Дрожжи, применяемые в бродильных производствах

Культурные дрожжи относятся «семейству сахаромицетов к называются Saccharomyces cerevisiae. Температурный оптимум для размножения дрожжей находится в пределах 25—30° С, а минимальная температура — около 2—3°С. При 40° С рост пре­кращается и дрожжи отмирают, но низкие температуры дрожжи переносят хорошо, хотя размножение их приостанавливается. Дрожжи не погибают даже при минус 180°С (жидкий воздух). При высокой концентрации сахара в среде жизнедеятельность дрожжей прекращается, так как при этом увеличивается осмо­тическое давление, при определенном значении которого насту­пает плазмолиз дрожжевых клеток. Плазмолизом называ­ется сжатие клетки с последующим отслоением протоплазмы от рпеточной оболочки вследствие обезвоживания клетки и связан­ного с этим резкого падения давления клеточного сока. Вели­чина предельной концентрации сахара для различных рас дрож-[жей неодинакова.

 Различают дрожжи верхового и низового брожения. В каж­дой из этих групп имеется несколько отдельных рас.

 Дрожжи верхового брожения в стадии интенсивного броже­ния выделяются на поверхности сбраживаемой среды в виде довольно толстого слоя пены и остаются в таком состоянии до Ешэнчания брожения. Затем они оседают, но редко дают плот-шый осадок на дне бродильного сосуда. Дрожжи верхового [брожения по своей структуре принадлежат к пылевидным дрож-вкам, не склеивающимся друг с другом в отличие от хлопьевид­ных дрожжей низового брожения, оболочки 'которых являются клейкими, что приводит к агглютинации и быстрому осаждению клеток.

Г Дрожжи низового брожения, развиваясь в сбраживаемой кшдкости, не переходят в поверхностный слой — пену, быстрооседают по окончании брожения, образуя плотный слой на дне бродильного сосуда.

Отличительным признаком является способность дрожжей низового брожения полностью сбраживать рафинозу, тогда как большинство дрожжей верхового брожения.рафинозу совершен­но не расщепляет, и лишь некоторые виды могут сбраживать ее только на одну треть. Это основное различие объясняется тем, что в ферментном комплексе названного типа дрожжей содер­жится а-галактозидаза

Из культурных дрожжей к дрожжам низового брожения от­носится большинство винных и пивных дрожжей, а к дрожжам рерхового брожения — спиртовые, хлебопекарные и некоторые расы пивных дрожжей. Первоначально были известны только дрожжи верхового брожения, так как брожение всяких соков происходило при обычной температуре. Желая получить напит­ки, насыщенные СО2, человек стал вести брожение при низкой температуре. Под влиянием изменившихся внешних условий по­лучились дрожжи низового брожения с их свойствами, получив­шие широкое распространение.

Кроме общих свойств дрожжи, используемые в том или ином производстве, обладают специфическими показателями. Более того, в одном и том же производстве применяются разновидно­сти, различающиеся одной или несколькими особенностями. Их выводят из одной клетки. Такие культуры называют расами, (штаммами). Каждое производство располагает несколькими расами дрожжей.

 СТРОЕНИЕ ДРОЖЖЕВОЙ КЛЕТКИ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДРОЖЖЕЙ

Дрожжевая клетка имеет сложное строение (рис. IV-1). Различают оболочку и содержимое клетки —ядро и плазму с различными постоянными составными частями — органоидами. Плазма ядра называется нуклеоплазмои; плазма, находя­щаяся вне ядра,— цитоплазмой; вся клеточная плазма, включая и плазму ядра,— протоплазмой.Оболочка 4 представляет со­бой тонкую, механически проч­ную, эластичную клеточную стенку. Она состоит главным образом из полисахаридов ти­па гемицеллюлоз, в основном из глюкана и маннана. Кроме того, в клеточной стенке обна­ружено небольшое количество липидов, белка, зольных ве­ществ и хитина. Клеточная оболочка состо­ят из трех молекулярных сло­ев. Наружный слой представ­ляет собой липопротеидную гладкую мембрану толщиной 10—30 нм. Залегающий под ней гомогенный слой состоит из маннано-протеинового комп­лекса толщиной до 100 нм. Следующий слой может быть гомогенным (после фиксации после обработки гидроокисью натрия

