Спиртовое брожение

Маслянокислое брожение

Маслянокислое брожение осуществляется в большинстве случаев облигатными анаэробами, т. е. организмами, способными существовать только в бескислородной среде.

В ходе маслянокислого Б. образуются не только масляная к-та, но в некоторых случаях и весьма значительные количества этилового спирта, молочной н уксусной кислот, а также газообразного водорода и углекислого газа. С помощью маслянокислого Б. осуществляется разложение органических веществ в условиях недостатка или полного отсутствия кислорода (болота, заболоченные места). Большое промышленное значение имеет маслянокислое Б. пектиновых веществ, происходящее при замочке стеблей льна, конопли и получении волокон. Вместе с тем деятельность бактерий, осуществляющих этот вид Б., необходимо предотвращать при приготовлении различного рода пищевых продуктов во избежание ухудшения вкуса и порчи последних (напр., прогоркание сливочного масла, силоса и т. п.).

Спиртовое, молочно- и маслянокислое Б.— основные типы Б.; остальные многочисленные виды Б. представляют собой либо различные их сочетания, либо осуществляются на базе тех или иных продуктов, возникающих в ходе основного вида Б. Так, в результате уксуснокислого брожения происходит окисление этилового спирта при участии кислорода воздуха. Этот вид Б. осуществляется специфическими уксуснокислыми бактериями. Суммарное уравнение уксуснокислого Б.:

CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O.

По исчерпании запасов спирта бактерии окисляют образованную им уксусную к-ту до углекислого газа и воды.

К Б., осуществляющемуся с участием О2, относится глюконовокислое брожение — образование глюконовой к-ты из глюкозы:

C6H12O6 + H2O + O2 → CH2OH(CHOH)4COOH + H2O2.

Оно вызываемся нек-рыми бактериями и плесневыми грибами. Глюконовая к-та — ценное соединение, широко применяемое в медицине и фарм, промышленности (см. Глюконовая кислота).

Лимоннокислоe брожениe осуществляется нек-рыми представителями плесневых грибков; особенно эффективны отдельные штаммы Aspergillus niger. Исходным продуктом служит Пировиноградная к-та, превращение к-рой идет одновременно в двух направлениях. Часть ее окисляется в уксусную, тогда как другая, присоединяя углекислоту, образует щавелевоуксусную к-ту. При конденсации уксусной и щавелевоуксусной кислот образуется лимонная к-та. Помимо лимонной к-ты, при лимоннокислом Б. образуются бутиловый спирт, ацетон, а также этиловый спирт, углекислый газ и водород.

Бутанолово-ацетоновое брожение осуществляют анаэробные бактерии Clostridium acetobutylicum. Главные продукты, образующиеся в ходе этого вида Б.,— н-бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт, углекислота, водород. Ацетоуксусная к-та (CH3COCH2COOH) и образующийся при ее декарбоксилировании ацетон (CH3COCH3), а также β-оксимасляная к-та составляют группу так наз. ацетоновых тел (см. Кетоновые тела), которые накапливаются в крови и моче животных при различных патологических состояниях и заболеваниях (диабет, голодание). В нормальных же условиях эти соединения окисляются с образованием безвредных для организма углекислоты и воды.

Высокая экономическая эффективность, чистота получаемых при Б. ценных продуктов лежат в основе все более широкого использования Б. в самых различных отраслях народного хозяйства.

Библиография: Кретович В.Л. Основы биохимии растений, М., 1971; Малер Г. иКордес Ю. Основы биологической химии, пер. с англ., М., 1970; Рубин Б. А. Курс физиологии растений, М., 1971;Рэкер Э. Биоэнергетические механизмы, пер. с англ., М., 1967. библиогр.; Шапошников В. Н. Техническая микробиология, М., 1948; H a s s i d W. Z. Transformation of sugars in plants, Ann. Rev. plant Physiol., v. 18, p. 253, 1967, bibliogr.

Б. А. Рубин.

