Производство пива

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ»

Контрольная работа по дисциплине

Теоретические основы биотехнологии

На тему:

Производство пива

Екатеринбург

2009

Оглавление

Краткая характеристика продукта

Тип метаболита. График роста культуры

Продуценты. Классификация продуцентов, морфологические, цитологические и физиологические свойства

Схема биосинтеза

Описание процесса биосинтеза. Аппаратурная блок-схема

Выделение и химическая очистка

Активаторы и ингибиторы процесса биосинтеза

Возможности генной инженерии

Технологические усовершенствования в процессе

Выход продукта при использовании разных продуцентов или питательных сред

Список литературы

1. Краткая характеристика продукта

Пиво представляет собой игристый, освежающий напиток с характерным хмелевым ароматом и приятным горьковатым вкусом. Вследствие насыщенности углекислым газом и содержания небольшого количества этилового спирта пиво не только утоляет жажду, но и повышает общий тонус организма человека. Являясь хорошим эмульгатором пищи, оно способствует более правильному обмену веществ и повышению усвояемости пищи. К тому же, экстракт пива весьма легко и полно усваивается организмом.

Популярность этого пенного напитка в России очень велика и увеличивается ежегодно. Даже правительство озаботилось данной ситуацией и принимает ряд мер для сокращения рекламы и ограничение его потребления в общественных местах. Однако в объемах потребления на душу населения мы еще очень далеки от других стран и занимаем почетное 23-е место в мировом рейтинге с 50-ю литрами в год на человека. В Чехии (1-е место) потребляют около 158 л, а средний уровень (среди стран, активных потребителей) составляет 79 л. А вот Китай оказался на последнем месте с 23 л на душу населения, зато первый по производству, а Россия среди производителей на 6-м месте с более чем троекратным отставанием от того же Китая.

Объясняется эта ситуация достаточно просто. Потребление пива, в некоторой степени, отражает экономическое состояние страны и в европейских государствах считается хорошей альтернативой более крепким напиткам. России до Европы еще пока далеко, поэтому многие предпочитают более дешевые и «проверенные средства».



Рис. 1. Доля потребления пива в России

Пиво вырабатывают трех типов:

светлое с экстрактивностью начального сусла от 8 до 23 % и цветом 0,4-1,5 ц. ед. (цветовая единица -- это единица цвета пива, соответствующая цвету раствора, состоящего из 100 см3 воды и 1 см3 раствора йода концентрацией 0,1 моль/дм3);

полутемное с экстрактивностью начального сусла от 11 до 23 % и цветом 1,6-3,5 ц. ед.;

темное с экстрактивностью начального сусла от 11 до 23 % и цветом 3,6 ц. ед. и более.

По способу обработки пиво подразделяют на непастеризованное и пастеризованное.

В зависимости от вида применяемых дрожжей пиво бывает низового и верхового брожения. К пиву верхового брожения относится пиво «Бархатное».

Около 90 % производимого пива низового брожения приходится на светлые сорта, для которых характерны тонкий, слабовыраженный солодовый вкус, хмелевой аромат и ярко выраженная хмелевая горечь. Их готовят из светлого пивоваренного солода с добавкой несоложеных материалов (ячменя, рисовой сечки, обезжиренной кукурузной муки, сахара), воды, хмеля или хмелевых препаратов. Типичные представители светлого пива: «Балтика», «Ярпиво», «Клинское», «Эффест пилзнер», «Жигулевское», «Московское», «Рижское», «Невское».

При производстве темных сортов пива используются специальные сорта солода (темный, карамельный и др.). Поэтому темное пиво имеет солодово-карамельный сладковатый вкус, менее выраженную хмелевую горечь и более интенсивную окраску по сравнению со светлыми сортами. К темному пиву относятся «Бархатное», «Украинское», «Мартовское», «Портер» и др. Невозможно один какой-нибудь сорт пива, превосходящий по вкусу и аромату другие сорта. Каждый сорт имеет своего потребителя.

В последнее время повысился спрос на пиво с низким содержанием спирта, особенно в странах, где оно является традиционным, широко распространенным напитком.

Качество пива оценивают по органолептическим и физико-химическим показателям.

В зависимости от экстрактивности объемная доля спирта в светлом пиве не менее 2,8-9,4 %, в полутемном и темном -- 3,9- 9,4 %.

Во всех типах пива массовая доля диоксида углерода должна быть не менее 0,33 %, высота пены -- не менее 30 мм, пеностойкость -- не менее 2 мин; стойкость непастеризованного пива -- не менее 8 сут, пастеризованного и обеспложенного -- не менее 30 сут. Энергетическая ценность 30-85 ккал в 100 г пива в зависимости от экстрактивности начального сусла.

По органолептическим показателям пиво должно соответствовать требованиям ГОСТ Р 51174-98, указанным в таблице 1.

Таблица 1. Органолептические показатели пива

Наименование	Тип пива
показателя	светлое	полутемное	темное
Прозрачность	Прозрачная жидкость без осадка и посторонних включений
Аромат и вкус	Чистый вкус и аромат сброженного солодового напитка с хмелевыми горечью и ароматом без посторонних запахов и привкусов
	Соответствующие типу пива	Солодовый вкус с привкусом карамельного солода, соответствующий типу пива	Полный солодовый вкус с выраженным привкусом карамельного или жженого со- лода, соответствующий типу пива
	В пиве с экстрактивностью начального сусла 15 % и выше должен присутствовать винный привкус

Кислотность пива зависит от экстрактивности сусла и колеблется от 1 до 5 к. ед. (кислотная единица -- это единица кислотности пива, эквивалентная 1 см3 раствора гидроксида натрия концентрацией 1 моль/дм3 на 100 см3 пива).

Органолептическую оценку пива осуществляют по 25-балловой системе. При этом пиво, получившее суммарный балл 22-25, имеет оценку «отлично»; 19-21 -- «хорошо»; 13-18 -- «удовлетворительно» и 12 и менее баллов -- «неудовлетворительно» (таблица 2).

Пена - это дисперсная система, в которой дисперсной фазой является углекислый газ, а дисперсионной средой - водно-спиртовый раствор экстрактивных веществ.