Он почти полностью состоит из глюкана, содержащего около 94% глюкозы и 6% гексоза-мина.Клеточная оболочка дрожжей прежде всего выполняет за­щитную функцию, предохраняя клетку от внешних воздействий, и в известной мере регулирует поступление питательных веществ и выделение наружу продуктов обмена. В ней обнаружены две зоны избирательной проницаемости для веществ различной хи­мической природы. Клеточная оболочка пронизана мельчайши•ми порами диаметром до 3,6 нм, через которые проходят вода, сахар и все другие питательные вещества, необходимые для жизни клетки.

Ферменты, выделяемые из клетки, концентрируются в ман-нано-глюкановых слоях. Здесь они расщепляют молекулы Саха­ров (в частности, сахарозу), которые не могут целиком проник­нуть в клетку, способствуя таким образом их усвоению.

Изнутри клеточную оболочку выстилает тончайшая цито-,плазматическая мембрана 3 толщиной около 8 нм. Эта мембрана трехслойная и состоит из липоидно-белкового комплекса рибону-клеопротеидов и¹ соединений кальция. Основная функция цитр-плазматической мембраны заключается в регулировании пере­носа в клетку питательных веществ. Она способна пиноцитиро-вать (активно захватывать) проникшие в периплазматическое пространство капли раствора белка, жирсодержащих веществ и углеводородов. Пиноцитирующий пузырек, вероятно, транспор­тирует поглощенные вещества по цитоплазме к вакуоли — про­изводной эндоплазматического ретикулума- Здесь эти вещества, по-видимому, расщепляются гидролитическими ферментами и используются для синтеза новых веществ, специфичных для клет­ки и необходимых для процессов метаболизма.

Через цитоплазматическую мембрану дрожжей осуществля­ется и фагоцитоз — захват твердых частичек питательных ве­ществ, а также процесс обратного пиноцитоза — вывод отрабо­танных клеткой веществ.

Цитоплазма 2 — полужидкая коллоидная система, у которой в зависимости от возраста и других физиологических факторов изменяется вязкость. В молодых клетках вязкость цитоплазмы, более низкая, что обеспечивает более интенсивный транспорт продуктов обмена от органоида к органоиду. В ней содержатся структурные и не связанные с органоидами ферментные белки, аминокислоты, рибонуклеиновые кислоты, углеводы, липиды и различные низкомолекулярные вещества. Ядро 5, окруженное ядерной мембраной 6, заполнено про­зрачной нуклеоплазмои, в которую погружены длинные тонкие.нити — хромосомы 7, состоящие из белка и ДНК. Кроме белка и ДНК ядро содержит также РНК и ферменты. Оно играет глав­ную роль в дрожжевой клетке, осуществляя генетическую и ме­таболические функции, контролируя дифференцирование клет­ки, синтез белка, липопротеидов и другие обменные процессы, а также размножение. Процесс почкования сопровождается деле­нием ядра на две части, при спорообразовании ядро делится на несколько частей (по числу образующихся спор).

Дрожжевое ядро округлой формы, диаметром 1—2 мкм. Оно отграничено от цитоплазмы двумя трехслойными мембранами. Эти мембраны связаны между собой около пор, диаметр кото­рых колеблется от 30 до 100 нм. Через ядерные поры осущест­вляется непосредственная связь нуклеоплазмы с цитоплазмой.Полагают, что эта связь носит строго избирательный характер.

Внешняя мембрана ядра связана с мембранами эндоплазма-тического ретикулума. Ядерная мембрана регулирует поступле­ние в цитоплазму рибосомальной, информационной и транспорт­ной РНК, осуществляя ядерный контроль за метаболизмом клетки.

Протоплазма содержит органоиды — постоянные, непремен­ные составные части клетки, активно участвующие в обмене ве­ществ. Среди них особый интерес представляют митохондрии 8 и рибосомы 9.