Индивидуальные доказательства

  1. Эдуард Бюхнер: Спиртовое брожение без дрожжевых клеток. В: Отчеты Немецкого химического общества. 30, 1897, стр. 1110-1113, DOI: 10.1002 / cber.189703001215 .
  2. Э. Негелейн, Х. Дж. Вульф: Дифосфопиридинпротеид, спирт, ацетальдегид. В: Биохимический журнал . Springer, Berlin 293, 1937, стр. 352-389.
  3. Клаус Кошель: Развитие и дифференциация предмета химия в Вюрцбургском университете. В: Питер Баумгарт (Ред.): Четыреста лет Вюрцбургскому университету. Памятное издание. (= Источники и вклады в историю Вюрцбургского университета. Том 6). Degener & Co. (Герхард Гесснер), Нойштадт-ан-дер-Айш, 1982, ISBN 3-7686-9062-8 , стр. 703-749; здесь: с. 729.
  4. JP van Dijken, RA Weusthuis, JT Pronk: Кинетика роста и потребления сахара у дрожжей. В: Антони Ван Левенгук. В кн . : Международный журнал общей и молекулярной микробиологии.
  5. К. Тономура: Ферментация этанола в бактериях. В: Сэйкагаку. Журнал Японского биохимического общества. Gakkai, Tokyo 59,10,1987, стр. 1148-1154.
  6. Т.В. Киммерер, Р.К. Макдональд: Биосинтез ацетальдегида и этанола в листьях растений. В кн . : Физиология растений.
  7. Катарина Мунк (ред.): Карманный учебник Биология: Микробиология . Thieme Verlag, Штутгарт, 2008 г., ISBN 978-3-13-144861-3 , стр. 378-379.
  8. Э. Обердисс, Э. Хакенталь, К. Кущинский: Pharmakologie und Toxikologie . Springer, 2002, Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк, ISBN 978-3-642-62634-0 , стр.791.
  9. Дж. Пискур и др.: Как Saccharomyces эволюционировали, чтобы стать хорошим пивоваром? В кн . : Тенденции генетики .
  10. Дж. Блом, М. Дж. Де Маттос, Л. А. Гривелл: Перенаправление распределения респиро-ферментативного потока в Saccharomyces cerevisiae за счет сверхэкспрессии фактора транскрипции Hap4p. В кн . : Прикладная и экологическая микробиология .
  11. Гельмут Ганс Диттрих, Манфред Гроссманн: Микробиология вина. 3-е издание. Verlag Eugen Ulmer, Штутгарт 2005, с. 39.
  12. Гельмут Ганс Диттрих, Манфред Гроссманн: Микробиология вина. 3-е издание. Verlag Eugen Ulmer, Штутгарт 2005, стр. 22 и 42
Эта статья была добавлена в список отличных статей 25 июля 2006 года в этой версии .

Какая нужна вода для спиртового брожения?

Для производства спиртосодержащих напитков обязательно используют воду. К ней предъявляются высокие требования. Идеальная вода — бесцветна, прозрачна. Она не должна иметь запаха и привкуса. Чтобы сбраживание дрожжей получилось качественным, предпочтение отдают воде с небольшим содержанием солей кальция и магния. Считается, что лучше всего использовать жидкость из артезианских скважин.

Для изготовления спиртовых продуктов используется сырая вода. Она содержит необходимые молекулы воздуха, которые необходимы дрожжам. Очистка воды для брожения происходит с помощью фильтрации.

Общая характеристика

В качестве субстрата в процессах брожения могут выступать различные органические соединения, в которых углерод окислен не полностью: углеводы, спирты, органические кислоты, аминокислоты, гетероциклические соединения. Продуктами брожения также выступают органические вещества: органические кислоты (молочная, уксусная, масляная и другие), спирты, ацетон, также могут выделяться газы: углекислый газ, водород, аммиак, сероводород, метилмеркаптан, а также образовываться различные жирные кислоты. Типы брожения принято именовать по основному выделяемому продукту.

В процессе брожения выделяют два этапа:

  • окислительный, при котором специальные ферменты отрывают электроны от субстрата и передают их на временный переносчик (например, NAD+). Высвобождающаяся в ходе этого процесса энергия запасается в виде АТФ.
  • восстановительный, при котором образовавшееся промежуточное соединение восстанавливается за счёт переноса на него электронов и протонов с временного переносчика. Восстановленные органические соединения выделяются микроорганизмами во внешнюю среду.

Как правило, в ходе брожения молекула субстрата расщепляется, а одни и те же соединения служат и донорами, и акцепторами электронов. Известно и сопряжённое сбраживание, при котором донорами и акцепторами электронов являются разные вещества. Так, при сбраживании некоторых аминокислот одна аминокислота окисляется, а другая — восстанавливается.

