Анатолий Смородинцев - Мир микробов
Вина делятся на красные и белые. Красные вина готовятся из виноградного сока, не отделённого от остатков раздавленных ягод. В клетках кожицы ягод находится тёмное красящее вещество, которое и придаёт красный оттенок зрелому вину. Кроме того, вина различают по содержанию в них сахара и спирта. Сухие, или столовые, вина получаются из малосахаристых сортов винограда. В процессе брожения таких вин сахар виноградного сока полностью перебраживается в спирт, количество которого достигает 9–10 процентов. Если применяются высокосахаристые сорта винограда, например, мускатный сорт, то часть сахара остаётся несброженной, и тогда получаются сладкие, или дессертные, вина. Вообще нужно иметь в виду, что дрожжевые грибки не могут дать более 14–15 процентов спирта, так как большая его концентрация уже действует губительно на дрожжевую клетку. Поэтому, если хотят получить вино с большим содержанием спирта (16–18°), то его добавочно спиртуют. Крепкие вина — портвейн, мадера и часть дессертных вин — это спиртованные вина.
Вина, изготовляемые путём самосброда, т. е. на случайно попавших с поверхности ягод дрожжевых грибках, нередко получаются низкого качества. Иногда брожение не доходит до конца, вино легко подвергается болезням, в нём накапливаются некоторые нежелательные продукты. Зависит это от того, что в виноградный сок вместе с винными дрожжами попадают и другие, вредные для вина микробы. Поэтому теперь в хорошо организованных винодельческих совхозах и колхозах применяются в качестве закваски чистые культуры дрожжей, выведенных в лабораториях и отличающихся способностью быстро сбраживать виноградный сок, давать легко оседающий осадок и придавать вину хороший вкус и аромат.
Вино можно изготовлять не только из винограда, но и из различных плодов и ягод, которые также содержат большие количества виноградного сахара — глюкозы. При производстве плодово-ягодных вин применяются специальные расы винных дрожжей, хорошо приспособленные к работе в этих соках, отличающихся большей кислотностью и меньшей сахаристостью. Многие плодово-ягодные вина обладают высокими вкусовыми качествами. Особенным успехом пользуется вино из малины «Мускат севера» и слабое яблочное вино, называемое сидром.
Близким к виноделию является процесс пивоварения. Производство пива также основано на деятельности дрожжей, перебраживающих сахар солода в спирт. Пивные дрожжи несколько отличаются от винных дрожжей и после брожения дают не более 4–5 процентов спирта.
Не обладая ферментом, разлагающим крахмал, дрожжи не могут непосредственно вырабатывать спирт из зёрен ячменя и пшеницы, употребляемых в качестве сырья при производстве пива; зёрна должны быть сначала превращены в солод, что достигается путём их проращивания. При проращивании ферменты, содержащиеся в зерне, осахаривают крахмал и тем самым делают его доступным для дрожжевых грибков.
Из солода приготовляют пивное сусло, которое и сбраживается дрожжами. Качество и вкус пива зависят не только от сбраживаемого сахара, но и от азотистых продуктов распада белков зерна, характера брожения и количества добавляемого хмеля, придающего пиву специфический горький вкус.
Научной разработкой практических вопросов виноделия и пивоварения мы обязаны Л. Пастеру. Многолетние работы учёного по этому вопросу позволили рационально поставить производство вина и пива, научили нас бороться с порчей и болезнями этих продуктов. Пастер доказал, что в большинстве случаев болезни вина и пива вызываются вредными микроорганизмами, и в целях предохранения бутылочного вина от порчи предложил прогревать его при 50–60°. При таком прогревании качества вина не изменяются, а бактерии-вредители погибают. Способ этот, получивший название пастеризации, широко применяется и сейчас для длительного сохранения вина, молока и некоторых других продуктов.
Производство спирта — винокурение, целью которого является получение возможно более чистого винного спирта, основано на сбраживании дрожжами осахаренных зёрен злаков, картофеля, сахарной патоки. Можно получать спирт даже из древесины, проваривая её с бисульфитом. В получающемся бисульфитном щёлоке содержится сахар, который и сбраживается дрожжами.