Митохондрии — цитоплазматические мелкие частицы, напо­минающие нити, зернышки. или палочки одинаковой ширины, но различной длины. Размеры их 0,4—1,0 мкм в длину и 0,2— 0,5 мкм в ширину. Митохондрии состоят из белков, РНК и соединений фосфора; они содержат также ферменты, которые расщепляют белки, жиры и углеводы. Основной функцией мито­хондрий является сопряжение синтеза АТФ и АДФ и неоргани­ческого фосфата. В митохондриях всегда в избытке содержится АДФ, которая является предшественницей АТФ. Когда в мито­хондриях выделяется энергия, к АДФ присоединяется третья молекула фосфорной кислоты (эта кислота всегда содержится в клетке). И в эту химическую (макроэргическую) связь как бы ' замуровывается энергия. При разрыве этой связи освобождается около 41 900 Дж энергии, которые были затрачены на ее обра­зование. Молекулы АТФ уходят из митохондрий и посредством ферментов доставляют энергию для всех жизненных процессов. Молекулы АТФ, отдавая богатый энергией фосфатный остаток другому веществу, которому эта энергия нужна, сами вновь пре­вращаются в АДФ.

Выделение энергии в митохондриях, сопутствующее перехо­ду АДФ в АТФ, происходит вследствие окисления промежуточ­ных компонентов цикла трикарбоновых кислот. От карбоновых кислот посредством специальных ферментов отщепляются один за другим атомы водорода; из оставшихся атомов углерода и кислорода образуется С0₂. Рядом ферментов электрон с атома водорода передается кислороду. Когда электрон перескакивает с фермента на фермент, излучается энергия. Освобождающаяся при переносе электрона энергия трансформируется, т. е.' пре­вращается в энергию химических связей. Приняв два электрона, кислород 'заряжается отрицательно и присоединяет два протона водорода, свободно плавающих в клетке; при этом образуется вода.

Вода и СОг — два конечных продукта клеточного дыхания. Таким образом, митохондрии сжигают органические вещества и образуют АТФ. Синтез АТФ в процессе дыхания называют окислительным фосфорилированием. АТФ — универсальный трансформатор и аккумулятор энергии, используемой клеткой на все биохимические реакции, для осуществления которых требуется химическая энергия. Образно говоря, митохондрии — «электростанции» клетки.

Переход дрожжевых клеток от дыхания к спиртовому бро­жению сопровождается их морфологической и функциональной перестройкой. В бродящих клетках уменьшается количество ми­тохондрий.

Рибосомы представляют собой включения цитоплазмы в ви­де субмикроскопических зернышек, состоящих из липоидов, бел­ков и рибонуклеиновой кислоты. Это самые маленькие из всех.клеточных образований. В них содержится основная часть, кле­точной РНК и сложный комплекс ферментов, обеспечивающий синтез важнейших клеточных соединений и в первую очередь белков. Рибосомы, обеспечивая процессы внутриклеточного син­теза белка, являются своеобразной «фабрикой белка» клетки. Вакуоль 10 — крупная полость, наполненная клеточным со­ком. По мере созревания и старения клетки в ней образуется одна, две или несколько крупных вакуолей. В вакуолях времен­но собираются промежуточные продукты обмена веществ, ко­торые затем снова уходят в протоплазму, где подвергаются дальнейшим' превращениям. Когда обмен веществ затухает, ва­куоли увеличиваются в размерах и в них накапливается много веществ, оставшихся непереработанными. Например, вакуоли покоящихся клеток дрожжей содержат в изобилии волютин 1 — комплекс, состоящий из липопротеида, РНК, полифосфатов,:Mg+. Волютин обусловливает процессы, связанные с почкова­нием или спорообразованием клеток. Вакуоли отграничены от цитоплазмы липопротеидной. мембраной. Благодаря обнаруже­нию в составе вакуолей протеаз их характеризуют как лизосо-мы дрожжей, принимающие участие в экскреторной деятельно­сти клеток.

Все органоиды цитоплазмы расположены в определенных местах, потому что внутри клетки имеются многочисленные пе­регородки— системы мембран и канальцев. Благодаря этому все химические процессы в клетке строго упорядочены.

