Брожение известно людям с незапамятных времен. Тысячелетиями человек пользовался спиртовым брожением при изготовлении вина. Еще раньше было известно о молочнокислом брожении. Люди употребляли в пищу молочные продукты, готовили сыры. При этом они не подозревали, что эти процессы происходят с помощью микроорганизмов.
Содержание:
История брожения
Термин «брожение» был введен голландским алхимиком Ван Хельмонтом в XVII в. для процессов, идущих с выделением газов (fermentatio — кипение). Затем в XIX в. основоположник современной микробиологии Луи Пастер показал, что брожение является результатом жизнедеятельности микробов, и установил, что различные брожения вызываются разными микроорганизмами. 
Поскольку фрукты сбраживаются в своем натуральном состоянии, брожение появилось раньше человеческой истории.Однако, люди с некоторых пор научились контролировать процесс брожения.
Есть веские доказательства того, что люди сбраживали напитки в Вавилоне около 5000г. до н.э., в Древнем Египте — около 3000 г. до н.э., в до испанской Мексике около 2000 г. до н.э. и в Судане около 1500 г. до н.э. Также существуют данные о дрожжевом хлебе в Древнем Египте около 1500 г. до н.э. и сбраживания молока в Вавилоне около 3000 г. до н.э. Китайцы, вероятно, первыми стали сбраживать овощи.
Спиртовое брожение
Жизнь микробов возможна и без доступа кислорода воздуха. Энергия, необходимая для жизнедеятельности организма в этих условиях образуется в результате процессов брожения. Наиболее распространены виды брожений, в процессе которых происходит распад органических веществ (преимущественно сахаров) под влиянием микроорганизмов, представляющий совокупность окислительно-восстановительных реакций. Брожения никогда не приводят к полному окислению органических веществ. Многие характерные формы брожения протекают без участия кислорода воздуха — анаэробно.
Спиртовое брожение — это процесс окисления углеводов, в результате которого образуются этиловый спирт, углекислота и выделяется энергия.
Сбраживание сахаров известно с глубокой древности. В течение столетий пивовары и виноделы использовали способность некоторых дрожжей вызывать спиртовое брожение, в результате которого сахара превращаются в спирт.
Брожение производят главным образом дрожжи, а также некоторые бактерии и грибы. В различных странах для получения спирта используют различные микроорганизмы. Например, в Европе используют в основном, в Южной Америке — бактерии Pseudomonas lindneri, в Азии — мукоровые грибы.
Дрожжи рода Saccharomyces
Муковые грибы
Сбраживаться могут лишь углеводы, и притом, весьма избирательно. Дрожжи сбраживают только некоторые 6-углеродные сахара (глюкозу, фруктозу, маннозу).
Схематично спиртовое брожение может быть изображено уравнением
C6H12O6 — > 2C2H5OH + 2CO2 + 23,5Ч104 Дж
глюкоза — > этиловый спирт + углекислота + энергия
Процесс спиртового брожения — многоступенчатый, состоящий из цепи химических реакций. Превращения глюкозы до образования пировиноградной кислоты происходят так же, как и при дыхании. Эти реакции происходят без участия кислорода (анаэробно). Далее пути дыхания и брожения расходятся.
При спиртовом брожении пировиноградная кислота превращается в конечном итоге в спирт и углекислоту.
Обычно при спиртовом брожении, кроме главных продуктов, образуются побочные. Они довольно разнообразны, но присутствуют в небольшом количестве: амиловый, бутиловый и другие спирты, смесь которых называется сивушным маслом — соединение, от которого зависит специфический аромат вина. Во многом благодаря сивушным маслам напиток приобретает вкус и аромат, но большинство из них вредны для человеческого организма. Поэтому необходимо очистить спиртное от вредных сивушных масел и оставить полезные. Образование побочных веществ связано с тем, что превращение глюкозы частично идет другими путями.
Биологический смысл спиртового брожения заключается в том, что образуется определенное количество энергии, которая запасается в форме АТФ, а затем расходуется на все жизненно необходимые процессы клетки.
От сюда можно сделать вывод, что дрожжи не такие альтруисты, как многим могло бы показаться. Они поедают сахар с целью получения энергии для своей жизнедеятельности, а спирт, углекислый газ и другие примеси — это побочные продукты.
Условия жизнедеятельности дрожжей
Что же такое дрожжи и в каких условиях они обитают?
Сахар, содержащийся в сусле, сбраживают в спирт дрожжами Saccharomyces cerevisiae, представляющими собой одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к классу аскомицетов (сумчатых грибов).
Обычно дрожжи размножаются почкованием и очень редко (при большом дефиците питательных веществ) спорообразованием.