Существуют микробы, способные разлагать не только сахар, но и крахмал с образованием винного спирта. Это плесневый грибок — яванский мукор. Он сначала осахаривает крахмал, а потом сбраживает его, причём получается до 5 процентов спирта. Таким образом, слабоалкогольный напиток может быть получен и из обыкновенного крахмала. Для получения рисовой водки (сакэ) японцы пользуются смесью плесени, сахарифицирующей крахмал рисовых зёрен, с дрожжами, которые вызывают спиртовое брожение.
Нередко производство спирта объединяется с производством хлебопекарных дрожжей, так как в винокурении и хлебопечении применяется один и тот же вид дрожжей. Хлебопекарные дрожжи, размножаясь в тесте и вызывая спиртовое брожение осахаренного крахмала, выделяют углекислый газ, который и заставляет подыматься тесто. При выпечке хлеба углекислый газ улетучивается и хлеб делается ноздреватым.
Для производства хлебопекарных дрожжей выгодно накопить наибольшую массу, т. е. добиться мощного размножения дрожжей. Это достигается путём пропускания струи воздуха через чан, в котором размножаются дрожжи. Если в жидкости находится много кислорода, то дрожжи размножаются очень быстро, правда, при этом они не образуют спирта и полностью окисляют сахар до углекислоты и воды. После окончания процесса размножения дрожжевая масса осаждается, промывается, прессуется и в таком виде используется.
Белки дрожжей являются сами по себе ценным питательным материалом. Кроме того, в дрожжах накапливается большое количество витаминов. Поэтому дрожжи являются хорошим лечебным средством при некоторых заболеваниях, например фурункулёзе. Некоторые дрожжи, так называемые жировые, кроме того, энергично накапливают жиры.
Поскольку дрожжи могут размножаться за счёт переработки таких малоценных и непитательных веществ, как производные из древесины, быстро накапливая при этом большое количество питательного белка, то они уже давно используются в качестве корма для скота. Используются дрожжи и в чистом виде (кормовые дрожжи), и в смеси с другими кормами сельскохозяйственных животных (сдабривание кормов дрожжами называется дрожжеванием кормов).
Каждому известно, что если оставить при комнатной температуре стакан вина или пива, то уже через несколько дней жидкость скисает. При этом количество спирта уменьшается и накопляется уксус. На поверхности жидкости образуется плёнка. Рассматривая кусочек этой плёнки в капельке воды под микроскопом, мы увидим, что она состоит из небольших палочковидных бактерий (рис. 38). Это уксуснокислые бактерии, окисляющие спирт до уксусной кислоты и использующие выделяющуюся в процессе окисления свободную энергию. Превращение вина в уксус известно еще с глубокой древности. Упоминание об этом процессе можно найти у древнего греческого историка Геродота. Теперь же для промышленного производства уксуса применяются культуры уксуснокислых бактерий. В качестве сырья применяются молодое вино, пиво или водные экстракты из чёрных сухарей, яблок, ягод, обогащённые спиртом.
Рис. 38. Уксуснокислые бактерии
Уксус является предметом широкого потребления в качестве приправы к пище и как консервирующее средство. Для большинства бактерий, в том числе и гнилостных, уксусная кислота, содержащаяся в уксусе, является ядом. Поэтому уксусные маринады широко применяются для предохранения различных пищевых продуктов от порчи.
Кроме уксусной кислоты, некоторые микробы производят щавелевую и лимонную кислоту. Эти кислоты также широко применяются в пищевой промышленности, и их изготовление в заводских условиях основано на работе микробов. Щавелевая кислота получается при окислении сахара глюкозы плесневым грибком — чёрным аспергиллом. При окислении того же сахара плесневым грибком цитромицес получается лимонная кислота. Советский учёный проф. В. С. Буткевич разработал технологию производства лимонной кислоты при помощи этого грибка.
Огромное значение в производстве пищевых продуктов имеет и молочнокислое брожение, осуществляемое особой группой молочнокислых бактерий, приспособившихся к сбраживанию молочного сахара в молочную кислоту. Молочнокислое брожение имеет широчайшее применение в молочнокислой, масляной и сыроваренной промышленности, в изготовлении силоса (высокопитательного корма для скота), в квашении овощей.
Молочная кислота применяется в различных отраслях промышленности. Без неё нельзя обойтись в кожевенном деле для удаления извести с кож. Она широко используется и в ситцепечатном и красильном деле. В медицине она является средством прижигания и входит в состав некоторых лекарств. В пищевой промышленности она используется также в производстве конфет и безалкогольных напитков.