Таблица 2. Балловая оценка качества пива

Наименование показателя	Отлично	Хорошо	Удовлетворительно	Неудовлетворительно
Прозрачность	3	2	1	0
Цвет	3	2	1	0
Вкус	5	4	3	2
Хмелевая горечь	5	4	3	2
Аромат	4	3	2	1
Пенообразование	5	4	3	2
Для пива в бутылках
Высота пены, мм, не менее	40	30	25	Менее 30
Стойкость, мин, не менее	4	3	2	Менее 2
Для пива в бочках (автоцистернах)
Высота пены, мм, не менее	35	25	15	Менее 15
Стойкость, мин, не менее	3,5	2,5	1,5	Менее 1,5

Состав пива колеблется в довольно широком диапазоне в зависимости от состава зернового сырья, от экстрактивности исходного сусла и от степени сбраживания. Влияние на качество пива оказывают, прежде всего, основные продукты спиртового брожения, т.е. этиловый спирт и углекислый газ.

В зависимости от концентрации начального сусла и степени его сбраживания пиво содержит 86-91 % воды, 3-10 % несброженного экстракта, 1,5-6 % этилового спирта (по массе) и до 0,4 % углекислоты.

Основу экстракта составляют углеводы (4,8-8,3 %), азотосодержащие вещества, главным образом, белок (0,6-1,1 %), зола (0,2-0,4 %) и органические кислоты (0,15-0,3 %). Углеводы экстракта представлены мальтодекстринами (3-3,6 %), сахарами - мальтозой, глюкозой, фруктозой (1,2-1,6 %) и несбраживаемыми пентозами.

Из азотистых соединений, помимо белка, в пиве находятся альбумозы, пептоны, аминокислоты, амиды, аммиачные соединения. В составе органических кислот наряду с преобладающей молочной кислотой идентифицированы уксусная, янтарная, яблочная и щавелевая. На вкусовых свойствах пива сказываются содержащиеся в экстракте дубильные и горькие вещества хмеля, меланоидины и глицерин (0,2 %).

Пиво содержит витамины и минеральные вещества. В 1 л пива, полученного из сусла 10 %-ной концентрации, содержится тиамина 20-50, рибофлавина 340-560 и никотиновой кислоты 5800-9000 мкг. Тиамина много находится в солоде и сусле, но он адсорбируется дрожжами. Рибофлавин встречается в количестве 1-2 мкг на 1 г ячменя, а при солодоращении его содержание удваивается, и это количество витамина сохраняется в пиве. Эти витамины содержатся также в других пищевых продуктах. Правда витамин В1 встречается реже. Богатейшим источником этого витамина являются дрожжи. Поэтому и предложено много способов обогащения пива витамином В1, извлеченным из дрожжей.

Неорганические вещества, 2-3 % которых содержится в солоде, также влияют на вкусовые качества пива. Наиважнейшие из них - фосфаты, образующиеся из фитина под воздействием фосфотаз.

Содержание алкоголя в зависимости от сорта пива колеблется от 2,8 до 7 % по массе. В некоторых, в основном зарубежных, сортах пива, полученных сбраживанием сусла 7 %-ной концентрации содержание алкоголя находится в пределах 1,8-2,2 мас. %.

Содержание этилового спирта (этанола) оказывает решающее влияние на качество пива и зависит у каждого вида (концентрация начального сусла) пива от степени сбраживания. Спирт является важным вкусовым компонентом, повышающим полноту вкуса. Одновременно он повышает также биологическую стойкость пива тем, что тормозит развитие некоторых видов бактерий.

Темное пиво менее сброжено и поэтому имеет более низкое содержание спирта.

К особым компонентам пива можно отнести диацетил. Он образуется в пиве, с одной стороны, при главном брожении как побочный продукт. Отрицательное влияние на вкус приписывают главным образом диацетилу и ацетоину.

Из летучих органических кислот была обнаружена уксусная кислота (около 130 мг/л) и муравьиная (около 20 мг/л).

Значительная часть экстрактивных веществ пива находится в коллоидном состоянии, обусловливая полноту вкуса. Количество и устойчивость пены, образуемой углекислотой, зависит от состава экстракта и главным образом от содержания в нем поверхностно-активных веществ - белков, альбумоз, хмелевых смол и кислот, высших спиртов, сложных эфиров, гуммиобразных соединений.

Экстрактивность пива в зависимости от концентрации начального сусла и степени сбраживания колеблется от 3 до 10 %. Экстракт пива представляет собой остаток несброженных веществ плюс некоторое количество органических веществ, перешедших в пиво из дрожжей во время главного брожения и дображивания.

В зависимости от вида пива (экстрактивность исходного сусла) и степени сбраживания готовое пиво содержит от 2,5 до 5 % экстрактивных веществ, среди которых преобладают сахариды (80-85 %). Следующими компонентами являются в порядке замещения азотистые вещества (от 6 до 9 %), глицерин (5-7 %), минеральные вещества (3-4 %), горькие вещества, дубильные и красящие вещества (2-3 %), органические (нелетучие) кислоты (0,7-1 %) и незначительное количество витаминов.

Значительную часть экстракта (около 8-10 %) представляют азотистые вещества: белки, альбумозы, пептоны, амиды, аминокислоты, аммиачные соли. Их содержание в экстракте очень колеблется. Они распределяются по отдельным группам примерно следующим образом (в %): белков 20-30, альбумоз и пептонов 40-50 и конечных продуктов расщепления (полипептидов, аминокислот, аммиачного азота) 20-30.

Следующим компонентом экстракта пива являются горькие вещества. Они получаются из хмеля и только небольшое количество их происходит из солодовой оболочки. Определенное значение имеет процесс варки с хмелем, интенсивность кипячения и рН сусла.

Экстракт пива содержит ряд органических нелетучих кислот. Образовавшиеся в солоде и перешедшие в сусло органические кислоты - уксусная, пропионовая, виннокаменная, щавелевая, молочная и другие - повышают буферность и придают мягкий, легкий, кисловатый вкус, который не должен сильно выделятся.

Химический состав пива зависит главным образом от концентрации начального сусла, величина которого для каждого сорта пива устанавливается стандартом.

Наряду с химическим составом нужно учитывать и физико-химическое состояние составных веществ пива, которое для многих его свойств имеет решающее значение.

Декстрины, пентозаны, сложные азотистые вещества, хмелевые смолы, дубильные и красящие вещества находятся в коллоидном состоянии и имеют электрический заряд. Вкус, полнота вкуса, пенистость и стойкость пива зависят большей частью от величины или состава этих мицелл. Минеральные вещества и кислоты находятся в пиве большей частью в виде ионов, которые адсорбируются на коллоидах и оказывают влияние на их электрический заряд и гидратацию. В этом отношении Н+-ионы играют очень важную роль.