При брожении не происходит полного окисления субстрата, поэтому брожение — энергетически малопродуктивный процесс. При различных видах брожения сбраживание одной молекулы глюкозы даёт от 0,3 до 3,5 молекул АТФ, при этом аэробное дыхание с полным окислением субстрата имеет выход 38 молекул АТФ. В связи с низким энергетическим выходом микроорганизмы-бродильщики вынуждены перерабатывать огромное количество субстрата.

Путь брожения может быть прямым или разветвлённым, при котором окислительный этап удлиняется, что сопровождается увеличением энергетического выхода. Молекулы промежуточного продукта в восстановительном этапе могут также подвергаться дополнительным преобразованиям для повышения их акцепторной способности.

Какой температурный режим нужен для изготовления браги

Для получения качественной продукта температура браги при брожении должна поддерживаться в диапазоне от +20 °С до +30 °С. Если температура ниже, то микроорганизмы становятся менее активными. В большинстве случаев при +18 °С они уходят в анабиоз. Процессы брожения ухудшаются и при нагреве выше +30 °С, а при +40 °С они погибают.

В процессе приготовления учитывают несколько температурных скачков:

  1. Приготовление сахарного сиропа сопровождается потерей тепла в процессе помешивания.
  2. За время подготовки сиропа и пробуждения дрожжей растворы успевают охладиться.
  3. В первые 2 дня микроорганизмы активно приступают к процессам переработки углеводов и смесь быстро самонагревается. Пенная шапка при этом препятствует потере тепла.

Рекомендуют придерживаться температуры брожения браги для самогона в первый день не выше +24..+25 °С, чтобы уменьшить пенообразование. В последующие дни можно увеличивать нагрев до +27..+30 °С. Чем ниже температура, тем дольше идет процесс, а в готовом продукте может содержаться больше сивушных масел. При +31..+32 °С процесс временно ускоряется. Но при этом дрожжи быстрее выдыхаются, образуя меньше зимаз. В такой браге останется больше непереработанных сахаров.

В готовом продукте пропадают газообразование и сладость. Его помещают в холодное место. Спящие дрожжи тогда выпадают в осадок, и раствор светлеет.

Особенности сахарной браги

Сахарная брага, как можно понять, всегда состоит из сахара, поэтому ее качество полностью зависит от характеристик этого продукта. Казалось бы, что весь сахарный песок, предлагаемый в продуктовых магазинах, является одинаковым. На самом же деле весь сахар принято делить на свекольный и тростниковый. Какой же из них позволяет ускоренно изготовить бражку?

Ускорение брожения сахарной браги

Одни самогонщики считают, что идеальным для приготовления браги является свекольный сахар, причем это должен быть продукт кремового цвета. Темный оттенок сахара говорит о его высокой сладости, что позволяет приготовить качественную брагу. Однако недостатком такого сахара можно считать то, что он может придавать браге неприятный запах.

Что касается тростникового сахара, то он мало чем отличается от свекольного, причем даже процент сахаристости у этих двух видов продукта одинаковый. Опытные винокуры советуют добавить в заготовку браги сразу 2 вида сахара, взятого в пропорции, указанной в рецепте приготовления браги.

Многие самогонщики, желающие ускорить брожение браги, добавляют в нее слишком много сахара, считая, что благодаря этому сырье быстрее забродит, но это ошибочное мнение. Все дело в том, что добавление в брагу слишком большого количества сахара может привести к тому, что дрожжи в заготовке браги попросту погибнут, из-за чего спиртосодержащее сырье не получится. Причиной такого явления станет то, что сахароза не успеет превратиться в спирт.

Это интересно: Как получить брагу на сухих дрожжах

Соотношение составляющих, взятых для приготовления браги, зависит от того, сколько самогонщик желает получить сырья. Если правильно приготовить брагу и выполнить ее перегонку через самогонный аппарат, то из одного килограмма сахара можно получить 1-1,2 литра самогона крепостью 40 градусов. Что касается дрожжей, то на такое количество сахара обычно берут 20 граммов сухих дрожжей или же 100 граммов спрессованных. Зачастую в сусло вводят лимонную кислоту, причем ее количество не должно превышать 5 граммов на 1 килограмм сахара.

Чтобы запустить процесс брожения, необходимо последовательно соединить компоненты браги. Сперва сахар растворяют в теплой воде, а затем доливают тот объем холодной воды, который указывается в рецепте. Перед введением дрожжи рекомендуется растворить в небольшом количестве сахарного сиропа и через несколько минут вводить их в сусло. Что касается сухих дрожжей, то их следует готовить согласно инструкции.

