Механизмы флокуляции дрожжей
Ключевая роль в способности дрожжей флокулировать отводится маннано-белково-му комплексу, который образует поверхностный слой клеточной стенки. Уменьшение отношения маннана к белку (в среднем это отношение составляет 9/1-12/1) предшествует началу флокуляции.
Уменьшение содержания маннана к началу стационарной фазы, т. е. к тому моменту, когда наблюдается флокуляция дрожжей, приводит к повышению заряда клеток, что способствует образованию агломератов клеток. Обнаружено, что маннано-белковый комплекс более фосфорилирован у флокулирующих дрожжей, чем у не флокулирующих. При этом предполагается, что роль фосфатов наружного слоя клеточных стенок заключается в обеспечении достаточного электрического заряда клетки для притягивания ионов Са+2 и в последующем вовлечении их в комплексы. С образованием заряда связано и влияние белков на флокуляцию, так как карбоксильные группы аминокислот, входящих в белок, также образуют поверхностный заряд клеток.
В настоящее время выделяются три гипотезы, объясняющие флокуляцию дрожжевых клеток.
1-я гипотеза. Флокуляция дрожжей связана с образованием ионных связей между ионами Са+2 сусла и ионами СОО- группами белков двух соседних клеток. Кроме того, имеет место образование дополнительных водородных связей, стабилизирующих структуру.
2-я гипотеза. Флокуляция осуществляется путем перекрестного соединения ионов Са+2, содержащихся в сусле, с двумя фосфоманнановыми единицами соседних клеток. Водородные связи усиливают этот процесс.
Независимо от точек зрения точно доказано участие ионов Са+2 в процессе флоку-ляции. Никакие другие металлы (Ме+2) не могут заменить Са+2. Клетки флокулирую-щих дрожжей содержат ионов Са+2 в 2 раза больше, чем не флокулирующие.
3-я гипотеза. Гипотеза Калюжного отличается от двух предыдущих. Согласно мнению этого автора, клетки дрожжей окружены водной оболочкой и ионной сферой. Под воздействием дегидратирующих (водоотнимающих) веществ (в том числе спирта) клетки теряют водную оболочку, в результате уменьшается их ионная сфера и электрический заряд, а следовательно, уменьшается сила их отталкивания, т. е. создаются условия для флокуляции дрожжей.
Технологические факторы, определяющие флокуляцию дрожжей
Помимо генетических факторов на интенсивность и полноту флокуляции влияют факторы внешней среды. К ним относятся: состав сусла, количество и качество семенных дрожжей, физико-химические условия культивирования. Как правило, ранней флокуляции способствует несбалансированный состав сусла, а именно недостаток в нем факторов роста, аминного азота и низкая величина отношение Сахаров к несахарам. Процесс флокуляции ускоряется при увеличении нормы введения семенных дрожжей и низкой температуры ведения процесса брожения и дображивания. При повышении температуры до 20 °С и выше идет дефлокуляция дрожжей, которая вновь начинается при понижении температуры до 2-5°С. Интенсивность флокуляции дрожжей возрастает с уменьшением величины pH с 5,6 до 4,3-4,0. Дрожжи дефлокулируют при повышении величины pH (более 6) или при ее снижении (менее 3). Аэрация сусла перед сбраживанием либо оказывает слабое влияние на флокуляцию клеток, либо вообще не влияет на этот процесс.
Бродильная активность
Бродильная активность дрожжей - важный технологический признак дрожжей, так как определяет длительность главного брожения, физико-химические свойства пива, его биологическую стойкость. Она оценивается по таким показателям, как скорость потребления Сахаров, количество выделившегося при этом диоксида углерода, и величина конечной степени сбраживания сусла (метод определения КСС дан в приложении 8). По степени сбраживания все штаммы дрожжей делят на 3 группы: низкосбраживающие, среднесбраживающие и высокосбраживающие.
Скорость и степень сбраживания сусла связаны с активностью мальтозопермеазы, мальтотриозопермеазы, ос-глюкозидазы, ß-фруктофуранозидазы, алкогольдегидроге-назы - ферментов, участвующих в сбраживании Сахаров сусла. Существует тесная взаимосвязь между бродильной активностью и флокуляционной способностью дрожжей: чем выше степень флокуляции, тем позже достигается конечная степень сбраживания пива.
Для оценки штаммов все показатели, характеризующие их свойства, должны определяться в одинаковых условиях. К сожалению, таких сведений нет. Поэтому приводится сравнительная характеристика бродильных свойств дрожжей, полученная по двум методам; в первом случае для оценки выбран метод определения КСС сусла (табл. 7.3), во втором - бродильную активность оценивали по количеству диоксида углерода, выделившегося в процессе брожения (табл. 7.4). При сопоставлении данных, приведенных в табл. 7.3 и 7.4, можно придти к заключению, что среднесбраживающими дрожжами являются штаммы 776, 8а (М), S-Львовская, 44, 41, Р, 69. Высокую бродильную активность имеют дрожжи штаммов 11,129,145,148,34,199 и Н.
Таблица 7.3 Оценка бродильной активности штаммов низовых дрожжей по величине