2. Тип метаболита. График роста культуры

Дрожжи подвергаются спиртовому брожению. В отсутствии кислорода они способны сбраживать углеводы до этанола и углекислоты - вторичные метаболиты:

Рис. 2. График роста культуры

латентная фаза (или индуктивная). В этой фазе, называемой также фазой разбега, происходит активация обмена веществ. Длительность этой фазы сильно варьируется. Она зависит от вида микроорганизма, возраста культуры и от условий выращивания. Эта фаза, называемая также лак-фаза, заканчивается с началом деления клеток.

фаза ускорения. В этой фазе, примыкающей к латентной, скорость деления клеток возрастает с ускорением.

экспоненциальная фаза. В этой фазе экспоненциального или логарифмического размножения, для краткости называемой лог-фазой, скорость размножения постоянна и максимальна. Время генерации, то есть отрезок времени, за которое число клеток удваивается, достигает в этой фазе своего минимума. Для дрожжей в типичных для пивоварения условиях размножения он составляет несколько часов.

фаза замедления. В результате действия различных факторов - например, объединения субстрата питательными веществами или насыщения тормозящими рост продуктами обмена веществ - лог-фаза ограничена по времени и переходит в фазу замедления с убывающей скоростью размножения.

стационарная фаза. В заключительной стационарной фазе число микроорганизмов остается постоянным, устанавливается равновесие между числом вновь образующихся и отмирающих клеток.

фаза отмирания. В этой последней фазе число погибающих клеток превышает число образующихся путем размножения, и общее число клеток сокращается.

Первая стадия брожения, характеризующаяся образованием на поверхности сусла нежно-белой пены, называется забелом. Через 15-20 ч после задачи дрожжей появляются первые признаки брожения. Становится заметным выделение углекислоты и появление нежно-белых пузырьков пены. Сначала пузырьки пены появляются по краям сусла. У стенок бродильного чана образуется валик белой пены. Затем постепенно вся поверхность сусла затягивается равномерным слоем белой пены. К концу первой стадии брожения в пене начинают появляться незначительные выделения хмелевых смол и белковых веществ. Экстрактивность сусла снижается с 0,2 до 0,5 % в сутки.

Начальная стадия брожения продолжается 1-1,5 сут. и характеризуется главным образом размножением дрожжей.

Вторая стадия брожения - это период низких завитков. Выделение пузырьков углекислоты становится более интенсивным, что обусловлено полноценностью питательной среды для дрожжевых клеток. Стадия характеризуется образованием густой, белой, компактной, поднимающейся пены, которая по внешнему виду представляет собой завитки красивой формы. За счет усиленного выделения хмелевых смол завитки окрашиваются в желто-коричневый цвет.

Продолжительность стадии 2-3 сут. Экстрактивность сусла также понижается на 0,5-1,0 % в сутки.

Третья стадия, называемая стадией высоких завитков, характеризуется наибольшей интенсивностью брожения. Спиртовое брожение сахаров приводит к повышению температуры сбраживаемой среды, так как при сбраживании 1 кг сахара выделяется 628 кДж тепла. В результате на 4-е или 5-е сутки пенообразование усиливается. Пена становится рыхлой, сильно поднимается вверх, и завитки достигают наибольшей величины. Поверхность пены приобретает характерный коричневый цвет. Убыль экстракта в сутки достигает 1-1,5 %. Стадия продолжается 3-4 сут.

Четвертая стадия -- стадия опадания завитков -- характеризуется постепенным опаданием пены, хлопьеобразованием дрожжей, исчезновением завитков, в результате чего поверхность сусла покрывается тонким слоем коричневой пены, называемой покрышкой или декой. Опадание завитков продолжается двое суток. Экстрактивность сбраживаемого сусла понижается на 0,5-0,2 % в сутки. Оседание дрожжей приводит к прекращению брожения и осветлению пива. Процесс главного брожения считается законченным. Полученный к концу этой стадии продукт называют молодым пивом.

Для поддержания температуры на оптимальном уровне внутри бродильных аппаратов имеются стационарные или переносные змеевики, через которые пропускают холодную воду (0,5-1 оС) или рассол.

3. Продуценты. Классификация продуцентов. Морфологические, цитологические и физиологические свойства

Возбудителями брожения являются дрожжи - одноклеточные микроорганизмы растительного происхождения. В производстве пива пивоварении используются эукариотные дрожжи верхового брожения Saccaromyces cerevisiae и низового брожения Saccaromyces carlsbergensis.

Наиболее распространенный способ размножения дрожжей -- почкование. Дрожжи -- аэробы со сформированным аппаратом дыхания, но в анаэробных условиях получают энергию за счет субстратного фосфорилирования. Конструктивный метаболизм дрожжей основан на их хорошо развитых биосинтетических способностях. Есть виды дрожжей, развивающиеся на простых синтетических средах; эти дрожжи способны синтезировать все необходимые им сложные органические соединения. Существуют виды, нуждающиеся в определенных витаминах группы В. Добавление к питательной среде веществ, содержащих комплекс витаминов, аминокислот, сахаров приводит, как правило, к заметному стимулированию роста дрожжей.

Дрожжи верхового брожения в конце брожения поднимаются на поверхность. Для них характерно взвешенное в сусле состояние. Поэтому их называют пылевидными. Дрожжи низового брожения после брожения оседают на дно танка плотным слоем. В сусле они собираются в виде хлопьев, поэтому их называют хлопьевидными. Эта способность дрожжей имеет важное практическое значение -- быстро осветляется пиво и появляется возможность собирать дрожжи из бродильных танков и многократно их использовать.

По степени сбраживания дрожжи делятся на высоко- и низко-сбраживающие.

В пивоварении пива наибольшее распространение получили штаммы низовых дрожжей: 776, 11, 41, 44, 8а (М) Н, 37 и др.

Штамм 776 -- дрожжи среднесбраживающие. Хорошо осветляют сусло, образуют плотный осадок. К качеству сырья нетребовательны.

Штаммы 11, Н -- дрожжи сильно- и быстросбраживающие. К качеству сырья неприхотливы. Флокуляционная способность хорошая. Вкус пива полный.

Штаммы 41, 44 -- дрожжи среднесбраживающие. Способность к агглютинации хорошая. Вкус пива чистый, мягкий.

Штамм 8а (М) -- дрожжи сильносбраживающие. Флокуляционная способность хорошая. Вкус пива чистый, мягкий.

Для отдельных сортов темного пива применяются специальные расы дрожжей верхового брожения.

Дрожжи должны отвечать следующим требованиям: иметь высокую бродильную активность, хорошо образовывать хлопья и осветлять пиво в процессе брожения, придавать пиву чистый вкус и приятный аромат.

Таблица 3. Основные группы продуцентов

Группа продуцентов	t, 0C	рН
Дрожжи Saccharomyces, Kluyveromyces, Candida, Pichia	30-35	4,5-5,5
Мезофильные бактерии Zymomonas mobilis	30-35	6,0-7,0
Термофильные бактерии Сlostridium thermosaccharo-lyticum; Thermoanaerobacter ethanolicus; Bacillus stearothermophiles	55-70	6,0-7,0
Мицелиальные грибы Paecylomyces 71; Asp.niger	30-37	2,2-7,0

Субстраты, ассимилируемые различными возбудителями спиртового брожения, весьма разнообразны. Дрожжи рода Saccharomyces сбраживают глюкозу, фруктозу, маннозу, мальтозу; дрожжи рода Kluyveromyces - лактозу и галактозу; отдельные виды Candida и Pichia способны ассимилировать пентозы, в первую очередь, D-ксилозу; мицелиальные грибы утилизируют широкий спектр гексоз и пентоз.

Дрожжи являются одноклеточным микроорганизмами, которые могут получать свою энергию:

в присутствии кислорода (анаэробно) путем дыхания;

в отсутствии кислорода (анаэробно) путем брожения.

Дрожжи применяют в пивоварении в виде густой массы, состоящей из миллиардов дрожжевых клеток, существующих независимо друг от друга. Эти клетки имеют форму от овальной до круглой, длиной - от 8 до 10 мкм и ширину - от 5 до 7 мкм.

Дрожжевая клетка состоит примерно на 75% из воды. Сухое вещество имеет состав, изменяющийся в определенных пределах, а именно:

белковые вещества: от 40 до 60%;

углеводы: от 25 до 35%;

жиры (липиды): от 4 до 7%;

минеральные вещества: от 6 до 9%.

Минеральные вещества состоят из (на 100г СВ, приблизительно):

2000 мг фосфатов;

2400 мг калия;

200 мг натрия;

20 мг кальция;

2 мг магния;

7 мг цинка и следов железа, марганца и меди.

Кроме того, дрожжи содержат ряд витаминов, среди которых:

тиамин () 8 - 15 мг на 100 г СВ дрожжей;

рибофлавин 2 - 8 мг;

никотиновая кислота 30 - 100 мг;

фолиевая кислота 2 - 10 мг;

пантотеновая кислота 2 - 20 мг;

пиридоксин 3 - 10 мг;

биотин 0,1 - 1 мг.

Рис.3. Дрожжевая клетка:

1 - цитоплазма; 2 - клеточная стенка; 3 - клеточная мембрана; 4 - почечный рубец; 5 - митохондрии; 6 - вакуоль; 7 - полиметафосфатная гранула; 8 - липидная гранула; 9 - эндоплазматическая сеть; 10 - клеточное ядро (нуклеус); 11 - мембрана ядра; 12 - ядрышко

Каждая дрожжевая клетка (рис. 3) состоит из клеточной плазмы (цитоплазма, цитозол) (1), которая окружена клеточной мембраной (3) и в которой находится органелл, обеспечивающих реакции обмена веществ. При этом важнейшей органеллой является, естественно, клеточное ядро (нуклеус) - управляющий центр клетки (10). Оно окружено двойной пористой мембраной ядра, замкнутой, но пористой.

Ядро клетки содержит основное вещество (плазму), матрицу ядра и хромосомы. В них каждая клетка хранит свой структурный план, закодированный форме генов. В ядре клетки размещено также ядрышко (12), состоящее из рибонуклеиновой кислоты.

Дрожжевая клетка содержит большое количество митохондрий (5). Митохондрии получают пируват, образующийся в цитоплазме, и разлагают его в процессе дыхания на углекислый газ и воду при сложных ступенчатых превращений. При этом образуются аденозинтрифосфат (АТФ) и аденозиндифосфат (АДФ).

Шероховатая эндоплазматическая сеть (ЭС) (9) служит для синтеза протеина, эндоплазматическая сеть синтезирует липиды и отвечает за процессы освобождения от ядовитых веществ.

Цитоплазма (цитозол), занимающая более 50% объема клетки, является важнейшей частью ее внутреннего содержимого. Это центральное реакционное пространство клетки, в котором располагается большинство путей обмена веществ при расщеплении питательных компонентов и при построении собственных элементов клетки. Весь промежуточный обмен веществ - гликолиз, синтез жирных кислот, биосинтез протеинов и многое другое протекает здесь.

Дрожжи обладают следующими морфологическими свойства:

Дрожжи верхового и низового брожения можно отличить под микроскопом по картинке их почкования. Дрожжи низового брожения представляют собой почти исключительно отдельные клетки или их пары, тогда как дрожжи верхового брожения образуют почечные сообщества. У дрожжей верхового брожения материнская и дочерняя клетки, как правило, долго между собой связаны, благодаря чему образуются разветвленные сообщества клеток. У дрожжей низового брожения материнские и дочерние клетки после размножения отделяются друг от друга. Форма же клеток у тех и других дрожжей одинакова.

Физиологическими свойствами являются следующие:

Низовые дрожжи со своим набором ферментов могут полностью перерабатывать рафиназу, а верховые дрожжи сбраживают трисахарид лишь на 1/3. Низовые дрожжи в основном используют обмен веществ путем брожения, верховые дрожжи отличаются выраженным обменом веществ путем дыхания. Вследствие чего после брожения прирост биомассы у верховых дрожжей больше, чем низовых. Низовые дрожжи ограниченно способны образовывать аскопоры - по сравнению с верховыми они образуют споры реже, а спорообразование продолжается дольше.

4. Схема биосинтеза

Крахмал



5. Описание процесса биосинтеза. Аппаратурная блок-схема

Процесс биосинтеза происходит в несколько этапов:

затирание солода

сбраживание пивного сусла

дображивание пива

Целью затирания является экстрагирование растворимых веществ солода и несоложеного сырья и превращение нерастворимых веществ в растворимые с последующим переводом их в раствор под действием ферментов солода и применяемых ферментных препаратов. Полученное этим способом сусло богато ферментами, содержит много мальтозы и аминокислот, мало декстринов и поэтому хорошо сбраживается.

На первых стадиях затирания в раствор переходят углеводы, частично белки и продукты их гидролиза, пектиновые, дубильные и горькие вещества, ферменты и минеральные соли, составляющие 10-15 % сухих веществ солода. В несоложеном сырье их в 2-3 раза меньше. Основные же компоненты зернопродуктов -- крахмал и белки нерастворимы. Поэтому их перевод в растворимое состояние осуществляется в результате направленного действия ферментов.

При затирании крахмал проходит три стадии: клейстеризацию, разжижение и осахаривание. Собственно гидролиз крахмала (осахаривание) представляет собой разжижение крахмального клейстера, которое сопровождается накоплением в среде декстринов, мальтозы и глюкозы, в силу чего сусло имеет сладкий вкус.

Гидролиз крахмала схематически можно представить в следующем виде: Крахмал > Амилодекстрины > Эритродекстрины > Ахродекстрины > Мальтодекстрины > Мальтоза > Глюкоза.

В основе сбраживания пивного сусла лежит спиртовое брожение, которое можно выразить следующим уравнением:

C6H12O6 + 2ФН + 2АДФ 2CH3-CH2OH + 2CO2 + 2АТФ +2H2O

При метаболизме (обмене веществ) дрожжей особый интерес представляют:

сбраживание сахара и метаболизм углеводов;

метаболизм азотистых веществ;

метаболизм жиров;

метаболизм минеральных веществ.

Основным биохимическим процессом при главном брожении является превращение сбраживаемых сахаров в этанол и диоксид углерода.

Все живые организмы получают энергию благодаря дыханию. Дыхание начинается с расщепления глюкозы - этот процесс проходит в цитоплазме (цитозоле) и называется гликолиз. При этом после нескольких промежуточных реакций, возникает пируват (пировиноградная кислота), который затем превращается в этанол (спирт) и .

При гликолизе глюкоза сначала получает один атом фосфора от АТФ (фосфорилируется). АТФ превращается при этом в АДФ (1). Возникает глюкозо-6-фосфат, который превращается с помощью фермента глюкозофосфатизомераза во фруктозо-6-фосфат (2). Далее следует еще одно фосфорилирование благодаря передаче другого атома фосфора от АТФ под действием фермента 6-фосфофруктокиназа. Таким образом, возникает фруктозо-1,6-дифосфат (3).

Фруктозо-1,6-дифосфат расщепляется ферментом фруктодифосфатальдолаза (4) на два изомерных триозофосфата. Возникающие глицераль и глицерон-3-фосфат (5) восстанавливаются ферментом глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназа в две молекулы 1,3-дифосфоглицерата (6) и одновременно отдают ион водорода НАД. Затем происходит двойное дефосфорилирование под действием фермента фосфоглицераткиназа и возникают две молекулы 3-фосфоглицерата (7). При этом два атома фосфора возвращаются двум молекулам АДФ (возникшим в 1 и 3), которые становятся АТФ и могут принимать участие в новых реакциях. При участии фермента фосфоглицератмутаза (8) 3-фосфоглицерат превращается в 2-фосфоглицерат, который переходит под действием фермента фосфопируватгидратаза (9) в фосфоенолпируват. Пируваткиназа переводит две молекулы фосфоенолпирувата в две молекулы пирувата ( пировиноградной кислоты) (10). При этом благодаря возникновению двух молекул АТФ из двух молекул АДФ высвобождается некоторое количество энергии , которое организм может использовать по своему усмотрению.

При дыхании пируват расщепляется дальше. Фермент пируватдекарбоксилаза (11) превращает его в и этаналь (ацетальдегид). Затем этаналь благодаря алкогольдегидрогеназе (только при наличии цинка) становится этанолом (этиловым спиртом) (12), при этом НАД отдает свои полученные в (6) ионы водорода и превращается в НАД.

В реакциях 6 12 переносится одна молекула водорода. В природе для таких окислительно-востоновительных процессов используется соединение накотинамидаденозиндинуклеотид (НАД), который препятствует образованию опасного свободного водорода.

Если рассмотреть соотношение между АТФ и АДФ, то станет ясно, что превращение АТФ в АДФ в реакциях 1 3 уравновешивается обратным процессом в реакции 7. тем самым возникает замкнутый круг. Собственно получение энергии происходит в реакции благодаря двойному дефосфорилированному превращению двух молекул АДФ в АТФ.

Образующийся в ходе брожения диоксид углерода сначала растворяется в сбраживаемом сусле, а по мере насыщения сусла выделяется в виде газовых пузырьков, в результате чего формируется пена.

Дображивание пива способствует окончательному формированию потребительских достоинств пива. При дображивании и выдержке пива в основном протекают те же процессы, что и при главном брожении, но более медленно. Уменьшение скорости биохимических процессов обусловлено в основном более низкой температурой и меньшим количеством дрожжевых клеток в единице объема сбраживаемого продукта, так как основная масса дрожжей удаляется из него после окончания главного брожения.

Цель дображивания -- карбонизация пива, т.е. насыщение пива СО2 -- важнейшей составной частью пива, которая придает пиву приятный и освежающий вкус, способствует пенообразованию, предохраняет пиво от соприкосновения с кислородом воздуха, служит консервантом, подавляя развитие посторонних и вредных микроорганизмов

6. Выделение и химическая очистка

Для придания товарного вида пива и желаемой прозрачности после дображивания и созревания его осветляют с помощью сепарирования или фильтрования. Фильтрацию предусматривают для повышения сроков реализации, так как при долгом хранении находящиеся в нефильтрованном пиве дрожжи (а именно они служат накопителями биологически активных веществ - биотина и др.) продолжают накапливать биомассу. В силу этого пиво становится непрозрачным, на дне появляется сероватый осадок, изменяется аромат пива. В конечном счете, пиво теряет свой эстетический вид.

Чтобы предотвратить это, пиво подвергают очистке от дрожжей с помощью фильтрации. При этом напиток частично теряет углекислоту и часть сухих веществ. Но после фильтрования в пиве остаются витамины и ферменты, улучшающие самочувствие и пищеварение. Фильтрованное пиво называют «живым» из-за свойства положительно влиять на обмен веществ. «Живое» пиво хранят при температуре 10-12 оС. Срок его реализации до 30 сут.

