Биосинтез и редукция (восстановление) диацетила

Исходным метаболитом в синтезе диацетила является α-ацетолактат, который в зависимости от физико-химических условий среды и штаммовых особенностей дрожжей может с разной скоростью превращаться в валин и ацетоин. В виду того, что в процессе размножения дрожжей образуется большое количество α-ацетолактата, избыток его выделяется в бродящее сусло, где происходит оксидативное (в присутствии кислорода) декарбоксилирование α-ацетолактата в диацетил. Здесь следует обратить внимание на то, что образование диацетила из ацетолактата происходит не ферментативным путем (вне дрожжевой клетки). По мере снижения концентрации кислорода в бродящем сусле и уменьшения интенсивности размножения клеток, диацетил при участии фермента алкогольдегидрогеназы, локализованной в клеточной стенке дрожжей. превращается в ацетоин и далее в 2,3-бутандиол. Таким образом, процесс редукции диацетила связан с ферментативной деятельностью дрожжей, а следовательно, определяется концентрацией клеток при дображивании (созревании) пива.

Установлено, что максимальное количество диацетила образуется в экспоненциальной фазе роста дрожжей. В зависимости от технологии получения пива пик синтеза диацетила может приходиться на 2-5 сутки процесса главного брожения. Затем, при дображивании пива, происходит превращение диацетила сначала в ацетоин (при участии редуктазы дрожжей), а затем в 2,3-бутандиол. Критерием завершенности технологического процесса получения пива является восстановление диацетила до бутанди-ола - вещества, которое не достигает значений пороговой концентрации восприятия.

Влияние штаммовых особенностей дрожжей на синтез и редукцию диацетила

На образование диацетила влияют следующие штаммовые особенности дрожжей:

· скорость утилизации валина;

· активность алкогольдегидрогеназы;

· активность ацетогидроксикислоты-синтетазы;

· бродильная активность дрожжей;

· флокуляционная способность дрожжей.

Синтез и восстановление диацетила связаны с метаболизмом аминокислоты валина, которая образуется также, как и ацетоин и диацетил из α-ацетолактата. В свою очередь, содержание в клетках α-ацетолактата определяется скоростью протекания реакции пируват ->α-ацетолактат, которая зависит от активности фермента ацетогидроксикислоты-синтетазы. Предполагается, что валин ингибирует этот фермент и тем самым способствует снижению концентрации диацетила в пиве.

Синтез диацетила определяется бродильной активностью дрожжей: чем она выше, тем раньше накапливается диацетил в пиве и быстрее проходит его восстановление в бутандиол.

Главным показателем, характеризующим бродильную активность дрожжей, является степень сбраживания сусла, определяемая активностью ферментов, участвующих в диссимиляции Сахаров сусла (глюкозы, мальтозы, мальтотриозы). Также важны размеры клеток, тип флокуляции. Установлено, что чем раньше достигается максимальная концентрация диацетила, раньше наблюдается ферментативное восстановление дикето-на алкогольдегидрогеназой дрожжей. Для ускорения этого процесса необходимо сохранять определенный уровень диспергированных в среде дрожжей после сбраживания экстракта, для чего даже вводят клетки из ранних стадий брожения. Пылевидные дрожжи образуют в 2-3 раза больше диацетила, чем флокулирующие, но эти дрожжи также быстро осуществляют его редукцию, так как длительное время находятся в пиве во взвешенном состоянии.

Влияние технологических показателей ведения процесса на синтез диацетила и его редукцию

Из технологических показателей, влияющих на биосинтез диацетила и его редукцию, следует выделить:

· состав сусла;

· норму введения семенных дрожжей;

· температуру;

· содержание кислорода в сусле;

· режим дображивания.

Синтез и редукция диацетила также зависят от физиологического состояния дрожжей, их возраста, условий предшествующего культивирования и режимов хранения.

Органические кислоты

Органические кислоты, как кислоты цикла Кребса (лактат, цитрат, малат, ацетат), так и жирные кислоты (С₆-С₁₂) вызывают падение величины pH в процессе сбраживания сусла дрожжами. В отличие от кислот цикла Кребса, жирные кислоты вызывают появление дрожжевого вкуса и снижают пенообразование. По синтезу жирных кислот штаммы не значительно отличаются друг от друга. При использовании различных штаммов концентрация С₆-С₁₂ жирных кислот в пиве составляет 5,4-7,3 мг/л. При таких колебаниях концентрации жирных кислот изменения ценообразования и пеностойкости не наблюдается.