V006835 Реферат Микробиология бродильных производств, основанных на использовании дрожжей

Содержание

Введение…………………………………………………………………………….

1.Микрофлора сырья……………………………………………………………….

2.Микрофлора солода………………………………………………………………

2.1 Меры борьбы с микрофлорой при изготовлении солода……………………

3.Ферменты плесневых грибов……………………………………………………

4.Способы выращивания плесневых грибов……………………………………...

4.1 Поверхностный способ получения грибных амилаз………………………….

4.2 Глубинный способ получения грибных амилаз………………………………

5. Осахаривание заторов грибными амилазами…………………………………...

6. Протеолитические ферменты плесневых грибов………………………………

7. Микробиологический контроль выращивания плесневых грибов……………

7.1 Микробиологический контроль при поверхностном способе выращивания плесневых грибов…………………………………………………………………..

7.2 Микробиологический контроль при глубинном способе выращивания плесневых грибов…………………………………………………………………

Заключение………………………………………………………………………….

Список использованной литературы……………………………………………...

Введение

Дрожжи представляют собой одноклеточные неподвижные организмы, которые относят к классу аскомицетов (Ascomycetes). Они широко распространены в природе.

Встречаются в почве, перезрелых плодах и листьях растений. Многие дрожжи применяют в промышленном производстве и в хозяйстве. С другой стороны, развитие дрожжей может вызвать порчу различных пищевых продуктов, а именно – вспучивание, изменение вкуса и запаха.

Техническое значение дрожжей основано на их способности превращать сахар в углекислый газ и этиловый спирт. В связи с этим они и получили свое название сахарных грибов или сахаромицетов.

Также дрожжи отличаются высоким содержанием таких витаминов как пиридоксин и никотиновая кислота.

Дрожжи представляют собой неподвижные организмы овальной формы, размером от 8 до 10 микрометров. Их клетки имеют ядро, митохондрии, вакуоли, накапливающие в себе различные органические и неорганические вещества. И именно в вакуолях и происходят окислительно-восстановительные процессы.

Клетки дрожжей накапливают в себе зерна волютина. Размножаются, вегетативно - почкованием, некоторые виды - делением.

Большинство видов дрожжей обладают способностью к брожению, а именно, к спиртовому (пивные и винные дрожжи), что имеет огромное практическое значение , так как  способны в процессе своей жизнедеятельности производить спиртовое брожение.

В связи с этим, они широко используются в пивоваренном производстве, в производстве спирта и хлебопечении. При хлебопечении главную  роль играет выделяющийся в процессе брожения углекислый газ. Некоторые виды дрожжей используются в производстве полочных продуктах (кефира, кумыса).

Микробиологическая промышленность выпускает более150 видов продукции, крайне необходимой народному хозяйству. Ее «гордость»- это кормовой белок, получаемый в результате выращивания дрожжей. Каждый год его производят более 1 млн. т.

Другое не менее важное достижение – выпуск лизина, то есть кормовой добавки. Грибы выращивают и для получения органических кислот, например лимонной кислоты.

В настоящее время для получения лимонной кислоты используются плесневые грибы, выращиваемые на сахаре. Такое производство исключает необходимость выращивания лимонов на больших площадях.

Получение дрожжей из дешевых и доступных источников сырья показывает большую экономическую эффективность производства.

1.Микрофлора сырья

В бродильных производствах в качестве сырья используют свеклосахарную мелассу, картофель, сахарную свеклу, злаки (ячмень, кукурузу, овес, просо, рожь, пшеницу), гидролизаты древесины и др.

Меласса (греч. «melas» — черный) — отход свеклосахарного производства; это темно-коричневая густая жидкость с относительной плотностью 1,35—1,40. В ней содержится от 80 % до 85 % сухих веществ и от 15 % до 20 % воды. Сухие вещества состоят главным образом из сахаров (сахароза, раффиноза, инвертный сахар), органических (азотсодержащих и без азотистых соединений) и неорганических веществ. В мелассе содержатся все необходимые питательные вещества для роста и размножения всевозможных микроорганизмов. В мелассу попадают разнообразные микроорганизмы из сырья (сахарная свекла) и из других источников (почва, вода, воздух, загрязнения при транспортировке и ранении, производственное оборудование).

Количество микроорганизмов в разных мелассах неодинаково. В 1 г нормальной мелассы обнаружено от 1000 до 10 000,  сильно обсемененной — до 500 000 микробных клеток. При неправильном хранении, когда в мелассу попадают атмосферные осадки или почвенная вода, количество микроорганизмов в 1 г возрастает до нескольких миллионов, так как концентрация сахара понижается и создаются условия для размножения микроорганизмов. Такая меласса считается дефектной; в ней понижено содержание сахара и повышено количество продуктов жизнедеятельности микроорганизмов: летучих и других кислот, альдегидов, спиртов, ацетона и многих иных соединений.