Химический состав дрожжей зависит от расы, питательной среды и физиологического состояния дрожжевых клеток. Он подвержен значительным колебаниям. Свежие отпрессованные хлебопекарные дрожжи содержат в среднем 25% сухого веще­ства и 75% ©оды. В состав сухого вещества дрожжей входят {в %): азотистые вещества 35—65, безазотистые экстрактивные вещества 20—63, жиры 2—5, минеральные вещества 5—11.

Основными составными частями сухого вещества дрожжей являются гликоген, гумми- и азотистые вещества, жир и мине­ральные вещества.

Гликоген (СбНюОб)п является запасным питательным веще­ством дрожжевой клетки. По строению он сходен с амилопекти-ном, но отличается от него большей молекулярной' массой и большей «компактностью» молекулы. Вследствие этого гликоген не проходит через поры клеточной мембраны и оболочки, а сле­довательно, не ассимилируется вне клетки. Содержание гликоге­на в дрожжах подвержено значительным колебаниям (от 0 до 40%) и' зависит прежде всего от их питания. Особенно в боль­шом количестве он накапливается в клетках, выращиваемых на средах, содержащих избыток Сахаров, а также при брожении, В период брожения, когда содержание сахара в сусле высокое, дрожжи богаты гликогеном. Если дрожжи находятся в среде, бедной питательными веществами, то они потребляют гликоген. Под действием фермента а-амилазы гликоген превращается в мальтозу и гликогенные декстрины. При анаэробном культиви­ровании гликоген встречается в клетках чаще.

Гумми-вещества в дрожжах при гидролизе распадаются на глюкозу и маннозу. Содержание их подвержено значительным колебаниям, что обусловлено физиологическим. состоянием дрожжевых клеток.

Дрожжи богаты белками (в среднем около 45% сухого ве­щества). Наиболее известными белками дрожжей являются фос-фопротейд-зиможазеин и типичный альбумин-церевезин. В ядре клетки содержится дезоксирибонуклеопротеид. Простетическая группа нуклеопротеидов — нуклеиновые кислоты. При гидро­лизе нуклеиновые кислоты дают пуриновые основания, пирими-диновые основания, сахар (рибозу или дезоксирибозу) и фос­форную кислоту.

Из низкомолекулярных азотсодержащих веществ в дрожжах находятся аминокислоты — лейцин, тирозин, гуанин, ксантин, а также такие соединения, как холин, гистамин и никотиновая кислота.

В значительном количестве в дрожжах содержится трипеп-тид глютатион — физиологически активное соединение. Он со­стоит из остатков глицина, цистеина и глютаминовой кислоты:

Он может существовать в двух формах — восстановленной и окисленной. Обе формы легко переходят одна в другую. Важ­ная роль глютатиона в обмене веществ и состоит в том, что он является сильным восстановителем и очень легко подвергается окислению. При этом окисляется сульфгидрильная группа—SH (отнимается водород) и две молекулы восстановленного SH-глютатиона соединяются дисульфидной связью —S—iS—, обра­зуя молекулы окисленного —S—S-глютатирна. Взаимное пре­вращение окисленной и восстановленной форм катализируется ферментом дегидроаскорбатом (1.8.5.1).

В пивных дрожжах глютатиона содержится 0,86—0,89% на сухое вещество, а в хлебопекарных — 0,65%.

Жир является запасным веществом дрожжей и находится главным образом в цитоплазме. Содержание жира в дрожжах.нормально составляет от 2 до 5% сухого вещества, но в старых ^питанных дрожжах оно достигает 10—20%. Из жироподобных веществ в дрожжах находятся лецитин и стерины. Из стеринов важное значение имеет эргостерин, который при облучении ультрафиолетовыми лучами превращается в витамин D₂. В пив-«ых дрожжах эргостерина содержится 1,2—1,4%, а в хлебопе­карных — 0,3—0,8 % •

Содержание минеральных веществ в дрожжах нормально со­ставляет около 8% и колеблется от 4 до 10%. В состав золы пивных дрожжей низового брожения входят (в %): Р₂Об 47— ЁЗ;- СаО 0,4—:il,3; MgO 3,0—7,4; К₂0 28—40; Si0₂ 0,28—0,73; S0₃ 0,09—0,74; С1 0,10—0,65. Состав зольных веществ хлебопе­карных дрожжей будет несколько иной-. Но главной составной В|стью золы как пивных, так и хлебопекарных дрожжей явля­ется фосфор, находящийсядрожжах в виде органических соединений. Фосфор входит в состав фосфатидов (сложных эфи-ров глицерина и жирных кислот), являющихся' непременной составной частью протоплазмы, а также в состав нуклеопротеи­дов, содержащихся в большом количестве в клеточных ядрах и играющих первостепенную роль в жизнедеятельности организ­ма, в частности в явлениях наследственности. В нуклеопротеидах белок связан с нуклеиновой кислотой.