Любую брагу переливают в бродильную емкость, но заполняют ее лишь на три четверти. Все дело в том, что на начальном этапе образовывается обильная пена, которая может вытекать за пределы перегонной емкости, если полностью ее заполнить. Брага из сахара бродит при определенном температурном режиме, составляющем 25-30 градусов. Если все делается по правилам, то срок брожения будет составлять 6-7 дней. Многим этот период кажется чересчур продолжительным, но при желании срок брожения можно ускорить.

Получение глюкозы

Искусственное получение

Наиболее изученный способ получения глюкозы химическим путем – процесс разложения ди- и полисахаридов. В качестве реагентов используется крахмал или целлюлоза и вода, которые разлагаются с образованием глюкозы и побочных продуктов.

Гидролиз крахмала

(C6H10O5)n + nH2O t,H+→ nC6H12O6

Из формальдегида

6HCOHCa(OH)2→ C6H12O6

гидролиз дисахаридов

C12H22O11 + H2Ot,H+→ 2C6H12O6

Естественное получение

Глюкогенез – вынесенный в отдельный термин процесс образования глюкозы из молекул кетокислот, например, пировиноградной.
Глюконеогенез – образование глюкозы из лактата, пирувата и других соединений, не относящихся к углеводам.

Химический процесс брожения

Для дрожжей спиртовое брожение происходит в два этапа:

  • Окислительная стадия заключается в превращении сахара до пировиноградной кислоты. При этом происходит образование двух молекул НАД (фермент, существующий в живых клетках), и это является промежуточным атомом водорода.
  • Восстановительная стадия состоит в передаче молекулы водорода конечному атому. Конечный акцептор превращается в основной продукт брожения.

В дрожжах содержится специальный фермент, который при помощи химических реакций образует уксусный альдегид. Он вступает в связь с углекислым газом и при помощи дегидрогеназы превращается в этанол. Процесс брожения завершает реакция восстановления уксусного альдегида.

Основные типы брожения

  • Спиртовое брожение(осуществляется дрожжами и некоторыми видами бактерий), в ходе него пируват расщепляется на этанол и диоксид углерода. Из одной молекулы глюкозы в результате получается две молекулы спирта (этанола) и две молекулы углекислого газа. Этот вид брожения очень важен в производстве хлеба, пивоварении, виноделии и винокурении. Если в закваске высока концентрация пектина, может также производиться небольшое количество метанола. Обычно используется только один из продуктов; в производстве хлеба алкоголь улетучивается при выпечке, а в производстве алкоголя диоксид углерода обычно уходит в атмосферу, хотя в последнее время его стараются утилизировать.
  • Молочнокислое брожение, в ходе которого пируват восстанавливается до молочной кислоты, осуществляют молочнокислые бактерии и другие организмы. При сбраживании молока молочнокислые бактерии преобразуют лактозу в молочную кислоту, превращая молоко в кисломолочные продукты (йогурт, простокваша и др.); молочная кислота придаёт этим продуктам кисловатый вкус.

Молочнокислое брожение может происходить также в мышцах животных, когда потребность в энергии выше, чем обеспечиваемая уже имеющимся АТФ и работой цикла Кребса. При достижении концентрации лактата больше 2 ммоль/л начинает работать интенсивнее цикл Кребса и возобновляет работу цикл Кори.

Обжигающие ощущения в мышцах во время тяжёлых физических упражнений соотносятся с недостаточной работой цикла Кори и повышением концентрации молочной кислоты выше 4ммоль/л, поскольку кислород преобразуется в диоксид углерода аэробным гликолизом быстрее, чем организм восполняет запас кислорода; в то же время нужно помнить, что болезненность в мышцах после физических упражнений может быть вызвана не только высоким уровнем молочной кислоты, но и микротравмами мышечных волокон. Организм переходит к этому менее эффективному, но более скоростному методу производства АТФ в условиях повышенных нагрузок, когда цикл Кребса не успевает обеспечивать мышцы АТФ. Затем печень избавляется от излишнего лактата, преобразуя его по циклу Кори в глюкозу для возврата мышцам для повторного использования или преобразования в гликоген печени и наращивания собственных энергетических запасов.

Считается, что анаэробный гликолиз был первым источником энергии для общих предков всех живых организмов до того, как концентрация кислорода в атмосфере стала достаточно высокой, и поэтому эта форма генерации энергии в клетках — более древняя. За очень редкими исключениями она существует и у всех ныне живущих клеток.