Сбраживаемость меласс в большой степени зависит от ееколичественного и качественного состава.

 По степени инфицирования мелассу, используемую в дрожжевом производстве, делят на три сорта ( по содержанию микроорганизмов в 1 г):

I до 100 тыс.

II до 1 млн

III до 3,5 млн.

Мелассу I сорта перерабатывают в производстве без ограничения; мелассу II сорта подвергают специальной обработке; из мелассы III сорта дрожжи получаются с низкими количественными и качественными показателями, и поэтому ее лучше не перерабатывать.

По своему качеству микрофлора меласс разнообразна и непостоянна. Она представлена бактериями, дрожжами и плесневыми грибами. Из бактерий в мелассах часто встречаются слизе- и кислотообразующие виды рода Leuconostoc: L. mesenteroides. L. dextranicum, L. agglutinans и Bacterium vermiforme.

Рис.1- Leuconostoc

В мелассе много кислотообразователей — молочнокислых бактерий рода Lactobacterium (L. buchneri, L. plantarum, L. del- bruckii, L. leichmanii, L. breve), бактерий кишечной группы Esherichia coli, различных представителей уксуснокислых "бактерий рода Acetobacter, а также клетки таких видов, как Sarcina flava и Achromobacter candicans.

Меласса богата также многими видами споровых бактерий: Вас. subtilis, Вас. mesentericus, Вас. megatherium, Вас.macerans Вас. saccharobutyricum, Вас. amylobacter, Вас. lactimorbus (щелочеобразователь) и др.

Из дрожжевых организмов в мелассе могут быть представители совершенных: дрожжи родов Saccharomyces (Sacch. exiquus, Sacch. mellis и др.), Schizosaccharomyces, а также некоторые представители несовершенных дрожжеподобных из родов Torulopsis и Candida.

Из плесневых грибов в мелассах находятся споры и конидии грибов родов Mucor, Penicillium, Aspergillus и некоторых других. Наибольшую опасность для бродильной промышленности представляют бактерии нитритобразующие, кислотообразующие и вызывающие агглютинацию дрожжей, а также некоторые дрожжевые грибы, подавляющие своими продуктами жизнедеятельности культурные дрожжи.

Нитритобразующие бактерии — Вас. subtilis, Вас. mesenteric, Вас. megatherium — превращают нитраты мелассы в нитриты. Наличие незначительных количеств нитритов в среде (0,0005 % ) тормозит размножение дрожжевых клеток, а концентрация 0,02 % почти полностью приостанавливает их развитие. Чтобы определить степень пригодности мелассы для дрожжевого производства, делают ориентировочную пробу на скорость накопления в ней нитритов. Если в мелассе под действием содержащихся микробов происходит быстрое накопление нитритов, то в дрожжевом производстве такую мелассу перерабатывают с особыми ограничениями и с соблюдением определенного режима ее обработки и осветления.

Кислотообразующие бактерии рода Lactobacterium гомоферментативные (L. plantarum, L. helveticum и L. delbrueckii) и

Рис.2-  Вас. subtilis

гетероферментативные (L. breve, L. fermentu, L. buchneri, L. pasteurianum) весьма активно повышают кислотность мелассы при использовании ее в производстве спирта. Из других кислотообразователей значительное подкисление разбавленных меласс вызывает вид Leuconosioc mesenteroides.

Агглютинирующие бактерии вида Leuconostoc agglutinans содержатся в мелассе и вызывают в производстве дрожжей и спирта склеивание дрожжевых клеток в хлопья, что нарушает нормальную жизнедеятельность дрожжей.

Дрожжевые грибы размножаются чаще всего в разбавленной мелассе. Попадают в нее различные виды несахаромицетов родов Torulopsis, Candida из воды, воздуха. Меласса, в которой они размножились становится непригодной, для накопления чистой культуры дрожжей. Такую мелассу сначала освобождают от несахаромицетов путем осветления, а затем используют для производства товарных дрожжей.

2.Микрофлора солода

На спиртовых заводах, перерабатывающих зерновое сырье, и в пивоварении для осахаривания крахмала используют солод, в котором содержатся а- и |3-амилазы и фосфатазы. В спиртовом производстве применяется большей частью зеленый солод, а в пивоварении — сухой. Готовят его в солодовнях или на специальных заводах по изготовлению солода путем проращивания ячменного, ржаного, овсяного или просяного зерна. На зерне находится большое количество разнообразных микроорганизмов.

