Продуценты и их культивирование

ЖИРЫ

Ячмень содержит растворимые в эфире жиры (липиды) в коли­честве около 2 % по сухому веществу. Две трети жиров ячменя нахо­дится в алейроновом слое и одна треть — в зародыше. При солодоращении часть жиров расходуется при обмене веществ на дыхание, но большая их часть переходит в дробину. При правильной очистке зерна в сусло попадает лишь незначительная часть жиров. Присут­ствие жиров в сусле нежелательно, так как они отрицательно влия­ют на пенообразование, стабильность и вкус пива.

Среди жиров ячменя только незначительная (менее 0,1 %) часть присутствует в виде свободных жирных кислот, из которых 52 % приходится на долю линоленовой, 28 — на долю олеиновой и 11 % — на долю пальмитиновой кислоты. Большая часть жиров яч­меня представлена глицеридами: эфирами глицерина и жирных кислот. Глицерин может образовывать с жирными кислотами моно-, ди- и триглицериды, которые составляют соответственно 0,5, 3 и 95 % общего содержания жиров. Во время прорастания яч­меня происходит гидролитическое расщепление глицеридов на на­званные компоненты.

К жироподобным веществам ячменя — липоидам — относятся α-и β-фосфолипиды, такие, как соответственно кефалин и леци­тин. В этих соединениях глицерин этерифицирован двумя жирны­ми кислотами и фосфорной кислотой, которые связаны также с аминоспиртами — холином и коламином. Лецитин и кефалин вы­полняют в зерне важную физиологическую функцию, связанную с проницаемостью клеточных стенок.

Другим компонентом ячменного жира является воск. Он пред­ставляет собой сложный эфир жирных кислот и высокомолекуляр­ных одноатомных спиртов.

Около половины фосфатов присутствует в ячмене в виде фитина, который относят также к липидам. Он состоит из циклического са­хара инозита и остатков фосфорных кислот. На долю фитина (липоинозитгексафосфата) приходится около 0,9 % сухого вещества яч­меня.

В ячменном зерне фитин содержится в виде солей кальция и маг­ния. Как фосфатный остаток, так и ионы магния имеют большое значение для прорастания зерна. В процессе прорастания зерна в результате гидролиза фитина образуется основная часть кислотных составляющих, а именно первичные фосфаты, благодаря которым при солодоращении, а затем в сусле и пиве поддерживается опреде­ленный уровень рН.

В ячмене жиры содержатся как в свободном состоянии, так и в связанном с белками и углеводами.

.

9. ВИТАМИНЫ И МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Содержание минеральных компонентов в ячмене составляет 2 4—3,3 %. Зола ячменя имеет следующий состав (%): Р2О5 — 35,1; Cl-1,02; СаО - 2,64; SO3-1,8; К,0-20,92; MgO - 8,83; • Si02- 25,91; Na,0- 2,89; Fe2O3-"U9.

Отдельные ионы находятся в связанном с органическими веще­ствами состоянии. Остатки фосфорной кислоты входят в состав фи­тина, фосфатидов, нуклеиновых кислот. При ферментативном гид­ролизе этих соединений освобождается фосфорная кислота. В боль­шом количестве в ячмене содержится калий. Кремниевая кислота находится главным образом в оболочке зерна и связана с целлюло­зой. Большая часть минеральных веществ сосредоточена в зароды­ше: 6—6,5 % массы зародыша.

Витамины являются естественной составной частью растений, в том числе зерна ячменя (табл. 5).

5. Витамины ячменя

Важнейшей функцией витаминов является их вхождение в состав биохимических систем клеток, а именно коферментов (табл. 6).

6. Важнейшие клеточные коферменты

Витамин В1 является частью фермента пируватдекарбоксилазы, участвующей в углеводном обмене; рибофлавин входит в состав фла-виновых ферментов, обеспечивающих нормальное клеточное дыхание. Витамин В6 — составная часть аминотрансфераз, катализируюших декарбоксилирование аминокислот и реакцию переаминирования. Витамин РР входит в состав анаэробных дегидрогеназ.

Продуценты и их культивирование

В качестве продуцентов ферментов используются культуры предс­тавителей различных таксономических групп - бактерий, актиномицетов, микроскопических и высших базидиальных грибов.

К микроорганизмам - продуцентам ферментов предъявляются требования: наличие высокой ферментативной активности; преиму­щественный синтез фермента или группы ферментов, превращающих определенный субстрат; генетическая стабильность по признаку синтеза фермента или ферментов; достаточно высокая скорость роста; способ­ность расти на средах с доступными и недорогими источниками питания.

Важнейшим качеством продуцента фермента является его генети­ческая стабильность, которая выражается в способности сохранять на протяжении многих поколений определенный уровень биосинтеза фер­мента в соответствующих условиях. Генетическая стабильность присуща природным штаммам микроорганизмов, прошедшим длительный путь естественного отбора. Однако в практике чаще используют штаммы, полученные искусственной селекцией, с применением мутагенов. Такие штамы обладают высокой изменчивостью, нестабильностью признаков. Необходима постоянная селекционная работа по поддержанию полезных признаков штаммов на определенном уровне. При этом опираются на известную корреляцию внешних, морфологических и физиолого-биохимических признаков микроорганизмов. Контроль за появлением нежела­тельных форм ведут как путем их визуального обнаружения при рассевах штаммов, так и с помощью серологических методов, выявляя неактивные варианты по их реакции со специфическими сыворотками.

Неустойчивость генетических признаков — причина частой смены продуцентов ферментов в условиях промышленного производства. Смена штамма влечет за собой изменение ферментативного комплекса препа­ратов, физико-химических и каталитических свойств отдельных компо­нентов. Это может выражаться в изменении оптимальных условий дейс­твия ферментов (рН, температуры), термо- и рН-стабильности, устой­чивости к действию ингибиторов и к протеолизу, способности атаковать нативный или модифицированный субстрат, соотношения продуктов реак­ции, предельной степени превращения субстрата. Изменение отражается на технологических свойствах фермента, его поведении в процессах очистки и выделения, что влияет на состав и свойства ферментативного комплекса препарата. Изменение состава и свойств ферментативных комплексов наблюдается не только при смене штаммов-продуцентов, но и при появлении нехарактерных морфологи­ческих вариантов, образующихся в процессе естественной изменчивости культур микроорганизмов.

К технологическим характеристикам продуцентов ферментов следует отнести их скорость роста, устойчивость к инфекции, отношение к источникам питания и другим внешним факторам. Культивирование продуцентов ферментов проводится в условиях стерильности (глубинный процесс) или максимально возможного приближения к ним (твердо­фазный процесс). Очевидно, что сохранение чистоты культуры не менее важно, чем генетическая стабильность продуцента. Создание стериль­ности облегчено при непродолжительном культивировании продуцента и наличии у него естественных механизмов защиты от инфекции. Стабиль­ность уровня биосинтеза ферментов выше у микроорганизмов, способных развиваться в широком диапазоне изменения внешних факторов, таких как концентрация источников питания, реакция среды, уровень аэрации и др. Исходя из экономических соображений, предпочитают использовать дос­тупные и недорогие источники питания.

Ферментная промышленность выпускает большой ассортимент препаратов микробного происхождения, продуцентами которых являются представители различных таксономических групп.

Преобладающим способом культивирования является глубинный, основанный на выращивании продуцентов в стерильных жидких средах с принудительной аэрацией и перемешиванием среды, при автоматическом регулировании параметров процесса (температуры, рН среды, ее редокс -потенциала, концентрации растворенного кислорода и т.д.).

применяется твердофазный способ культивиро­вания, когда культуры продуцентов выращивают на увлаженных и простерилизованных твердых средах, таких как отруби, свекловичный жом, измельченное целлюлозосодержащее сырье, солодовые ростки и др. Твердофазное культивирование сложнее регулировать, чем глубинный процесс. Преимуществом твердофазного процесса является то, что усло­вия культивирования продуцентов максимально приближены к естествен­ным, в которых полностью реализуется биопотенциал микроорганизмов.

Глубинное культивирование используется как для аэробных, так и для анаэробных продуцентов, твердофазное - только для аэробных, именно для микроскопических и высших базидиальных грибов.

25Критическая влажность зерна и семян. Чем зерно влажнее, тем интенсивнее оно дышит. Интенсивность дыха­ния очень сухих зерен (пшеницы, ржи, ячменя, овса, кукурузы и бобовых влажностью до 11...12%) ничтожна. Наоборот, очень сырое зерно (влаж­ностью более 30%), находящиеся в неохлажденном состоянии при свобод­ном доступе воздуха, теряют 0,05...0,2 % сухих веществ в сутки.

Такое положение хорошо объяснимо. Только при появлении в зерне или семенах свободной влаги резко возрастают актив­ность гидролитических и дыхательных ферментов, интенсивность дыхания, а, следовательно, и расход сухих веществ. Влажность, при которой в зерне появляется свободная влага и резко возра­стает интенсивность дыхания зерна и семян, называют крити­ческой.

Величины критической влажности зерна и семян различных культур следующие (%):

Зерно и семена основных злаковых культур влажностью до 14 % (ниже критической) устойчивы. Их можно хранить в насы­пи большой высоты (до 30 м и более). Зерно средней сухости, находящееся на грани критической влажности, дышит примерно в два — четыре раза интенсивнее сухого, но у него малый газо­обмен, поэтому такое зерно достаточно устойчиво при хранении. Влажное зерно дышит в четыре — восемь раз интенсивнее сухо­го, сырое (влажностью свыше 17 %) — в 20...30 раз энергичнее сухого. По мере дальнейшего увлажнения зерна и накопления в нем свободной воды интенсивность дыхания нарастает. Приводи­мые почти всеми авторами данные о большой интенсивности дыхания зерна и семян при высокой влажности, в сущности, характеризуют суммарную интенсивность дыхания зерновой массы, так как в данных условиях активно дышат и размножа­ются микроорганизмы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: