Главная >> Статьи >> Книги >> Теория и практика виноделия >> Явления ингибирования дрожжей

Природные ингибиторы винограда и вин - Явления ингибирования дрожжей

Оглавление
Явления ингибирования дрожжей
Влияние спирта на активность дрожжей
Влияние сахаристости сусла
Вещества, ингибирующие дрожжи
Природные ингибиторы винограда и вин

Явления антибиоза и антагонизма

Открытие явления антагонизма между различными микроорганизмами было сделано до  появления антибиотиков. В начале XX в. было выполнено большое число наблюдений над дрожжами (Лебедев, 1900; Фернбах, 1909). Факт антагонизма дрожжей хорошо известен в практике процессов брожения. При неблагоприятных условиях, и особенно когда аэрация недостаточна, а температура слишком высока, дрожжи выделяют продукты, которые ингибируют ,их собственное развитие. Булар (1926) предложил на основе этого положения «способ, позволяющий останавливать, по желанию, брожение в любой момент» путем подогревания и последовательных обсеменений. Ж. Риберо-Гайон и сотрудники (1950) установили, что повторное брожение среды во многом зависит от условий, в которых развивалось первое брожение. Когда оно происходило в полном анаэробиозе или в присутствии повышенного содержания сахара, новый рост дрожжей в среде становился затрудненным.
Антагонизм дрожжей проявляется также и на других организмах, что подтверждается множеством экспериментальных данных. В ряде случаев сообщали, что удалось выделить из дрожжевых клеток активные вещества, например против плесеней или против грамположительных и грамотрицательных бактерий.
Кох (1953) изучал антибиотическую способность у 145 рас пивных, винных и хлебопекарных дрожжей методом зон ингибирования на питательных пластинах в отношении бактерий, ответственных за помутнение пива. Все расы дрожжей в большей или меньшей степени ингибируют развитие этих микроорганизмов, некоторые с очень большой интенсивностью. Эффект антибиоза был также констатирован в жидкой среде, и стерильный фильтрат был эффективным. Нагревание до 100° С разрушает активные вещества.
Авторы показали, что на развитие бактерий яблочно-молочного брожения влияет природа дрожжей, на которых проводится спиртовое брожение. Некоторые виды дрожжей, по-видимому, способствуют ему, другие же, наоборот, задерживают или затрудняют его (см. гл. 12, раздел «Антагонизм дрожжи — бактерии»).
Буадрон (1969) детальным образом исследовал поведение смешанных культур дрожжей и бактерий молочнокислого брожения, выделенных из вина.
В бродящей среде количество дрожжевых клеток всегда меньше, если они развиваются в присутствии бактерий; в смешанной культуре численность дрожжей бывает в 2—10 раз меньше, чем в чистой. Похоже, что неблагоприятное влияние бактерий больше сказывается на росте дрожжей, чем на брожении.
Что касается развития бактерий, которое вначале облегчается присутствием дрожжей, то в дальнейшем оно быстро ингибируется образующимся спиртом.
Антагонизм между дрожжами и бактериями получил различные объяснения: 1) эффект соперничества за сахар и другие питательные вещества, в частности азотистые. Например, некоторые аминокислоты быстро поглощаются в смешанных культурах; 2) бактерии поглощают пировиноградную кислоту и свободный ацетальдегид бродящей среды. Эти вторичные продукты являются активаторами спиртового брожения; 3) бактерии образуют вещества, которые подавляют дрожжи. Эти вещества термостойки, они проходят через ультрафильтры; 4) орнитин, высвобожденный бактериями, затрудняет размножение дрожжей и тормозит спиртовое брожение.

Эффект антибиотической активности культур Botrytis cinerea на дрожжи

Изменения сброженного caxapа и числа дрожжей при брожении сусла из винограда, пораженного Botrytis cinerea, по сравнению с суслом из здорового винограда


Сусло

Показатели

Продолжительность брожения, дни

Количество ос 1 а точного сахара через 1 мес, г

5

7

12

Здоровое

Сброженный сахар, Г/л

116

158

194

3,4

 

Количество дрожжей, тыс./мм3

52

58

60

Плесневое

Сброженный сахар, г/л

8

29

123

5,4

 

Количество дрожжей, тыс./мм3

3

25

40

Плесневое с подогревом

Сброженный сахар, г/л

100

142

173

4,6

до 120° С

Количество дрожжей, тыс./мм3

49

51

Плесневое+

Сброженный сахар, г/л

108

150

192

. 2,5

+ 50 мг/л S02

Количество дрожжей, тыс./мм3

50

56

58

Сусло из пораженного благородной плесенью винограда, богатое восстанавливающими сахарами, обычно сбраживается трудно. Этот факт установлен уже давно. Объясняли его обеднением в питательных веществах, например в аммиачном азоте. Чтобы изучить эти трудности брожения, С. Лафуркад (1955), Риберо-Гайон и сотрудники (1955) оперировали чистыми культурами Botrytis cinerea на виноградном сусле. В опыте, когда брожение здорового сусла заканчивалось через 12 дней при 60 000 дрожжевых клеток на 1 мм3, в плесневом сусле к этому же времени остается половина несброженного сахара, а популяция составляет лишь 39 000 клеток.
Если в сусле восстановить вещества, которые у него могли быть взяты и могли бы действовать на дрожжи (аммиак, аспарагин, тиамин и т. д.), ход брожения не улучшается, лишь немного более эффективен и грибковый экстракт из Aspergillus или из Botrytis.
Действие нагревания весьма эффективно. Достаточно продолжительное нагревание при 120° С плесневого сусла заметно повышает скорость брожения и рост дрожжей. Таким образом, следует допустить, что запаздывание брожения такого сусла связано с присутствием веществ, которые большей частью разлагаются при высокой температуре (табл. 9.4).
Примечательно действие на плесневой виноград сернистого ангидрида в слабых дозах. Добавление 50 мг/л SO2 в здоровое сусло практически не вносит никаких изменений в брожение, тогда как внесение такого же количества в плесневое сусло ускоряет ход брожения в такой степени, что оно становится похожим на брожение здорового сусла. Кроме того, сильно возрастает популяция дрожжей.
Таким образом, установлено присутствие в сусле из винограда, пораженного Botrytis, противодрожжевых антибиотических веществ, большей частью разрушаемых сернистым ангидридом и длительным нагреванием при 120° С. Авторы назвали эти ингибирующие вещества, еще не получившие точного определения, «ботритицином».

Разделение ботритицина

Когда плесневое сусло спиртуют до 70 или 80% об., образуется обильный осадок, который можно через 4—5 дней покоя собрать путем центрифугирования, промыть в спирте и осушить стенанием. Добавленный в равный объем здорового сусла, этот экстракт вызывает сильное ингибирование (рис. 9.1). При больших добавлениях брожения не происходит вообще.
Экстракт помимо того, что он содержит антибиотическое вещество, насыщен веществами не растворяющимися в спирте (полисахариды, пектины, белки и т. д.). Если таким же путем обработать сусло, приготовленное из здорового винограда, то также отмечают, что полученный экстракт способен задерживать брожение другого здорового сусла, хотя и в меньшей степени. Таким образом, здоровый виноград содержит в себе самом наряду с веществами, способствующими развитию дрожжей и активирующими спиртовое брожение, вещества, которые наоборот, затрудняют рост дрожжей и вызывают задержку брожения. Этими явлениями можно объяснить различия в степени сбраживаемости виноградного сусла, наблюдаемые в практике виноделия. Совершенно точно, что в живой клетке рядом друг с другом находятся ускорители и ингибиторы в непрерывно изменяющихся концентрациях (Бастэн, 1954).

Обнаружение ботритицина по кривым брожения сусел
Рис, 9.1. Обнаружение ботритицина по кривым брожения сусел, обогащенных флоккулянтами культур Botrytis cinerea:
1 — контрольное сусло; 2—сусло + флоккулянт плесневого сусла; 3 — сусло+флоккулянт мицелия; 4 — плесневое сусло.
1 — контрольное сусло; 2— ботритицин, обработанный углем; 3—ботритицин+SО2; 4 — ботритицин.