Предварительная фильтрация пива осуществляется на кизельгуровых фильтрах с горизонтальными элементами. При этом из пива удаляют находящиеся во взвешенном состоянии дрожжевые клетки, белковые и полифенольные вещества, хмелевые смолы, соли тяжелых металлов и различные микроорганизмы.

В качестве фильтрующего слоя в этих фильтрах применяется кизельгур, представляющий собой тонкий порошок известнякового происхождения. В зависимости от применяемой марки кизельгура можно обеспечить требуемую степень фильтрации.

Окончательное стерильное фильтрование (холодная фильтрация) осуществляется на пластинчатых фильтрах, где расходным материалом является фильтр-картон. Это необходимо для придания прозрачности, блеска, а также повышения стойкости при хранении.

В процессе осветления пиво теряет значительную часть диоксида углерода, поэтому допускается дополнительная его карбонизация перед розливом путем продувки через пиво диоксида углерода. Последующая выдержка составляет 4-8 (до 12 ч) для ассимиляции углекислоты.

Для более полного освобождения пива от дрожжей и других микроорганизмов его подвергают пастеризации. Однако пастеризацией не обеспечивается стерильность пива, для достижения которой необходима более высокая температура.

Пиво, разлитое в бутылки и банки, должно содержать массовую долю диоксида углерода не менее 0,4 %. Присутствие кислорода воздуха в горлышке бутылки повышает склонность пива к образованию физико-химических помутнений. При пастеризации возрастает внутреннее давление в бутылке, что приводит к ее разрыву. Поэтому бутылки после розлива должны иметь свободное пространство в горлышке в пределах 3-4 %.

Режим пастеризации зависит от сорта и типа пива, применяемой тары и должен устанавливаться в зависимости от условий его производства и последующего хранения.

В том случае, если требуется получить пиво особенно высокой биологической стойкости, его пастеризуют в бутылках и банках, уничтожая при этом клетки дрожжей или бактерии, которые проявляют свое действие при определенных условиях. Пиво при этом подогревают до 63-65 °С и выдерживают 20-25 мин.

Пастеризация может отрицательно влиять на коллоидную стабильность пива. Также после пастеризации при сравнительно высоких температурах (75-76 °С) во многих случаях выявляется пастеризационный (хлебный) привкус.

Для пастеризации пива применяют туннельные и пластинчатые пастеризаторы.

Благодаря сохраняемости продукта и неизменяемости его качества, достигнутым в результате пастеризации, можно поддерживать количество производимой продукции на постоянном уровне, и тем самым выравнивать и удовлетворять сезонно обусловленные колебания спроса.

7. Активаторы и ингибиторы процесса биосинтеза

Основными факторами, влияющими на выход экстракта и его состав, являются соотношение фермент - субстрат, продолжительность процесса, температура и рН затора.

С увеличением концентрации затора ферментативные реакции замедляются. Поэтому концентрация затора обычно не превышает 16 %.

Влияние температуры при затирании обусловлено температурным оптимумом и термостабильностью ферментов. Так, при 63 °С образуется большое количество мальтозы и мало декстринов. С повышением же температуры до 70 °С гидролиз крахмала протекает быстрее, но вследствие инактивации в-амилазы накапливаются преимущественно декстрины.

Оптимум рН для действия ферментов зависит от температуры среды. Как правило, с повышением температуры повышается и рН-оптимум. Так, для совместного действия амилаз при температуре затора 65 °С рН-оптимум составляет 5,6.

Также ингибиторами процесса биосинтеза являются следующие:

Высокая экстрактность сусла.

Возникают проблемы, так как концентрация сахара слишком высока, содержание аминокислот в пиве недостаточно. Замедление брожения можно устранить только внесением новых дрожжей или добавкой сбраживаемого сусла с дрожжами в логарифмической фазе роста (пиво на стадии высоких завитком)

высокая концентрация этанола.

На метаболизм дрожжевой клетки спирт оказывает следующее воздействие:

- препятствует увеличению размеров клетки;

- убивает клетки;

- замедляет брожение

С ростом концентрации спирта содержание некоторых жирных кислот в фосфолипидной мембране клеточной стенки существенно изменяется, что отрицательно отражается на качестве пива.

микроэлементы

В ином сусле содержание цинка настолько невелико, что нельзя гарантировать активное брожение. Нижним пределом для нормального брожения считается 0,12 мг цинка/л сусла.

наличие кислорода

При наличии кислорода образуются незаменимые липиды и ненасыщенные жирные кислоты, идущие на строительство клеточного вещества. Если сусло не аэрировать или недостаточно аэрировалось, то:

- дрожжи испытывают нехватку этих веществ;

- стадия размножения завершается раньше времени;

- возникают нарушения брожения, удлиняется срок брожения;

- значительно возрастает количество мертвых клеток;

Нижней границей считается 8-10 мг кислорода/л сусла

низкие температуры

Температуры, применяемые при низовом брожении, находятся существенно ниже температурного оптимума для ферментов дрожжей. Уже при разведении чистой культуры используют ступенчато понижающие температуры, которые все больше и больше соответствуют будущим температурам брожения. Когда дрожи без подготовки вносят в холодное сусло или сильно охлаждают, они «испытывают шок» и начинают выделять во внешнюю среду аминокислоты и нуклеотиды. Размножение их замедляется или совсем прекращается, и брожение затягивается или полностью останавливается.

повышение температуры

«шок» от нагрева возникает у дрожжей при кратковременном повышении температуры до 37-40.

повышенное давление

При брожении под давлением в танке с помощью шпут-аппаратов поддерживается избыточное давление от 0,2 до 1,8 бар, благодаря чему в пиве повышается концентрация . При этом на дрожжи действуют стрессовые факторы - не только повышенное статистическое давление, но и возросшее парциальное давление .

глюкоза

Повышает способность поддержать активный транспорт глюкозы. Увеличение метаболической активности с переходом к глюколизу и расщеплению гликогена.

гиперосмотический стресс.

Перенос солей и воды через вакуоль в цитоплазму для обеспечения краткосрочной сопротивляемости.

усваиваемый азот

Поддержание транспортных систем сахаров в клеточной мембране. Увеличение биосинтеза аминокислот, нуклеотидов и белка.

При использовании большого объема несоложеного сырья (более 20 % либо солода невысокого качества) необходимо использовать ферментные препараты обычно в количестве от 0,001 до 0,075 % к массе перерабатываемого сырья.

Применяют амилолитические (Амилосубтилин П10х, Амилоризин Пх и др.), протеолитические (Протосубтилин Г10х, Протосубтилин Г20х, Проторизин П25х и др.), цитолитические (Цитороземин П10х, Целлоконингин П10х, Пектофоетидин П10х, Целлолигнорин П10х и др.) ферментные препараты, а также их смеси в виде мультиэнзимных композиций.

Амилолитические препараты применяют при затирании при повышенном количестве несоложеного сырья и низком качестве исходного сусла. Они существенно повышают выход экстракта и улучшают качество сусла.

Протеолитические ферментные препараты используют при повышенных количествах несоложеного сырья и для улучшения качества сусла из некачественных солодов, а также для ликвидации коллоидных помутнений в пиве.

Цитолитические препараты повышают выход экстракта за счет гидролиза некрахмальных полисахаридов, в основном гемицеллюлозы. Одновременно повышаются качество сусла и стойкость пива. Применение этих композиций позволило использовать при производстве пивного сусла до 50 % несоложеного сырья, что является одним из резервов интенсификации пивоваренного производства и снижения материалоемкости продукции. Активность этих препаратов превосходит активность ферментов солода по осахаривающей способности в 3-4 раза, по разжижающей - в 8-10 раз, по декстринирующей - в 10-20, по протеолитической - в 15-20 раз.

Таблица 4. Оптимальные значения ферментов

Источник фермента	Фермент	Оптимальные значения
		Температура,	рН
Солод	а-Амилаза	70	5,7
	р-Ам плаза	63	4,8
	Эндопептидаза	45...50	4,6...5.0
	Экюпептидаза	40	7,0...8.0
	Фосфотаза	48	5,0...5.5
	Цитолитическце	35...45	4,6...5.0
Лмилосубтилин Г10х	-Амилаза + -амнлаза	60	6,3...6.6
Амилосубтилин Г20х	Псптидаэа	60	5,4...6.0
	Цитолитичсские	40...52	5,4...6.0
Амилоризин Пх	-Амила за	65	6,0
Амилорнзин П10х	Псптияаза	45...55	4,5...4,6
Протосубтилнн Г10х	Эндопсптидаза	45...52	6,0...9.5
Цитороземин Пх	Цитолитпческие	50...65	3,0...5.6

8. Возможности генной инженерии

Генетическими методами являются следующие:

мутация и селекция.

Одной из спонтанных мутаций, с которой часто сталкиваются на пивоваренных предприятиях, является изменение флокуляционных характеристик дрожжей. В результате такого изменения дрожжи для производства эля после отбора среди их предшественников верхового брожения становится пригодными к низовому брожению в ЦКТБ. Использование мутагенов увеличивает процент мутантов внутри популяции, дает успешный результат даже при работе с полиплоидными пивными дрожжами. Относительно пивных дрожжей ценной оказалась селекция мутантов, устойчивых к 2-дезоксиглюкозе (ДОГ, аналог глюкозы). При нормальном брожении благодаря катаболитной репрессии мальтоза усваивается дрожжами только после использования примерно половины присутствующей в сусле глюкозы. Устойчивые к действию ДОГ мутанты дерепрессированы, утилизируют мальтозу и глюкозу одновременно и имеют улучшенные бродильные свойства.

гибридизация

классическая гибридизация заключается в сочетании гаплоидов противоположного типа спаривания для образования гетерозиготного доплоида. В результате споруляции диплоида возникает рекомбинантное мейотическое потомство, у которого восстановлено гаплоидное состояние. В результате этого новый штамм быстрее сбраживает, хорошо флокулирует и дает пиво с лучшим букетом, чем обычные производственные дрожжи.

редкое спаривание

метод редкого спаривания

Этот метод используется для создания штаммов для пивоворения, способных сбраживать декстрины. Пиво, полученное с помощью этих гибридов, имело неприемлемый фенольный привкус. Получить полноценный гибриды, утилизирующие декстрины, удалось лишь после удаления гена POF1-генов из родительских дрожжей с помощью техники традиционной гибридизации. Применение такого подхода наряду с последующими классическими процедурами генетической модификации позволило сконструировать митотически стабильные пивные дрожжи, способные к высокому потреблению субстрата.

Цитодукция

Раритетное спаривание можно также использовать для получения потомства (цитодуктантов или гетероплазмонов), которое имеет смешанную цитоплазму обоих родителей, но сохраняет только одно ядро. Этот метод широко использовался для получения пивных дрожжей с антиконтаминантными свойствами путем передачи дцРНК, кодирующей дрожжевые киллер-факторы от лабораторных штаммов подходящим штаммам-реципиентам.

Источник митохондрий в модифицированных пивных дрожжах может иметь большое значение для степени сбраживания, флокуляционного поведения и вкуса пива.

перенос единичной хромосомы

В процессе спаривания штаммов с низкой частотой образуется потомство, содержащее ядерный геном одного родителя вместе с той или иной дополнительной хромосомой от другого родителя. Это явление было использовано для переноса единичных хромосом от мейотических сегрегантов низовых пивных дрожжей в лабораторные дрожжи. В результате удалось провести детальный генетический анализ хромосом пивных дрожжей.

слияние сферопластов

Возможность преодоления существующих у промышленных дрожжей проблем со спариванием/споруляцией предоставляет слияние сферопластов. Этот метод может быть использован для получения как гибридов, так и цитодуктантов без участия нового процесса. Сферопласты образуются при удалении клеточной стенки подходящим литическим фермнтом в среде, содержащей для предотвращения лизиса клетки осмотический стабилизатор. Сферопласты от различных штаммов смешивают в присутствии полиэтиленгликоля и ионов кальция, а затем, после слияния, разрешают регенерацию клеточных стенок в осмотически стабилизированной агаровой среде. Слияние клеток может быть также индуцированно электрическим полем высокой интенсивности. Эту технику применяют для модификации пивных дрожжей. С помощью нее были созданы низовые пивные дрожжи с антиконтаминантными свойствами, продуцирующие дрожжевой киллер-фактор, или обладающие, как антидрожжевыми, так и антибактериальными свойствами.

