Авторы: Махмудов Лазиз Эркинович, Азимов Жума Шаропович, Джураев Комилжон Асат угли

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №7 (111) апрель-1 2016 г.

Дата публикации: 04.04.2016

Статья просмотрена: 11 раз

Библиографическое описание:

Махмудов Л. Э., Азимов Ж. Ш., Джураев К. А. Микроорганизмы квасильного раствора // Молодой ученый. — 2016. — №7. — С. 111-115.



В статье рассмотрены микроорганизмы квасильного раствора, которые образуются в процессе квашения. Приведены виды брожения в зависимости от культуры микроорганизмов, температуры, рН среды и других факторов, в результате которых образуются различные конечные и промежуточные продукты. Также приведено возникновение восстановительных реакций в квасильном растворе, способствующих ограничению развития посторонней микрофлоры.

Ключевые слова: крахмал, квашение, органическая кислота, температура, сахар, амилоза, мальтоза, раствор, бактерия, углевод, протеолитические ферменты.

In clause the microorganisms квасильного of a solution are considered which are formed in process. The kinds of fermentation(unrest) are given depending on culture of microorganisms, temperature, рН of environment(Wednesday) and other factors, as a result of which the various final and intermediate products are formed. Such the occurrence of reactions in квасильном a solution promoting restriction of development посторенней микрофлоры is given.

Key words: starch, organic acid, temperature, sugar, solution, bacterium, carbohydrates.

Крахмал является исходным продуктом, из которого при квашении образуются органические кислоты. Он представляет собой нерастворимые в холодной воде зерна кристаллического строения, размером 10–50 мк. В горячей воде крахмал набухает и переходит в коллоидное состояние, образуя клейстер. Температура клейстеризации находится в пределах 55–800С.

Крахмал — углевод (С6Н10О5)n; он состоит из двух родственных веществ: амилозы — внутренней части зерна и амилопектина — оболочки.

Образование сахаров под действием ферментов связано с клейстризацией крахмала. Неоклейстеризованный крахмал практически не осахаривается, на границе же возникновения клейстеризации (при температуры 55–600С осахаривание резко возрастает.

При обычном способе подготовки квасильного раствора (температурой 400С) клейстеризации крахмала не происходит; кислоты образуются главным образом при разрушении более простых углеводов. Таким образом, крахмал, составляющий большую часть муки, используется нерационально и представляет собой отход производства. Имеются указания, что крахмал овса легче переходит в мальтозу при обработке диастатическими ферментами, чем крахмал других злаков.

В результате действия на крахмал амилазы и мальтазы образуются сахара — мальтоза С12Н22О11 и глюкоза С6Н12О6.

Распад сахаров в квасильном растворе обусловливается жизнедеятельностью микроорганизмов. Этот процесс носит название брожения. Брожение есть разновидность ферментативных процессов, в которых ферменты вырабатываются в результате жизнедеятельности бактерий, дрожжей и плесеней.

Виды брожения чрезвычайно разнообразны: в зависимости от культуры микроорганизмов, температуры, рН среды и других факторов образуются различные конечные и промежуточные продукты.

Различают следующие стадии брожения глюкозы: 1) фосфорилирование сахара при воздействии фосфорной кислоты, 2) распад глюкозы на две молекулы метилглиоксаля, 3) образование молочной кислоты из метилглиоксаля:

C:\Users\User\Pictures\2015-07-11\Сканировать10001.JPG

Метилглиоксаль может также переходить в пировиноградную кислоту СН3СОСООН, которая затем восстанавливается в молочную с одновременным окислением других промежуточных продуктов. Таким образом, молочнокислое брожение представляет собой окислительно-восстановительный процесс.

В результате брожения образуются органические кислоты, спирты и т. д., как это видно из схемы брожения, приводимой в сокращенном виде.

Кислоты квасильного раствора вырабатываются молочнокислыми бактериями.

Известно много видов молочнокислых бактерий; они различаются по форме колоний, температурному оптимуму и характеру сбраживания углеводов.

C:\Users\User\Pictures\2015-07-11\Сканировать10001.JPG

Например, бактерии Delbrucki и Bulgaricum дают следующее суммарное уравнение распада глюкозы до молочной кислоты:

С6Н12О6 = 2СН3СН (ОН) СООН.