К условиям, обеспечивающим нормальную жизнедеятельное дрожжей, относятся, прежде всего:
-
- температура и свет
- кислотность среды
- состав питательной среды
- доступ кислорода
- Температура и свет. Дрожжи живут и размножаются в широких температурных пределах, но для их нормальной жизнедеятельности необходима температура 25-29°С. При очень высокой или очень низкой температуре жизнедеятельность дрожжей ослабляется или прекращает. Максимальная температура для развития дрожжей 38°С, минимальная — 5°С. При температуре 50°С дрожжи погибают. Прямые солнечные лучи также отрицательно сказываются на жизни грибков, поэтому емкость ставят в темное место и накрывают плотной тканью. Это позволяет избежать перегрева и положительно сказываются на их работе.
- Кислотность среды. На жизнедеятельность дрожжей значительно влияет активная кислотность среды (рН). От величины рН зависит скорость поступления питательных веществ в клетку, активность ферментов, образование витаминов. Дрожжи сохраняют жизнеспособность в пределах рН среды от 2 до 8. Для их выращивания оптимальным является рН 4,8—5.
- Состав питательной среды. Сахарный песок — это углевод “сахароза”, состоящий из двух простых углеводов “глюкозы” и “фруктозы”. Дрожжевые клетки употребляют сахарозу только после ее предварительного разрушения на более мелкие части — глюкозу и фруктозу. Этот процесс происходит под действием собственного фермента дрожжей “инвертазы”.
В процессе выработки фермента дрожжи затрачивают энергию на разрыв цепочки углевода и для поддержания собственного организма потребляют питательные компоненты.
Так же кроме глюкозы и фруктозы дрожжам понадобятся азотистые соединения — витамины, макро и микроэлементы. Без них брожение будет проходить вяло, возможен недоброд браги, большое количество вонючих и вредных примесей, а так же увеличенное время брожения.
Для того что бы пополнить состав сахарной браги этими веществами необходимо дополнительно вносить их в виде подкормки. Ниже мы рассмотрим какие бывают подкормки. - Доступ кислорода. В анаэробной среде (без доступа кислорода) образуется максимальное количество алкоголя. При воздействии воздуха образуются уксуснокислые бактерии, которые начинают перерабатывать этиловый спирт на уксусную кислоту и воду. Это приводит к порче вина и уменьшению выхода самогона. Поэтому необходимо оградить сусло от доступа кислорода, но и одновременно с тем обеспечить отвод углекислого газа. Это решается с помощью гидрозатвора.
Однако, для размножения дрожжей нужен кислород. Обычно хватает того, что находится в воде. Но для ускоренного размножения после введения дрожжей можно оставить брагу открытой на несколько часов и усиленно перемешивать.
Подкормка браги
Подкормка бывает в виде готового «коктейля» — по примеру витаминных комплексов для людей, а также в виде натуральных добавок — солод, соки фруктов или ягод.
Я использую для сахарной браги готовую подкормку — питательную соль Enovit от компании Доктор Губер. Можно использовать любую подкормку из магазина виноделов или самогонщиков. Стоит она копейки и удобна в использовании.
По данным производителя:
Регулирует и активирует размножение дрожжей. Это приводит к раннему началу процесса ферментации и сокращению срока ферментации.
В случае недостатка питания, обусловленного характеристиками культурного сорта, либо перезрелостью винограда или светлых сусел — активатор Enovit® восстанавливает идеальный уровень аминного азота, а также сбалансированный состав витаминов и микроэлементов. В общем, то что нужно.
Если у вас есть соковыжималка, то можно выжать пару стаканов виноградного или дынного сока в брагу. Это заодно дополнительно улучшит органолептику конечного продукта. Яблочный сок, как и все фрукты которые содержат пектин, необходимо осветлять, иначе он вызовет образование метанола в браге. Либо использовать пектолитический фермент — Пектиназа. Его можно купить в свободном доступе в интернет магазинах.
При приготовлении сахарной браги можно просто внести сахар и подкормку в воду и мешать пока не растворится. На практике размешать сахар в пропорции 1:4 не так-то просто, придется мешать довольно долго. Для удобства внесения лучше всего сварить сахарный сироп, заодно убьем все споры микроорганизмов на поверхности сахара, тем самым обезопасим себя от скисания браги.
Помимо приготовления сиропа мы можем его про инвертировать. Что же такое инвертирование сахарного сиропа? Сейчас узнаем.
Как мы помним, дрожжи не едят сахар в чистом виде, а расщепляют его на более мелкие молекулы — глюкозу и фруктозу с помощью фермента. По сути это аналог желудочного сока у людей. При выделении этого сока брага и конечный продукт становятся заметно более вонючими. Что бы этого избежать, мы расщепим сахарозу вместо дрожжей при помощи лимонной кислоты. Грубо говоря, нарежем им сахар, чтобы удобнее было кушать. Дрожжам останется только перерабатывать глюкозу и фруктозу в спирт без выделения своего фермента. Обработка сиропа лимонной кислотой и является процессом инвертирования, а сироп прошедший его — инвертированным сиропом.
Ну что же, теперь у нас достаточно теоретических знаний и мы готовы приготовить нашу первую правильную сахарную брагу! Давайте займемся практикой. Приготовим, а потом еще и правильно перегоним ее в наш первый самогон! Как это сделать? Читайте в статье «Правильная сахарная брага».