Рис.3- Солод пивоваренный светлый

В период проращивания для микроорганизмов создаются благоприятные условия, поэтому за время прорастания солода количество их возрастает по сравнению с первоначальным в 10— 15 раз и достигает 5—12 млн. на одном проросшем зерне. По своему составу — это дрожжи (Sacch. exiquus, Sacch. interme- dius, Sacch. ellipsoideus), несовершенные дрожжеподобные грибы родов Torulopsis и Candida , плесневые грибы (Pen. glaucum Asp. clava- tus, Mucor racemosus и др.), различные виды молочнокислых бактерий, педиококки, сарцины, картофельная и сенная палочка, уксуснокислые бактерии и некоторые другие. Развиваясь на зерне, микроорганизмы своими ферментами превращают углеводы, белки и другие вещества зерна в необходимые для них соединения.

Потребляя эти соединения, микроорганизмы выделяют в зерно продукты жизнедеятельности. В результате в зерне уменьшается количество крахмала и других ценных веществ, повышается кислотность, а, следовательно, снижается качество получаемого солода.

Установлено, что не все микроорганизмы, находящиеся на солоде, представляют опасность для бродильных производств. Многие из них погибают, а жизнеспособность других подавляется в значительной степени сравнительно высокой температурой осахаривания затора (от 60 °С до 62 °С), кислой реакцией среды и спиртом, образующимся при брожении. Наибольшую опасность для производства спирта представляют молочнокислые бактерии, вносимые с солодом. Они устойчивы к условиям производства и в период сбраживания заторов потребляют сахар, чем увеличивают потери производства. Молочнокислые бактерии выделяют в среду различные органические кислоты, снижающие рН бражки до величины, при которой амилазы солода становятся неактивными и крахмал недостаточно гидролизуется. Это также приводит к увеличению производственных потерь. Немалый вред производству приносят молочнокислые и другие кислообразователи тем, что накапливаемые ими органические кислоты затормаживают жизнедеятельность дрожжей. Это приводит к ослабленному сбраживанию заторов и, следовательно, к увеличению потерь.

2.1 Меры борьбы с микрофлорой при изготовлении солода

Важным этапом в приготовлении солода является замачивание зерна. При этом преследуются две цели: отмыть зерно от пыли и грязи и насытить его влагой. Процесс длится 1—3 суток в зависимости от культуры зерна, температуры и способа замачивания.

При таком продолжительном замачивании создаются благоприятные условия для развития посторонних микроорганизмов.

Главным мероприятием по предотвращению жизнедеятельности микроорганизмов в этот период является применение антисептиков, из которых чаще всего используют хлорную известь. Ее вводят во вторую замочную воду (замачивание воздушно-водяным способом) из расчета 300—400 г стандартной извести   на 1 т зерна. Применяют также негашеную известь, кислую сернисто- кислую известь, серную кислоту и формалин, последний из расчета 700 г 40 % -ного формалина на 1 мг воды.

Для подавления весьма опасных анаэробных микроорганизмов в период замачивания зерно время от времени аэрируют.

Одним из факторов, затормаживающих развитие микроорганизмов, является соблюдение температурного режима на уровне, близком к 12 °С. Применение повышенной температуры хотя и ускоряет процесс замачивания, однако приводит к активизированию микроорганизмов и поэтому является нецелесообразным.

Замоченное зерно в течение нескольких суток проращивается. На зерне после промывки и дезинфекции (во время замачивания) остаются еще многие виды микроорганизмов в жизнеспособном состоянии. В период проращивания они начинают проявлять свою активность. Очень много микроорганизмов размножается на половинках и раздавленных зернах, но особенно активно размножаются они на излишне намоченных зернах. Такие зерна закисают, ослизняются и загнивают. Развившиеся на солоде микроорганизмы создают опасность закисания заторов в спиртовом производстве и сусла в пивоварении.

Для подавления жизнедеятельных микроорганизмов готовый зеленый солод или приготовленное из него солодовое молоко перед введением в заторы дезинфицируют хлорной известью, формалином, сернистым ангидридом или другими антисептиками. Если в производство поступает сильно зараженный солод, то дезинфекции подвергают как солод, так и приготовленное из него молоко.

Иногда для очистки солода от микроорганизмов ограничиваются лишь промывкой его в теплой воде (без антисептиков) с выдержкой при температуре 50 °С в течение 15—20 мин. После промывки солод ополаскивают холодной водой и дробят.

Если перед дроблением солод не дезинфицировали, то в солодовом молоке очень быстро развиваются всевозможные микроорганизмы из групп молочнокислых, маслянокислых и уксуснокислых бактерий, а также плесневые грибы. Особенно активно развивается микрофлора в солодовом молоке, оставленном на продолжительное время при комнатной температуре (около 20 °С).