Бактерии Esherichia Coli, кроме молочной кислоты, образуют углекислоту, этиловый спирт и водород:

6Н12О6 + Н2О = 2СН3СН (ОН) СООН + С2Н5ОН + СН3СООН + 2СО2 + 2Н2

Установлено, что кислотообразование в квасильных растворах определяется действием двух молочнокислых культур, характерных для заквасок кислого теста. Первая культура называется Streptobacterium plantarum, вторая — бактерия группы Ф (по классификации Кнудсена). Обе они факультативные анаэробы,т. е. развивающиеся как в присутствии кислорода воздуха, так и без него.

D:\156.png

Рис. 1. Колонии молочнокислых бактерий: А — Streptobacterium plantarum; б — группы Ф

Бактерии группы Ф — это палочки длиной 3–4 мк и шириной 0,6–0,7 мк. Они встречаются соединенными в виде цепочек или по две, расположенные одна к другой под углом; образуют колонии. Оптимальная температура развития бактерий около 370С.

Культура Streptobacterium plantarum образует резко очерченные чечевицеобразные колонии. Они также представляют собой палочки длиной 1,3–2 мк, шириной 0,6–0,7мк, нередко соединяющиеся попарно; оптимальная температура развития их около 320С. По мере накопления в квасильном растворе кислот жизнедеятельность микрофлоры тормозится. Максимальный выход молочной кислоты — около 2 %.

Эти бактерии не вызывают газообразования, не разжижают желатин и не дают спор.

В качестве побочных продуктов брожения образуются уксусная, масляная и муравьиная кислоты в количестве до 14 % от общего содержания кислот.

Кроме этих, основных, культур бактерий в квасильных растворах встречаются дикие пленчатые дрожжи Mycoderma и Monilia Candida. Это типичные аэробы, наблюдаемые на поверхности старых квасов. Распад белковых веществ может быть вызван культурой бактерии Subtilis. В квасах она может развиваться только в первые часы брожения, поскольку прорастание ее спор происходит в нейтральной среде.

Выделены слизистые бактерии типа бактерии Lactis aerogenes, свертывающие молоко и образующие газы, но не разжижающие желатина.

В квасильных растворах наблюдается высокая устойчивость брожения, несмотря на то что для их приготовления не применяют специальных заквасок. Это объясняется следующим.

При богатом азотистом питании (белки муки и продукты их гидролиза) количество сахаров, способных сбраживать, невелико, так как основную массу углеводов составляет неосахаренный или медленно осахаривающийся крахмал. Температура раствора 35–400С способствует развитию преимущественно молочнокислых бактерий и ограничивает развитие дрожжей (дрожжи требуют менее высокой температуры и присутствия сахара); при остывании раствора развитие дрожжей тормозится вследствие почти полного отсутствия сахаров и повышения кислотности. Кроме того, некоторые молочнокислые бактерии, в частности типа Streptobacterium plantarum, способны проникать внутрь дрожжевых клеток и вызывать их разрушение.

Развитию гнилостных и маслянокислых бактерий препятствует кислотность среды. Этому способствует так же перемешивание, тормозящее развитие анаэробов, приготовление квасов в одной и той же посуде, содержащей в качестве закваски отработанные квасы.

Уже спустя 4–6 ч с момента приготовления квасильного раствора посторонние культуры подавляются и стимулируется развитие основной молочнокислой микрофлоры. Однако использование микробиологических процессов требует особой тщательности соблюдения режима обработки, и в практике известны случаи, когда вслествие неправильно проведенной подготовки квасильного раствора возникали ненормальности в ходе обработки шкур.

Маслянокислое брожение определяется суммарной реакцией:

С6Н12О6 = СН3СН2СН2СООН + 2Н2 + 2СО2.

Возбудителями брожения служат маслянокислые бактерии, относимые к споровым видам и являющиеся анаэробами. Появление в квасах запаха прогорклого масла может служить показателем отклонения от установленного режима.

Изменение в квасильном растворе состава углеводов во времени показано на рис. 1. За 3–4 ч брожения образуется максимальное количество сахаров, после чего общее содержание их убывает. Это время соответствует «скрытому периоду» развития кислотообразующей микрофлоры, которая вызывает уменьшение содержание сахаров в растворе, что видно по возникновению нарастания кислотности.

В дальнейшем жизнедеятельность бактерий настолько усиливается, что расходование сахаров идет быстрее, чем их образование вследствие распада крахмала.

Накопление кислоты свидетельствует о продолжающемся гидролизе углеводов, но обнаружить присутствие сахаров в растворе уже невозможно; они оказываются промежуточным продуктом.

