Размножение дрожжей

12.04.2017
Развитие дрожжей, как и других микроорганизмов, зависит от ряда факторов — количества засевного материала, его физиологического состояния, состава питательной среды, температуры и реакции этой среды, механического перемешивания и др.
Размножение дрожжей во время главного брожения проходит через несколько этапов. В начальной фазе дрожжи приспособляются к новой среде. Клетки подготовляются к размножению, накапливают энергию и увеличиваются в своих размерах. Одновременно с этим усиливается процесс дыхании и происходит накопление ферментов. Чем благоприятнее температурные условия и состав среды, тем скорее и легче происходит переход дрожжей в фазу интенсивного роста и размножения, которой присвоено название логарифмической. Размножение их протекает настолько сильно, что дрожжевые клетки не успевают вырасти до нормальной величины, но это способствует увеличению общей поверхности массы дрожжевых клеток и влечет за собой усиление обменных реакций. Расход кислорода сначала быстро увеличивается и, достигнув своего максимума, постепенно снижается. Количество почкующихся и мертвых клеток в этот период приближается к нулю. Окончание этой фазы размножения дрожжевых клеток совпадает с началом брожения.
Прекращение процесса размножения дрожжей характерно для следующей фазы, носящей название максимальной стационарной, и сопровождается выравниванием морфологических и физиологических свойств дрожжевых клеток. В этот период спиртовое брожение протекает наиболее интенсивно.
В последней фазе, в фазе затухания роста, деятельность дрожжевых клеток постепенно снижается вследствие обеднения среды питательными веществами и накопления в ней продуктов метаболизма. Клетки отмирают, и наступает постепенный автолиз и тем быстрее, чем больше среда обедняется продуктами питания.
Температура 25—30° С является оптимальной температурой размножения. Углекислота не благоприятствует размножению дрожжей и даже подавляет этот процесс, а кислород, наоборот, стимулирует его, но потребление кислорода дрожжевыми клетками очень небольшое.
Образующийся при брожении спирт только на самых первых стадиях, когда количество его в среде небольшое, в какой-то мере стимулирует размножение дрожжей, но уже при концентрации 1—2% он замедляет этот процесс, а при концентрации 5% задерживает размножение дрожжей; имеются расы дрожжей, которые при этой концентрации спирта полностью прекращают размножение. Практически в пивоваренном производстве при содержании в бродящем сусле 1,5—2% спирта размножение дрожжей прекращается.
В сусле при брожении в результате накопления углекислого газа и органических кислот устанавливается pH ниже 5, что совпадает с ослаблением процесса размножения дрожжевых клеток. Наиболее интенсивное размножение наблюдается в первые часы задачи дрожжей в сусло, когда рН значительно выше 5. Ван Леер установил следующие соотношения между pH и степенью размножения дрожжей:

Наибольшее потребление дрожжами азотистых веществ сусла происходит в начале главного брожения. Количество их в клетках достигает 40—45% к сухому веществу; дальнейшее усвоение азотистых веществ не превышает нескольких процентов.
Из общего количества сахаров, содержащихся в сусле, на образование дрожжевых клеток при строго анаэробных условиях расходуется только 1—2%. В аэробных условиях размножение дрожжей резко усиливается; процесс анаэробного сбраживания сахара заменяется аэробным процессом дыхания, в результате которого образуется углекислый газ и вода и освобождается во много раз большее количество энергии.
При существующих методах брожения в пивоваренной промышленности количество дрожжевой массы во время главного брожения увеличивается в несколько раз.
Баллинг в своих работах по исследованию брожения пивного сусла установил количественные соотношении основных продуктов брожения — спирта, действительного экстракта и дрожжей. Из 100 весовых частей экстракта в среднем получается (весовых частей): спирта 48,391, углекислоты 46,286, сухого вещества дрожжей 5,323,
Таким, образом, при получении 1 г алкоголя образуется 0,11 г дрожжей.
По данным, приведенным в работе А. Бару, Д.Б. Лившиц, Е.Я. Калашникова, в конце главного брожения количество дрожжевой массы увеличивается в 3,1—7,6 раза.
Автор и Л.Г. Шмидт, определяя количество дрожжей, получаемое в современных условиях брожения, установили, что величина прироста сухого вещества дрожжей при брожении на 1 г спирта в среднем составляет 0,064, а коэффициент размножения дрожжей равняется трем.
Таким образом, величина 0,11, полученная Баллингом, показывает, что прирост дрожжей получается примерно шестикратный.
Размножение дрожжей происходит путем почкования, причем в дочернюю клетку увлекаются все составные части материнской дрожжевой клетки (рис. 33).