  • Уксуснокислое брожение осуществляют многие бактерии. Уксус (уксусная кислота) — прямой результат бактериальной ферментации. При мариновании продуктов уксусная кислота предохраняет пищу от болезнетворных и вызывающих гниение бактерий.
  • Маслянокислое брожение приводит к образованию масляной кислоты; его возбудителями являются некоторые анаэробные бактерии рода Клостридиум.
  • Щелочное (метановое) брожение — способ анаэробного дыхания определённых групп бактерий — используют для очистки сточных вод пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности, для сбраживания избыточного активного ила.

Примечания

  1. Шлегель Г. Общая микробиология. М., Мир, 1987, с.263
  2. Брожение, Большая советская энциклопедия.
  3. Брожение // Толковый словарь русского языка / Под ред. Д. Н. Ушакова. — М.: Государственный институт «Советская энциклопедия», ОГИЗ, 1935. — Т. 1.
  4. Квашение, Большая советская энциклопедия.
  5. Квашение, Толковый словарь Ожегова.
  6. Ферментация, Словарь микробиологии.
  7. Ферментация, Современный толковый словарь русского языка Ефремовой.
  8. dictinary.ru.
  9. XuMuK.ru — БРОЖЕНИЕ — Химическая энциклопедия
  10. Брожение виноградного сусла // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  11. Метановое брожение

Биохимия

Брожение — это процесс, важный в анаэробных условиях, в отсутствие окислительного фосфорилирования. В ходе брожения, как и в ходе гликолиза, образуется АТФ. Во время брожения пируват преобразуется в различные вещества.

Хотя на последнем этапе брожения (превращения пирувата в конечные продукты брожения) не освобождается энергия, он крайне важен для анаэробной клетки, поскольку на этом этапе регенерируется никотинамидадениндинуклеотид (NAD+), который требуется для гликолиза

Это важно для нормальной жизнедеятельности клетки, поскольку гликолиз для многих организмов — единственный источник АТФ в анаэробных условиях

В ходе брожения происходит частичное окисление субстратов, при котором водород переносится на NAD+ (никотинамидадениндинуклеотид). В ходе других этапов брожения его промежуточные продукты служат акцепторами водорода, входящего в состав NADH; в ходе регенерации NAD+ они восстанавливаются, а продукты восстановления выводятся из клетки.

Конечные продукты брожения содержат химическую энергию (они не полностью окислены), но считаются отходами, поскольку не могут быть подвергнуты дальнейшему метаболизму в отсутствие кислорода (или других высокоокисленных акцепторов электронов) и часто выводятся из клетки. Следствием этого является тот факт, что получение АТФ брожением менее эффективно, чем путём окислительного фосфорилирования, когда пируват полностью окисляется до диоксида углерода. В ходе разных типов брожения на одну молекулу глюкозы получается от двух до четырёх молекул АТФ (ср. около 36 молекул путём аэробного дыхания).

Правильная температура брожения.

Если в помещении слишком тепло, то дрожжи спиртового брожения плохо себя чувствуют и плохо размножаются, брожение тогда идет слабо, вяло, и может даже остановиться. При высокой температуре также легче развиваться не только спиртовым, но и другим, вредным дрожжевым грибкам. Температура влияет на химический состав вина, чем ниже температура тем меньше образуется летучих кислот, выход спирта увеличивается, лучше сохраняется сортовой аромат. Но слишком низкие температуры замедляют работу дрожжей, в этом случае брожение часто останавливается. Практикой виноделия было выяснено, что чем меньше в бродящем соке разных вредных дрожжей и бактерий, тем выше можно поднимать температуру брожения, но лучше, чтобы она не превышала 25°C.

Наиболее благоприятной для спиртового брожения является температура в 18-20°С. При этом температура помещения, где происходит брожение, должна быть ровной, одинаковой днем и ночью, без резких и частых колебаний. Любое сильное колебание температуры задерживает брожение и замедляет работу дрожжей.

Химические свойства глюкозы. Химические реакции (уравнения) глюкозы:

Основные химические реакции глюкозы следующие:

1. реакции ферментативного брожения глюкозы:

Важнейшим химическим свойством моносахаридов является их ферментативное брожение, т.е. распад молекул на осколки под действием различных ферментов. Брожение происходит в присутствии ферментов, выделяемых дрожжевыми грибками, бактериями или плесневыми грибками. В зависимости от природы действующего фермента соответственно различают реакции следующих видов:

1.1. реакцию спиртового брожения глюкозы:

С6Н12О6 → 2С2Н5-OН6 + 2СО2.