Кислотность отработанных квасильных растворов составляет 10–12 г/л в пересчете на молочную кислоту, при этом следует учесть, что некоторое ее количество связывается с белками шкуры.

C:\Users\User\Pictures\2015-07-11\Сканировать10005.JPG

Рис. 2. Кривые изменения углеводного состава квасильного раствора (по И. П. Стефановичу): 1 — сахара типа глюкозы; 2 — дисахариды (5-минутный гидролиз соляной кислотой); 3 — мальтоза, декстрины (3-часовой гидролиз соляной кислотой); 4 — органические кислоты

Состав кислот в квасильном растворе показан в табл. 1, откуда видно, что со временем возрастает преимущественное содержание молочной кислоты.

Таблица 1

Образование кислот в квасильном растворе в зависимости от времени

Кислота

Количество кислоты,%, по истечении

2 суток

6 суток

Молочная

Уксусная

Муравьиная

Масляная

55,2

25,2

15,0

4,6

65,1

28,6

5,9

0,4

Выделение газов — преимущественно углекислоты — в первые часы закисания квасов не характерно для основной молочно-кислой флоры.

Происхождение газов объясняется жизнедеятельностью дрожжей или слизистых бактерий, а также возможным увлечением в квасильное оборудование воздуха при загрузке муки.

В результате преимущественного развития молочнокислой микрофлоры образование газов прекращается. Поэтому газовыделение (в особенности в конечной стадии квашения), а также возможное выделение водорода, характеризует нормальное протекание брожение, связанное, например, с развитием маслянокислой микрофлоры.

Молочнокислое брожение сопровождается окислительно-восстановительными процессами.

Если в закисающие квасы добавить серу, она восстановится до сероводорода; в квасах, где брожение приостановлено, выделения сероводорода не наблюдается.

Окислительно-восстановительные свойства химических растворов характеризуются величиной окислительно-восстановительного потенциала, подобно тому как величина рН определяет активную кислотность среды. Если рН является функцией содержания в растворе свободных водородных ионов, окислительная или восстановительная сила определяется концентрацией молекулярного кислорода или водорода.

В закисающем квасильном растворе в результате реакции брожения создается восстановительная среда, равноценная 0,2 %-ному раствору гидросульфита — одного из наиболее сильных восстановителей.

Деятельность факультативных бактерий, к которым относятся молочнокислые бактерии, не зависит от восстановительных свойств раствора. Для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов требуется присутствие кислорода. Они могут развиваться в растворах, обладающих слабой восстанавливающей способностью. Наоборот для развития анаэробных микроорганизмов требуется восстановительная среда.

Таким образом, возникновение восстановительных реакций в квасильном растворе способствует ограничению развития посторонней микрофлоры, так как в начале закисания тормозится развитие анаэробных, а в последующем — аэробных микроорганизмов.

Восстановительная среда повышает активность протеолитических ферментов муки. Восстановители могут непосредственно действовать на белки шкуры, в том числе на ретикулиновые волокна, способствуя их разрыхлению.

Литература:

  1. Стефанович И. П. Технология меха, Легкая индустрия, Москва 1967.
  2. Аронина Ю. Н., Ефремева П. Я. Технология меха, Гизлегпром, 1963.
  3. Зайдес А. Л. Структура коллагена и ее изменения при обработках, Ростехиздат, 1960.
  4. Кавказов Ю. Л. Взаимодействие кожи с влагой, Гизлегпром, 1962.
  5. Михайлов А. Н. Химия дубящих веществ и процессов дубления, Гизлегпром, 1953.
  6. Химия и технология кожи и меха: Учебник для вузов. — 4-е изд., перераб.и доп./И. П. Страхов, И. С. Шестакова, Д. А. Куциди и др., М., Легпромбытиздат 1985.
Основные термины (генерируются автоматически): квасильном растворе, квасильного раствора, молочной кислоты, органические кислоты, Streptobacterium plantarum, развития посторонней микрофлоры, подготовки квасильного раствора, молочнокислых бактерий, квасильных растворах, ограничению развития посторонней, молочнокислой микрофлоры, возникновение восстановительных реакций, микроорганизмы квасильного раствора, Микроорганизмы квасильного раствора, количество сахаров, квасильном растворе кислот, стадии брожения глюкозы, Кислоты квасильного раствора, гидролиз соляной кислотой, квасильного раствора посторонние.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос