Научные основы технологии бродильных производств

Для получения того или иного продукта путем брожения, т. е. микробиологическим путем, необходимо наличие соответствующей культуры микроорганизма. Проведение брожения в производственном масштабе означает культивирование избранной культуры микроорганизма в питательной среде определенного состава, строгое соблюдение технологического режима, а также ограничение или полное исключение нежелательной микрофлоры. Под действием ферментов, находящихся в клетках культивируемого микроорганизма, не только увеличивается биомасса клеток, но и накапливаются в ходе брожения весьма полезные внеклеточные вещества, которые можно выделить из сбраживаемой среды.

Чтобы сознательно управлять микробиологическим процессом, надо знать физиологию выбранной культуры микроорганизма, т. е. комплекс процессов, протекающих в клетке, и условия культивирования, которые определяют направленность биосинтеза.

Факторы окружающей среды и клеточный метаболизм находятся во взаимной связи. В процессах метаболизма любого микроорганизма большую роль играют биологические мембраны, их проницаемость и активность клеточных ферментов. Это имеет значение не только для того или иного бродильного производства, но и для солодоращения, основной целью которого является накопление в зерне максимального количества ферментов. Чтобы интенсифицировать процессы замачивания и проращивания зерна в производстве солода, воздействуют на зерно физическими методами и путем обработки различными химическими веществами и биологическими активаторами роста. Но для выбора таких веществ и получения положительных результатов необходимо знать также основные положения, связанные с проницаемостью клеточных мембран зерна. В главах первой части учебника рассматриваются вопросы, связанные с закономерностями и условиями роста и размножения микроорганизмов, основные свойства ферментов микроорганизмов и зерновых культур, их производственное применение и роль биологических мембран в метаболизме микроорганизмов.

 ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗМНОЖЕНИЯ И РОСТА ДРОЖЖЕЙ И ДРУГИХ КУЛЬТУР МИКРООРГАНИЗМОВ

Для использования жизнедеятельности микроорганизмов в производстве необходимо всестороннее изучение их свойств, в том числе закономерностей роста и развития. Под ростом понимают увеличение биомассы организма за счет усвоенных им питательных веществ, а под развитием — изменение морфологических и физиологических свойств в процессе прохождения жизненного цикла.

В применяемый при рассмотрении закономерностей роста и размножения клеток микроорганизмов термин «скорость роста клеток» вкладывается понятие интенсивности образования (накопления) клеточной массы, т. е. биологическая сущность роста клеток заменяется количественным значением, характеризующим увеличение численности клеток или их массы. Синтез (образование) биомассы есть следствие размножения клеток и их роста.

Бактерии, дрожжи и плесени размножаются путем почкования или деления, при этом из одной клетки образуются две или более полноценных особей, каждая из которых при благоприятных условиях в свою очередь делится, и таким образом этот процесс продолжается бесконечно. Для одноклеточных организмов деление — способ (прием) размножения, так как в результате деления образуются две новые особи. Так, бактерии размножаются делением надвое, и, следовательно, их число растет в геометрической прогрессии: 2⁰ → 2¹ →2² →2³ →2ⁿ.

Все дрожжи семейства Saccharomyces и некоторые бактерии размножаются почкованием. Дрожжи семейства Schizosaccha-romyces размножаются делением. Образовавшиеся дочерние клетки иногда расходятся сразу же после деления, а иногда — по прошествии некоторого времени; они могут также оставаться соединенными в цепочки, гроздья или пакеты.