Ботритицин выпадает количественно в среде, содержащей 80% и лишь частично 70% спирта. Установлено, что антибиотическая способность водного препарата быстро разрушается при обычной температуре под действием ферхментов среды, тогда как она сохраняется при нагревании препарата до 100° С. Следовательно, целесообразно до проведения всех других операций быстро довести плесневое сусло и водный экстракт мицелия до этой температуры с целью их стабилизации.
Обработка углем лишает почти полностью плесневое сусло его ингибирующей способности (рис. 9.2).
После систематического исследования была принята следующая методика: плесневое сусло, стабилизированное при 100° С, доводили до рН 3,5— 4,0, взбалтывали и оставляли в контакте с порошком активированного угля из расчета 30 г/л на 1—2 дня, возможно чаще перемешивая жидкость; затем уголь собирали путем центрифугирования, хорошо отломали и приводили в состояние суспензии в фосфатном растворе, приведенном к рН 9,0; после смешивания собирали элюат центрифугированием и осаждали 80%-ным спиртом. Такой экстракт обладает сильным ингибирующим действием на дрожжи.
Фиксация ботритицина активированным углем
Рис. 9.2. Фиксация ботритицина активированным углем и разрушение ботритицина сернистым ангидридом:

Условия продуктивности и эффективности ботритицина
После опытов на различных культурах Botrytis cinerea оказалось, что наиболее благоприятной средой для образования ботритицина являйся виноградное сусло. Влияние рН значительно. Botrytis cinerea дает максимум ингибирующих веществ при рН около 3,0—3,5. При рН выше 4,0 образование их идет слабо. Эти вещества находятся одновременно и в питательной среде, и в мицелии.
Концентрация ботритицина в питательной среде достигает максимума в момент появления конидий. В дальнейшем она быстро понижается в культуре в результате меньшего воспроизводства и разложения ранее образованного вещества. Содержание антибиотика в мицелии также возрастает до образования конидий.
Отмечено, что обычно рН мало влияет на спиртовое брожение сусла; зато оно оказывает заметное действие на активность ботритицина. Оно значительно сильнее, когда рН выше. Таким образом, ботритицин, который в первую очередь образуется в питательных средах с низким рН и экстрагируется также в кислой среде, сильнее действует на дрожжи при несколько повышенном рН.
Наконец, производство антидрожжевых веществ является свойством и некоторых других плесеней (Aspergillus, Penicillium), однако Botrytis откосится к таким, которые выделяют ингибиторы в наибольшей степени.
Милисавлевич (1954) исследовал производство патулина плесневыми грибками Penicillium notatum.
Но в действительности нет никакой возможности практического использования ботритицина из-за того, что он разрушается сернистым ангидридом, применяемым при производстве вин. По этой же причине ботритицин не находят в винах, выработанных из плесневого винограда.
В зрелом винограде и в его сусле содержатся, с одной стороны, вещества, необходимые для размножения дрожжей, намного усиливающих эффективность их действия, а с другой — вещества, которые тормозят их рост, вплоть до полного его прекращения. Виноград, пораженный плесенью Botrytis cinerea, содержит особенно много веществ, принадлежащих к этим двум категориям. Однако они отличны от тех, которые находятся в зрелом винограде. Эти наблюдения объясняют некоторые пока еще неясные аспекты процесса брожения, относительно скорости его протекания на практике. В зависимости от соответствующих концентраций этих природных активаторов и ингибиторов брожение сусла может ускоряться, si повторное брожение вина облегчаться или же брожение может замедляться, становиться трудным или неполным, а полученные из них вина могут стать относительно стабильными в отношении дображивания остаточных сахаров.
Мы еще не знаем ни природы этих веществ, ни точных условий, в которых природные активаторы берут верх над ингибиторами. Можно считать, что полное и надежное брожение в желаемые сроки и получение вин, биологически стабильных как в отношении дрожжей повторного брожения, так и болезнетворных бактерий, будет рано или позд- но освоено, не прибегая ни к каким искусственным добавлениям. Следует подчеркнуть, что природа дает нам в винограде, который содержит одновременно и стимулянты, и ингибиторы, средства для того, чтобы прекрасно реализовать его превращение в биологически стабильный продукт.
Выработку антибиотического вещества грибом Botrytis cinerea оспаривает Диттрих (1964),  который не наблюдал в сусле из плесневого винограда с немецких виноградников или в их спиртовом экстракте какого-либо ингибирующего эффекта. Однако первые наблюдения авторов были легко воспроизведены на урожаях 1971 и 1972 гг. в Сотерне. Кроме того, Каталано (1962) констатировал присутствие природных ингибиторов дрожжей в полусброженных суслах и в винах в процессе опытов по поглощению их углем и путем экстракции.

Метки: вино |


 
< Факторы роста дрожжей и активаторы брожения   Морфология, систематика, экология молочнокислых бактерий вина >
Искать по сайту:
или внутренним поиском:

Translator

Наверх