Фосфорные соединения играют важную роль в процессе бро­жения. Сахар только в том случае подвергается брожению, если он предварительно будет связан эфирной связью с фосфорной кислотой. И первым этапом превращения сахара (глюкозы) в процессе брожения является реакция фосфорилирования его при участии фермента глюкокиназы. К молекуле глюкозы при­соединяется фосфатный остаток от -молекулы АТФ, которая на­ходится в клетках дрожжей, образуется глюкозо-6-фосфат, а АТФ превращается в АДФ. Фосфор входит в состав промежу­точных продуктов спиртового брожения.

В дрожжевой золе находятся также калий, кальций, магний, железо, сера и кремневая кислота. Калий играет большую роль в построении протоплазмы. Сера входит в состав белков, в кото­рых она находится в виде сульфгидрильной —SH или дисуль-•фидной —S—S—группы, причем SH-группа белка может окисляться до —S—S-группы и вновь восстанавливаться. Про-Шэсс восстановления, дисульфидных групп белка, катализируе­мый специальными ферментными системами, весьма важен для щеханизма клеточного деления — почкования. Железо, так же как и сера, участвует в реакциях, -окисления и восстановления. [Оно наряду с другими неорганическими соединениями (Zn, Mn, Си, Mg) является обязательной составной частью ряда окисли­тельных ферментов (оксидаз'ы, каталазы, пероксидазы), обеспе­чивая их каталитическое дейШвие;. Магний, так же как сера ифосфор, участвует в построении белков. Кроме того, он необхо­дим для активации ферментов фосфатаз, катализирующих гид­ролитическое расщепление фосфатных эфиров в процессе спир­тового брожения. Кальций способствует удалению ядовитых про­дуктов, образующихся при брожении. Медь способствует синте­зу бел.ков, усиливает окислительные процессы и содействует образованию некоторых витаминов. Железо и медь входят в со­став фермента дыхательной цепи — цитохромоксидазы. Минеральные элементы, содержание которых в растительных организмах не превышает тысячных и даже миллионных долей мг%, называют микроэлементами. К микроэлементам, прини­мающим участие в процессах жизнедеятельности дрожжей, от­носятся фосфор, калий, кальций, магний, железо, медь и цинк.

МЕТАБОЛИЗМ ДРОЖЖЕВОЙ КЛЕТКИ

Дрожжевая клетка представляет собой микроскопический химический завод с множеством различных «конвейеров», дейст­вующих одновременно. Любой такой «конвейер» состоит из ряда ферментов, каждый из которых осуществляет одну стадию про­цесса, например превращает молекулу А в молекулу Б и затем передает ее следующему ферменту, превращающему молекулу Б в молекулу В и т. д. Продукт одной ферментативной реакции* служит субстратом для последующей.

Ферментативные реакции, сопровождающиеся выделением энергии, приводят к образованию макроэргических связей и пре­вращению АДФ в АТФ. Аккумулированная в АТФ энергия мо­жет затем использоваться клеткой для синтеза белков, нуклеи­новых кислот и т. д. Такие сопряженные реакции протекают од­новременно, доставляя при этом энергию или одно из исходных веществ для другой реакции. -

Сотни реакций, протекающих в очень малом объеме — про­топлазме и ее органоидах, несравненно сложнее реакций в лю­бом химическом процессе. Они должны быть идеально между собой согласованы, иначе клетка погибнет. Энергия, освобожда­ющаяся при одной ферментативной реакции, обычно окислитель­но-восстановительной,. используется при другой, параллельно протекающей ферментативной реакции, обычно синтетической,, требующей для своего осуществления затраты определенного количества энергии. Таким образом, внутри клетки существует гармоническая серия последовательных этапов реакции, проте­кающих в масштабах молекулы с помощью множества биоло­гических катализаторов — ферментов, которые присутствуют в. реакционной среде.

