Глава 3. Дрожжи и углеводы

Дрожжи ниспосланы человеку Создателем не иначе как в подарок. Произошло это, по-видимому, на пятый или шестой день Творения [23], когда у него дошли руки до сотворения всего живого, поскольку дрожжи относятся к микроорганизмам — обширной группе живых, преимущественно одноклеточных существ [19]. Микроорганизмы вездесущи и неистребимы. В 1 грамме почвы их содержится до 2—3 млрд. Они встречаются в атмосфере на высоте 20 км. над землёй и в мировом океане на глубине 11 км, в Арктике, в Антарктике и песках пустыни. Определённое их количество всегда присутствует в слюне, они также непосредственно участвуют в пищеварительном процессе в кишечнике, где их по некоторым данным содержится до трёхсот разновидностей общим весом 3—4 кг.

Микроорганизмы-дрожжи, вызывающие спиртовое брожение сахаристых веществ, носят название сахаромицетов и относятся к семейству сумчатых одноклеточных грибов. В природе их насчитывается 2 тысячи родов и 15 тысяч видов [19]. Всё тело этих грибов состоит из одного микроскопического пузырька-клеточки округлой, яйцевидной или овальной формы размером 5—7 мкм в ширину и 8—11 мкм в длину [16].

Как и у всего живого у них, естественно, имеет место половой процесс, который заключается в том, что обычно две внешне одинаковые, реже различные клетки сближаются и сливаются вместе — копулируют. При этом их содержимое объединяется, а затем внутри клетки образуется сумка — аск — особый орган спороношения, в котором развиваются аскоспоры (обычно по 8 спор в сумке). При благоприятных условиях дрожжи интенсивно размножаются почкованием, а при неблагоприятных гибнут, оставляя весьма устойчивые к воздействию окружающей среды споры. При почковании сбоку дрожжевой клетки вначале появляется бородавочка-почка. Она получает часть ядра и аскоспор от материнской клетки, быстро растёт, отделяется от материнской клетки и начинает жить как самостоятельный грибок. При некоторых условиях дочерняя почка, ещё не отделившись от материнской, образует другие почки, а те, в свою очередь, новые. В результате на поверхности бродильной жидкости возникает гладкая плёнка белого или бежевого цвета из сцепленных между собой грибков — дрожжевая колония. Время достижения дрожжевым грибком половой зрелости зависит от температуры и составляет [7]:

При температурах ниже 5^оС и выше 50^оС дрожжевые грибки утрачивают свою сбраживающую способность, а при 70^о полностью погибают, на чём основан процесс пастеризации — консервирования пищевых продуктов путём нагревания до 70^оС в течение 15—30 мин. При этом неспороносные бактерии погибают, но полного освобождения пищи от живых микроорганизмов — стерилизации не происходит, т.к. споры такое нагревание выдерживают. Оптимальной температурой для развития сахаромицетов является температура 30—37^оС, а для сбраживания ими виноградного сока в вино — 15—18^оС, т.к. при этой температуре образуется меньше упомянутых выше сивушных масел.

Слишком высокая концентрация сахара в сбраживаемой жидкости (как внесённого, так и содержащегося в самих ягодах винограда) вредно влияет на дрожжевые грибки: уже при 15% брожение замедляется или может остановиться совсем.

Получающийся при брожении спирт тоже замедляет рост грибков. При концентрации спирта 5 об.% дрожжи перестают размножаться, а при 12—15 об.% практически полностью прекращают спиртовое брожение. Отдельные виды — расы дрожжей в особенности культурные расы, выращенные на чистых, предварительно очищенных от других микроорганизмов культурах, способны вырабатывать спирт крепостью до 20 об.%, но дикие дрожжи, находящиеся на поверхности сладких ягод и плодов, набраживают не более 10—12% спирта. Однако при удалении спирта из бродильной жидкости или переносе дрожжей в новую, не содержащую спирта жидкость, брожение при наличии соответствующих условий возобновляется вновь. На этом, в частности, основан процесс непрерывного сбраживания в промышленном производстве вина, когда дрожжевая разводка закладывается один раз в начале сезона виноделия [19].

Число известных культур дрожжей очень велико. Существуют культуры, растущие на поверхности бродящей жидкости (дрожжи верхнего брожения), и культуры, собирающиеся на дне сосудов, в которых проводится брожение (дрожжи нижнего брожения). Дрожжи верхнего брожения причиняют массу неудобств виноделу, т.к. под действием углекислого газа образуют на поверхности бродящей жидкости шапку пены, которая при интенсивных первых этапах брожения забивает газоотводящие трубки и водяные затворы. Развивающегося при этом давления углекислого газа достаточно для взрывного разрушения стандартной 20-ти литровой стеклянной бутыли, в чём автор убедился на собственном опыте.

Свои разнообразные энергетические потребности, в том числе в тепле, дрожжевые грибки удовлетворяют за счёт расщепления сахаристых веществ, но как было отмечено выше, конечные продукты этого расщепления зависят от наличия кислорода. При аэробных условиях, т.е. в присутствии кислорода, дрожжи расщепляют сахара полностью до воды и углекислого газа точно также, как это происходит в организме животных и человека. При отсутствии кислорода, т.е. в анаэробных условиях, дрожжи не доводят расщепление до конца, а только превращают сахар в выделяющиеся наружу через стенку клетки спирт и углекислый газ. При этом из одной молекулы сахара освобождается энергии примерно в 20 раз меньше, чем при аэробном процессе. Чтобы компенсировать недостаток энергии дрожжи вызывают усиленное брожение. Тем более, что сбраживающая сила находящегося в дрожжевых грибках фермента такова, что одна его весовая часть в состоянии расщепить от 1 000 до 100 000 весовых частей сахаристого вещества [18].

Помимо тепла дрожжи, как было отмечено выше, нуждаются и в пище, которой им служат соединения калия, магния, производные фосфорной кислоты и, в первую очередь, азотистые соединения, которые нужны для образования белкового вещества самих грибков. Кроме того, для нормального развития дрожжей необходимы очень незначительные количества витаминов группы В. Поэтому в бродящую жидкость полезно добавлять небольшие количества сернокислого аммония или нашатырного спирта (1мл. на 10 л) и слегка подсушенного ржаного хлеба.

Кроме способности вызывать спиртовое брожение, дрожжи полезны ещё и тем, что содержат высококачественный белок, углеводы и богаты витаминами группы В. Жидкие пивные дрожжи улучшают секрецию желудочных желёз и поджелудочной железы, усиливают всасывание пищевых веществ в кишечнике, повышают сопротивляемость организма к инфекциям. Их назначают для приёма внутрь при анемиях, сахарном диабете, фурункулёзе, язвенной болезни и др., а также при необходимости повысить содержание белков в пищевом рационе. Однако среди дрожжей встречаются и патогенные формы, вызывающие заболевания у человека и животных — бластомикозы и кандидамикозы [16].