гидролизного спирта, выход равен 0,3—0,7% от количества спир­та. Чаще встречаются в сивушном масле следующие спирты: амиловый, изоамиловый, изобутиловый, пропиловый. Источником спиртов сивушного масла являются аминокислоты, находящиеся в питательной среде или образующиеся при автолизе или гидро­лизе дрожжевого белка. В процессе азотистого питания дрожжей белки расщепляются до аминокислот; затем в результате гидро­литического дезаминирования последних, т. е. отщепления амин — ной группы NH2, и декарбоксилирования (отщепление СО2) об­разуются высшие спирты, входящие в состав сивушного масла.

R-СНгОН + СОг +NH3

Высший спарт

В общем виде образование высших спиртов из аминокислот можно представить следующим уравнением:

R-CHNH2-COOH + Н20 —

Аминокислота T

Процесс дезаминирования и декарбоксилирования происхо­дит под влиянием дезаминирующего фермента и карбоксилазы,
которые имеются в дрожжах. Так, при питании дрожжей изолей — цином образуется амиловый спирт, углекислота и аммиак, при­чем последний сразу же ими усваивается

С2 Н5-СН — СН — СООН + НгО = С2 Н5-СН — СН2ОН +СОг + NHj

I • I

СНз

. Лмило8ый спирт

Поскольку эта реакция связана с азотистым обменом клетки, сивушные масла образуются только при брожении живыми дрож­жами. Если в сусле имеются аминокислоты и аммиачный азот, то дрожжи в первую очередь усваивают последний, при этом сивушного масла образуется значительно меньше.

Янтарная кислота, являющаяся двухосновной кислотой, также образуется только при сбраживании сахара живыми дрож­жами в количестве 0,3—0,6% от сброженного сахара. Янтарная кислота образуется из двухосновной глютаминовой аминокисло­ты, получающейся при автолизе дрожжевого белка. В результате дезаминирования и окисления глютаминовой кислоты под влия­нием ферментов образуется янтарная кислота по реакции

СООН-СНг-СНг-СН (ИНг)- СООН + 20 =

Глмтаминовая кислота

СН3 ынг

Изолеицик

= С00Н-СНг-СНг-СООН +NH3+C02

Янтарная кислота

Глицерин является побочным продуктом при спиртовом брожении. Количество его колеблется в пределах 3,5—3,9% от сброженного сахара. В отличие от сивушных масел, янтарной кислоты и других продуктов глицерин образуется при сбражива­нии сахарного раствора как живыми дрожжами, так и фермент­ным соком, полученным из дрожжей. В самом начале процесса брожения реакция идет в направлении образования глицерина, так как к этому моменту еще нет промежуточного продукта — уксусного альдегида, который, являясь акцептором водорода, обеспечил бы окисление кофермента — восстановленной коде­гидразы 1 — и участие его в последующих реакциях спиртового брожения. (Как указывалось на стр. 551, восстановление коде­гидразы 1 происходит одновременно с окислением фосфоглицери­нового альдегида в фосфоглицериновую кислоту). Пока не обра­зуется достаточное количество уксусного альдегида, акцептором водорода является фосфоглицериновый альдегид, превращаю­щийся в глицеринфосфорную кислоту, причем на каждую моле­кулу фосфоглицериновой кислоты образуется одна молекула глицеринофосфорной кислоты. Последняя гидролизуетСя фосфа — тазой, содержащейся в дрожжах, с образованием глицерина.

Фосфоглицериновая кислота постепенно превращается в уксус­ный альдегид, а он — в этиловый спирт.

Но брожение можно направить в сторону образования боль­ших количеств глицерина. Если уксусный альдегид связать, на­пример, бисульфитом кальция или н’атрия в альдегидбисульфит — ное соединение, то будет накапливаться главным образом глице­рин, а не этиловый спирт, так как (по аналогии с начальным периодом брожения) в отсутствии уксусного альдегида его место в качестве акцептора водорода занимает фосфоглицериновый альдегид. В этом случае процесс брожения можно представить следующей реакцией:

С6Н1г06 = СНг0Н-СН0Н-СНг0Н + СН3-С0Н + С02

Генсоза Глицерин Уксусный

Альдегид

Брожение будет носить характер глицеринового.

Для получения глицерина в производственных условиях мож­но использовать гидролизный сахар, освобождая для других нужд такой ценный продукт, как жиры. Для повышения концент­рации сахара до 10—15% древесное сусло предварительно упа­ривали. В упаренное сусло добавляли следующие питательные соли: суперфосфат, сернокислый аммоний, сернокислый магний и углекислый калий. Для связывания уксусного альдегида при­бавляли 40—60% бисульфита натрия от веса сбраживаемого сахара. Затем производили глицериновое брожение сусла специ­альными расами дрожжей. Температура брожения 30—32°. После очистки и упаривания бражки накопившийся глицерин отгоняли с перегретым паром. Выход глицерина составлял 27—32% от сброженного сахара. Таким образом, в результате видоизменения спиртового брожения из сахара можно получить глицерин.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв