Спиртовое брожение
Спиртовое брожение вызывается дрожжевыми грибками, относящимися к сумчатым грибам. Дрожжи сильно изменили строение своего тела под влиянием своеобразного образа жизни в сахарных растворах.
В природе дрожжи встречаются на поверхности плодов, в соке слизетечения деревьев на свежесрубленных пнях весной, а также и в почве, где они зимуют. Дрожжи не имеют мицелия, подобно другим грибам, и тело их состоит из округлой или удлиненной клетки.
Размножаются дрожжи почкованием, а некоторые представители — и делением своего тела.
В сахаристых растворах дрожжи вызывают процесс спиртового брожения, при котором молекула сахара распадается на две молекулы этилового спирта и две молекулы углекислого газа.
C6H12O6 (глюкоза) = 2CO2 + 2C2H5OH (этиловый спирт) + 28 ккал.
Калорийность процесса спиртового брожения почти в 25 раз меньше калорийности дыхания. Последнее понятно, так как в результате брожения образуется спирт, обладающий большим запасом энергии.
Всем известна способность крепкого спирта гореть. Малая калорийность процесса приводит к менее экономному и менее полному расходованию вещества, чем это наблюдается в процессе дыхания.
Поэтому брожения характеризуются огромным количеством перерабатываемого материала. Спиртовое брожение осуществляется лучше в анаэробных условиях, но размножение дрожжей происходит лишь при широком доступе кислорода.
Поэтому на тех заводах, где необходимо получить в качестве продукта спирт (пивоваренное, винокуренное производства), процесс ведется в анаэробных условиях. На дрожжевых заводах, где основным продуктом являются дрожжи, они культивируются при широком доступе кислорода.
Даже в условиях хорошей аэрации дрожжи всегда вызывают брожение, так как их энзиматический аппарат очень специализирован в этом направлении. Однако при широком доступе кислорода дрожжи, помимо энергии, выделяемой при брожении, образуют и некоторое (до 30%) количество энергии за счет дыхания.
Последнее видно из соотношения между спиртом и углекислым газом в анаэробных и аэробных условиях.
Как видно из таблицы, при хорошей аэрации спирта образуется на 30% меньше, чем при плохой.
Образующийся спирт вреден для дрожжей, и когда его накапливается много, процесс брожения прекращается. При высоких содержаниях сахара в растворе дрожжи могут выносить в среде до 15% спирта.
Общебиологическое значение имеет наблюдение, что микроорганизмы, образующие те или иные продукты выделения, в известной мере приспособляются к ним. Если мы возьмем дрожжи и сразу же дадим им среду, содержащую 10% спирта, то они развиваться в ней не будут.
Если же они сами образовали эту концентрацию, то при наличии сахара в субстрате могут образовать дополнительные количества спирта.
Спиртовое брожение вызывается энзимом зимазой, которая может быть извлечена из дрожжей, и брожение может быть воспроизведено вне организма in vitro (т. е. в буквальном переводе — в стекле). Зимаза представляет сложный комплекс ряда энзимов.