В результате данной реакции образуются этиловый спирт (этанол) и углекислый газ.

Реакция происходит под действием дрожжевых грибков.

1.2. реакцию молочнокислого брожения глюкозы:

С6Н12О6 → CH3CH(OH)COOH.

В результате данной реакции образуется молочная кислота.

Реакция происходит под действием бактерий.

1.3. реакцию маслянокислого брожения глюкозы:

C6H12O6 → C3H7COOH + 2H2 + 2CO2.

В результате данной реакции образуются масляная кислота, водород и углекислый газ.

Реакция происходит под действием бактерий.

Благодаря брожению получают продукты питания – кефир, сыр, алкоголь.

2. реакция глюкозы с водородом:

CH2OH(CHOH)4-COH + H2 → CH2OH(CHOH)4-CH2OH (tо, kat = Ni).

Глюкоза вступает в реакцию с водородом в присутствии катализатора (в качестве которого используется никель) при высокой температуре. В результате реакции образуется шестиатомный спирт (сорбит).

3. качественная реакция на глюкозу (реакция глюкозы с гидроксидом меди):

CH2OH(CHOH)4-COH + 2Cu(OH)2 → CH2OH(CHOH)4-COOH + Cu2O + 2H2O.

В молекуле глюкозы имеется несколько гидроксильных групп. Для подтверждения их наличия используют реакцию с гидроксидами металлов, например, с гидроксидом меди, имеющим голубой цвет. Для этого к раствору глюкозы добавляют гидроксид меди. В результате образуются глюконовая кислота, оксид меди (I) и вода, а раствор окрашивается из голубого цвета в красный цвет, т.к. оксид меди (I) обладает красным цветом.

4. качественная реакция «серебряного зеркала» – реакция глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра (I):

C6H12O6 + Ag2O (в аммиачном растворе (NH3)) → CH2OH(CHOH)4-COOH + 2Ag.

В молекуле глюкозы имеется альдегидная группа. Поэтому она при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра окисляется и дает реакцию «серебряного зеркала».

В результате образуются глюконовая кислота и серебро, которое выпадает в осадок. Если реакция проводится в сосуде с чистыми и гладкими стенками, то серебро осаждается на них в виде тонкой плёнки, образуя зеркальную поверхность. При наличии малейших загрязнений серебро выделяется в виде серого рыхлого осадка.

Таким образом, глюкоза обладает восстанавливающими свойствами, т.к. она восстанавливает Ag2O и Cu(OH)2.

5. в организме человека глюкоза подвергается сложным биохимическим превращениям:

C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2 + 2800 кДж.

В результате сложных биохимических превращений образуется углекислый газ и вода, при это выделяется энергия 2800 кДж на 1 моль глюкозы.

6. глюкоза не вступает в некоторые реакции, характерные для альдегидов, например, в реакцию с гидросульфитом натрия.

Создание идеальных условия для правильной браги

Для получения качественного самогона необходимо подобрать идеальное соотношение исходных ингредиентов и условий, при которых бродит брага.

Для начала подготавливают компоненты будущего напитка. Вода должна быть максимально очищена от вредных примесей. Можно использовать покупную фильтрованную или водопроводную, но отстоявшуюся в течение 2 дней. Кипятить воду не рекомендуют, т.к. при этом удаляется растворенный кислород.

Сахар используют свекольный. Но многие рекомендуют использовать инвертированные сахара, это улучшает вкус будущего продукта, облегчает процесс брожения.

При выборе дрожжей обращают внимание на их вид и возраст: чем старше, тем хуже они перерабатывают сахар. Наиболее дешевые и чаще используемые в домашних условиях — хлебопекарные, но они выделяют много диоксида углерода и активны только до 12 %об

спирта. Для производства самогона оптимальны спиртовые дрожжи:

  • меньше углекислого газа;
  • активность — до 18-23 %об. алкоголя;
  • меньше сроки сбраживания.

На следующем этапе выбирают гидромодуль, рекомендуют проводить брожение при соотношении сахара и воды от 1:3 до 1:5. В данном случае будет много зависеть от объема тары, наличия свободного пространства для хранения и других факторов.

Температура брожения для получения правильного алкоголя желательно должна быть постоянной. Дрожжи плохо переносят тепловые колебания, особенно быстрый нагрев. Зимой большинство домашних кулинаров используют аквариумный нагреватель. Его удобство в том, что температура нагрева ограничена по термостату, что уменьшает риск перегрева браги.

Для расчета берут от 1 до 4 ватт мощности на 1 л раствора в зависимости от температуры помещения. Преимущественно это нагреватели погружного типа, располагают прибор на дне тары

При покупке устройства нужно обратить внимание на отзывы об его качестве. Некоторые модели не держат нужную температуру, приводя к варке браги

Удобно, когда терморегулятор внешний. Розетка для включения располагают выше емкости и на расстоянии. Если установлен гидрозатвор (не всегда нужен для сахарной браги), то придется самостоятельно усовершенствовать устройство — необходимо провести провод через крышку тары. Включение и выключение из сети производится при погруженном в жидкость нагревателе. Необходимо соблюдать технику безопасности при работе с электроприборами.

Сейчас выпускают специальный нагреватель для браги, он также прекрасно регулирует температуру и оснащен надежными термостатами. При таком способе подогрева готовить брагу желательно только на сахаре, другие продукты (фрукты, изюм и прочее) быстро приводят к их неисправности.

Некоторые используют пленки «теплого пола», оборачивая ими тару или стенки и пол вокруг. Можно просто расположить кусок такой пленки под емкостью. Метод удобен обогревом извне, но стоит дороже аквариумного нагревателя. Для поддержания постоянной температуры подойдут теплоизоляционные материалы, которыми также оборачивают тару.

Летом чаще всего нет необходимости в дополнительном подогреве, при этом нужно учитывать самонагрев смеси из-за выделения тепла в процессе брожения. Для дрожжей отклонения температуры в меньшую или большую сторону могут быть критичными, приводя к остановке роста колонии. Контролировать температуру можно с помощью водного термометра.

Основные типы брожения

  • Спиртовое брожение(осуществляется дрожжами и некоторыми видами бактерий), в ходе него пируват расщепляется на этанол и диоксид углерода. Из одной молекулы глюкозы в результате получается две молекулы спирта (этанола) и две молекулы углекислого газа. Этот вид брожения очень важен в производстве хлеба, пивоварении, виноделии и винокурении. Если в закваске высока концентрация пектина, может также производиться небольшое количество метанола. Обычно используется только один из продуктов; в производстве хлеба алкоголь улетучивается при выпечке, а в производстве алкоголя диоксид углерода обычно уходит в атмосферу, хотя в последнее время его стараются утилизировать.
  • Молочнокислое брожение, в ходе которого пируват восстанавливается до молочной кислоты, осуществляют молочнокислые бактерии и другие организмы. При сбраживании молока молочнокислые бактерии преобразуют лактозу в молочную кислоту, превращая молоко в кисломолочные продукты (йогурт, простокваша и др.); молочная кислота придаёт этим продуктам кисловатый вкус.

Молочнокислое брожение может происходить также в мышцах животных, когда потребность в энергии выше, чем обеспечиваемая уже имеющимся АТФ и работой цикла Кребса. При достижении концентрации лактата больше 2 ммоль/л начинает работать интенсивнее цикл Кребса и возобновляет работу цикл Кори.

Обжигающие ощущения в мышцах во время тяжёлых физических упражнений соотносятся с недостаточной работой цикла Кори и повышением концентрации молочной кислоты выше 4ммоль/л, поскольку кислород преобразуется в диоксид углерода аэробным гликолизом быстрее, чем организм восполняет запас кислорода; в то же время нужно помнить, что болезненность в мышцах после физических упражнений может быть вызвана не только высоким уровнем молочной кислоты, но и микротравмами мышечных волокон. Организм переходит к этому менее эффективному, но более скоростному методу производства АТФ в условиях повышенных нагрузок, когда цикл Кребса не успевает обеспечивать мышцы АТФ. Затем печень избавляется от излишнего лактата, преобразуя его по циклу Кори в глюкозу для возврата мышцам для повторного использования или преобразования в гликоген печени и наращивания собственных энергетических запасов.

Считается, что анаэробный гликолиз был первым источником энергии для общих предков всех живых организмов до того, как концентрация кислорода в атмосфере стала достаточно высокой, и поэтому эта форма генерации энергии в клетках — более древняя. За очень редкими исключениями она существует и у всех ныне живущих клеток.