Для своего развития, роста и.размножения дрожжевая клет­ка нуждается в веществах, растворимых в воде. Цитоплазмати-ческая мембрана пропускает питательные вещества в клетку и препятствует их возвращению в среду. Вода же свободно прони­кает в клетку и уходит из нее. Б водных растворах, содержащих небольшие концентрации веществ, всегда устанавливается, неко­торый приток воды в клетку. Вода создает давление внутри клет­ки, и протоплазма оказывается плотно прижатой к эластичным внутренним стенкам клетки. При таком состоянии, называемом тургором, быстро и нормально протекают все процессы об­мена в дрожжевой клетке. В нормальном состоянии любая клет­ка обладает определенным тургором.

При резком понижении концентрации веществ в питательной -среде создается высокая разность осмотических давлений меж­ду клеткой и средой, что вызывает более быстрый и значитель­ный приток воды из среды в протоплазму клеток, которые при этом чрезмерно разбухают,— происходит так называемый пл аз- шоптис. В среде же, содержащей высокие концентрации каких-либо веществ (сахаров, солей), т. е. когда осмотическое давле­ние во внешней среде значительно выше, чем в самой клетке, устанавливается ток воды из протоплазмы дрожжевых клеток игаружу. Тургор клетки нарушается. С уменьшением количества воды в протоплазме последняя сжимается и начинает отставать от клеточной оболочки — происходит плазмолиз дрожжевой клетки. С уменьшением концентрации растворимых веществ до размеров, благоприятных для жизнедеятельности дрожжей, про­топлазма снова набухает, приходя в первоначальное состояние, и тургор восстанавливается (деплазмолиз).

Плазмолиз и плазмоптис вредны для клетки, так как в ней могут наступить необратимые процессы, в результате чего она погибнет.

Вещества, войдя в протоплазму клетки и попадая на тот или иной ферментативный «конвейер», включаются в различные про­цессы обмена. Основными процессами, характеризующими жиз­недеятельность дрожжей, являются ассимиляция и диссимиля­ция. При ассимиляции живой организм принимает питательные вещества и перерабатывает их в вещества, используемые для синтеза. Диссимиляция в противоположность ассимиляции пред­ставляет собой процесс преобразования и распада веществ в ор­ганизме, который сопровождается выделением энергии. Эта энер­гия используется в процессах синтеза и для поддержания жизни организма.

Дрожжи, развиваясь в сахарсодержащих питательных средах без доступа воздуха, осуществляют сбраживание глюкозы, да­вая этиловый спирт и С0₂. При доступе воздуха протекает про­цесс аэробного дыхания дрожжей, который сопровождается пол­ным окислением сахара до С0₂ и воды. Оба процесса являются экзотермическими, т. е. избыток энергии, не израсходованной на синтетические процессы, выделяется в виде тепла. При анаэроб­ном превращении глюкозы в дрожжевой клетке (Спиртовое бро­жение) выделяется энергия, в 22 раза меньшая, чем при полномокислении, так как в спирте удерживается значительная часть энергии.

Сбраживание глюкозы дрожжами — анаэробный процесс, хо­тя сами дрожжи — аэробные организмы. В анаэробных услови­ях брожение протекает очень интенсивно, но роста дрожжей поч­ти не наблюдается. При доступе воздуха брожение ослабевает и на смену приходит более или менее выраженное дыхание. Аэрация уменьшает потребление глюкозы, а также образование этанола и углекислого газа, но обеспечивает возможность рос­та дрожжей.

Приток воздуха к сбраживаемой среде приводит почти, к прекращению спиртового брожения. При этом дрожжи полу­чают необходимую для их развития и жизнедеятельности энер­гию путем аэробного дыхания, тратя сахар значительно эконом­нее, чем в аэробных условиях (при спиртовом брожении). По­давление спиртового брожения кислородом называют эффектом Пастера. По В. А. Энгельгардту, брожение тормозится дыханием в результате' выключения в аэробных условиях каких-то звеньев зимазного комплекса. Однако образование спирта не может прекратился полностью даже при обильном подводе воздуха.

ХИМИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ЭТАНОЛА ДРОЖЖАМИ

Спиртовое брожение представляет собой цепь ферментатив­ных процессов,.конечным результатом которых является распад гексозы с образованием спирта и С0₂ и доставка дрожжевой клетке той энергии, которая необходима для образования новых веществ, используемых для процессов жизнедеятельности, в том числе для роста и размножения. По химическому характеру спир­товое брожение — каталитический процесс, происходящий под действием биологических катализаторов — ферментов.

Современная теория спиртового брожения является резуль­татом работ многих ученых различных стран мира. Для выяс­нения процессов брожения большое значение имели работы вы­дающихся отечественных ученых: А. Н. Лебедева (1881—1938), С. П. Костычева (1877—1931), А. Е. Фаворского, Л. А. Иванова, В. А. Энгельгардта.

А. Н. Лебедев в 1911 г. опубликовал свои исследования по внеклеточному алкогольному брожению, впервые ^ дал схему спиртового брожения, указав, что одним из важнейших проме­жуточных продуктов спиртового брожения является диоксиаце-тон. Внеклеточное брожение как метод исследования сыграло большую роль в познании химизма спиртового брожения. Отде­ление собственно процессов брожения от процессов, связанных с развитием и размножением дрожжей, позволило расчленить распад углеводов в ходе брожения на отдельные последователь­ные этапы с определением промежуточных продуктов.

С. П. Костычев при помощи приема-перехватывания проме­жуточных продуктов брожения путем связывания их вводимы­ми извне веществами доказал, что последним из промежуточных продуктов спиртового брожения является уксусный альдегид, образующийся при декарбоксилировании пировиноградной кис­лоты. Схема химизма спиртового брожения, данная Костычевым, в значительной мере способствовала дальнейшему углубленному Диализу этого сложного процесса.

Классическими 'экспериментальными. исследованиями А. Е. Фаворского доказано, что распад сахара на спирт и С0₂ представляет собой ряд окислительно-восстановительных пре­вращений и что в этих условиях могут одновременно протекать реакции, ведущие к появлению изомерных соединений.

Л. А. Иванов, занимаясь исследованием процессов брожения и дыхания, а также превращения фосфора в растениях, впервые установил образование непрочных фосфорорганических соеди­нений при спиртовом брожении. Его открытие | имеет большое значение в изучении роли макроэргических (высокоэнергетиче­ских) связей фосфорных соединений для энергетики микроорга­низмов. Речь идет о богатых энергией ангидридных связях фос­форной кислоты в молекуле аденозинтрифосфата. После классического исследования Иванова последующее изучение химизма спиртового брожения было связано с выяс­нением роли фосфорных соединений. Так, английский ученый А. Гарден, изучая первые этапы распада сахара, показал, что глюкоза^ш ар диняется с фосфорной кислотой и образует при этом гексозофосфорные эфиры — гексозомонофосфат и гексозодифос-фат, который и подвергается дальнейшему расщеплению.

. Последующее расщепление гексозофосфорных эфиров, сопро­вождающееся разрывом шестичленной углеродной цепочки са­хара, природу образующихся при этом продуктов и их дальней­шее превращение изучил О. Мейергоф. Он расчленил и экспери­ментально воспроизвел важнейшие промежуточные реакции при спиртовом брожении, показав, что разрыв углеродной цепи гек­созы и дальнейшее превращение образовавшихся продуктов происходит не со свободными углеводами, а с их фосфорными эфирами и что фосфорная кислота отщепляется на более позд­них этапах процесса брожения.

Таким образом, постепенно выясняется механизм превраще­ния сахара в спирт и создается современная схема спиртового брожения. Этот сложный непрерывный процесс распада сахара катализируется разными ферментами с образованием 12 проме­жуточных продуктов. Начальной стадией спиртового брожения является образование -фосфорилированны'х Сахаров. Фосфорили-рование осуществляется при помощи ферментов и системы аде-ниловых кислот.