  • Уксуснокислое брожение осуществляют многие бактерии. Уксус (уксусная кислота) — прямой результат бактериальной ферментации. При мариновании продуктов уксусная кислота предохраняет пищу от болезнетворных и вызывающих гниение бактерий.
  • Маслянокислое брожение приводит к образованию масляной кислоты; его возбудителями являются некоторые анаэробные бактерии рода Клостридиум.
  • Щелочное (метановое) брожение — способ анаэробного дыхания определённых групп бактерий — используют для очистки сточных вод пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности, для сбраживания избыточного активного ила.

4.4. МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН ДРОЖЖЕЙ

Минеральные вещества
необходимы при брожении. Одни играют структурную роль, другие нужны для
ферментативных реакций.

Минеральный состав влияет на
распределение электронных зарядов на поверхности клеток микроорганизмов.
Обычно клетки имеют отрицательный окислительно-восстановительный потенциал
(-16-20 Мв). Добавление минеральных веществ снижает ОВП клеток, это
изменяет их физиологическую активность, воздействует на селективность
клеточных мембран, вызывает флокуляцию или дефлокуляцию клеток.

Дрожжам особенно необходимы:
P, S, Mg, Co, Zn, Mn, Ni, Ca, Sr.

ФОСФОР

Ассимилируется в виде
дигидрофосфат-иона H2PO4.

Значение: необходим для
синтеза АТФ, создания цитоплазматической мембраны, поддержания буферности
(против сдвига рН). При его нехватке: плохое брожение, отсутствие роста
клетки.

СЕРА

Ассимилируется в виде
витаминов (биотин, тиамин), сульфат-ионов и из S-содержащих аминокислот.
Для успешного брожения дрожжам необходимо S 40-50 мг/л.

Значение: в клетке S в виде
SO2 участвует в синтезе аминокислот; входит в состав коэнзима
А; липоевой кислоты; тиаминпирофосфата (ТПФ), глютатиона. Глютатион как
питательное вещество содержит 20% S клетки. Его образование увеличивается
при избытке сульфатов.

SO2 после
прекращения роста клетки выделяется во внешнюю среду. Этот процесс
усиливается при: недостаточной аэрации; редком доливе; длительном
дображивании; понижении содержания гликогена; высокой температуре.
Выделившийся SO2 (в виде сульфита) связывается с уксусным
альдегидом, препятствуя старению продукта; следовательно, повышает
вкусовую стабильность.

МЕТАЛЛЫ

Во время брожения наиболее
важны Mg, Zn, K, Co. Оптимальные концентрации Zn и Mn, Ca и Hg
взаимосвязаны. Они присутствуют в сусле в нескольких формах, но лишь
некоторые из них биодоступны, т.е. доступны дрожжевой клетке.

МАГНИЙ

Требуется в небольших
количествах: минимум 42 мг/л; при 25 г/л является ингибитором роста.

Значение: играет большую роль
в метаболизме и не может быть заменен другими ионами:

· регулирует гликолиз (т.к.
входит в состав ферментов);

· повышает устойчивость
дрожжей к спирту;

· защищает клетки в условиях
стресса (температурного или осмотического);

· включается в мембранную
стабилизацию нуклеиновых кислот, рибосом, жиров, полисахаридов;

· стимулирует сбраживание
плотного сусла;

· входит в состав рибосом;

· нейтрализует
электростатические силы из полифосфатов, нуклеиновых кислот, белков;

· участвует в росте и
делении.

КАЛЬЦИЙ

Значение: замедляет
дегенерацию дрожжей, способствует хлопьеобразованию. Недостаток Са
компенсируется Mg или Mn.

Высокое соотношение Mg и Са:
увеличивает начальную скорость брожения; увеличивает количество спирта;
увеличивает жизнеспособность дрожжей к концу брожения.

Высокое соотношение Са и Mg:
увеличивает период осаждения дрожжей из-за замедления потребления мальтозы
и мелитриозы.

ЦИНК

Значение: участвует в
углеводном, белковом, фосфолипидном обменах; для брожения его необходимо
1-2 мг/л (0,1-0,15 мг/л по Кунце). Другие ионы не могут заменить его.

МАРГАНЕЦ

Значение: регулятор некоторых
ключевых ферментов, необходим при дыхании и почковании.

КАЛИЙ

Значение: необходим при
углеводном обмене, особенно при их усвоении, т.к. входит в состав ионного
насоса и отвечает за регулировку рН.