технологии рекомбинантных ДНК

методы трансформации

Трансформация заключается в использовании молекул ДНК для внесения изменений в реципиентный организм. При использовании этого метода ДНК с помощью эндонуклеазы (фермента рестрикции) расщепляют на фрагменты, которые затем вставляют в плазмидную ДНК, которой была придана линейная форма, чаще всего с помощью той же рестриктазы. Сооружение рекомбинантных плазмид завершается сшиванием в местах соединения с помощью ДНК лигазы. Таким образом, создают пул рекомбинантных плазмид, каждая из которых содержит маленький отрезок исходной донорской ДНК,

доминантные селективные маркеры

Так как пивные дрожжи являются полиплоидами, то у них крайне трудно создать ауксотрофные мутанты, которых обычно используют для проведения селекции в экспериментах по трансформации с лабораторными штаммами. Одним из наиболее популярных способов селекции, используемых в экспериментах по трансформации на промышленных дрожжевых штаммах, является устойчивость к меди, кодируемая геном CUP1. Условия для отбора создаются тем, что почти все штаммы пивных дрожжей чувствительны к меди. Пивные дрожжи, трансформированные плазмидами, содержащими ген CUP1, выбраживают до такой степени, как нетрансформированные дрожжи, и производят пиво, не отличающееся от обычного.

стабильность и экспрессия генов

В большинстве первоначальных экспериментов по трансформации пивных дрожжей использовали мультикопийные плазмиды, содержащие хромосомную ДНК дрожжей, участок дрожжевой 2 мкм-плазмиды и ДНК из бактериальной плазмиды. Преимущество этих мультикопийных плазмид состоит в том, что благодаря большому числу присутствующих в клетке копий обычно осуществляется хорошая экспрессия гена, однако иногда это оборачивается неудобством, так как сверхпроизводство продукта гена может оказаться вредным для процесса брожения.

9. Технологические усовершенствования в процессе

Традиционная технология приготовления пива с оценкой его качества по органолептическим показателям давно перестала удовлетворять как потребителей, так и производителей.

Опубликовано, запатентовано или аннотировано огромное количество предложений по модернизации технологии, как всего процесса производства пива или отдельных его этапов, так и практически каждого из компонентов, участвующих в его приготовлении.

основная часть всех модификации приходится на первый этап пивоварения, а именно на выбор и подготовку сырья.

На этапе выбора сырья основными технологическими мероприятиями являются управляемые технологии и замена процессов стихийной ферментации углеводов и белков в прорастающем зерне готовыми аминокислотно-углеводными композициями.

осахаривание зернопродуктов.

Стимуляция естественных ферментативных процессов амилолитическими и протеолетическими ферментами; для повышения сахаристости сырья к нему добавляют изюм и мед. Введение в исходное сырье красителей или ароматизирующих соединений, а также использование пектинов при производстве пива.

процесс фильтрации (осветление солода)

Используются различные методы фильтрации. Такие как:

фильтрация методом « перекрестных потоков»;

осветление пива методом микрофильтрации с использованием керамических фильтрующих элементов или цеолитов.

охмеление сусла

Предложены модификации традиционного одноварочного раздельного получения сусла (получение сусла с затиранием зернопродуктов, сбраживанием, дображиванием и созреванием) в виде двойного вываривания, что делает технологию экономически выгодной. При производстве ряда бельгийских сортов пива с хмелем кипятят только треть сусла, для приготовления которого половину ячменного солода заменяю пшеницей; экстрактивность начального сусла составляет 10,5 - 11%. начальное сусло большинства баварских сортов пива имеет экстрактивность 10 - 12%

Хмель влияет на вкус и аромат пива, содержит горькие и дубящие вещества типа танина, установлено содержание 200 -300 компонентов эфирного масла, влияющих на вкус и аромат пива. Важнейшим из них являются б - кислоты (изогумолоны). Однако часть из них связываются с белково-полифенольным комплексом, образующимся в сусле при кипячении, и осаждается вместе с ним при охлаждении. Этот факт позволил рекомендовать к промышленному применению технологию ферментативной обработки хмелевых шишек целлюлолитическими ферментами типа «целловиридина ГЗХ» для получения изомеризированного хмелевого экстракта. Причем вносить экстракт хмеля можно или уже в охлажденное сусло, или даже на стадии дображивания пива, что еще более обеспечивает сохранение приятной хмелевой горечи и чисто хмелевой аромат готового пива.

Добавление за 30 минут до окончания варки сусла пектинов хмеля, полученных путем горячего экстрагирования растения хмеля в кислой среде в дозе 0,5 - 30 г на 1 гл пива придает ему повышенную пеностабильность. Пектины относятся к ПАВ и обладают ярко выраженными эмульгирующими и пенообразующими свойствами.

охлаждение

Охлаждение является обязательным при любых технологиях и рассматривается как способ физико-химической стабилизации пива (охлаждение пивного сусла снижением его температуры до 5 - 7).

Применяют многочисленные модификации охлаждения и осветления пивного сусла: на холодильной тарелке, в отстойном аппарате, в гидроциклонном аппарате, в сепараторе, на фильтрах, трубчатых и пластинчатых теплообменниках.

Осветление холодного пивного сусла «флотацией» позволило наладить производство концентрированного пивного сусла, пригодного для хранения и длительной транспортировки к дилерским организациям.

сбраживание первичного сусла

Как и процесс осоложения зернопродуктов, сбраживание первичного сусла относится к биотехнологическим процессам, подающимся труднее всего автоматизации и управлению.

Модернизации технологического процесса ведутся в направлении выбора пивных дрожжей; оптимизации и регуляции условий метаболизма дрожжей, включая соответствующие аппаратные изменения размеров и конструкций бродильных колонн; применение ферментов с иммобилизированными ферментными препаратами; автоматизации и управления процессом брожения на основе тест-признаков состояния дрожжевой массы.

На сегодняшний день преобладает технологии управляемого дрожжевого брожения. Направленные генетические изменения штаммов пивоваренных дрожжей методами генной инженерии с созданием рекомбинантной ДНК, включая клонирование в дрожжевую клетку бактериального гена, ответственного за формирование б - ацетолактатдекарбоксилазы, позволили решить диацетильную проблему при сбраживании пивоваренными дрожжами. Это позволило в 4 - 5 раз уменьшить образование диацетила в молодом пиве, что чрезвычайно перспективно в аспекте оздоровительных качеств пива. Генетическая трансформация низовых дрожжей мультикопийными плазмидами, несущими ILV5-ген (носитель б-ацетогидроксикислотной изомерредуктазы), позволила достигнуть 70% снижения образования дикетонов при брожении.

Таким образом, будущее пивоварение связано с применением штаммов пивоваренных дрожжей, созданных методами генной инженерии и обладающих заданными свойствами, в том числе набором соответствующих ферментов. При этом из традиционного технологического процесса может быть исключен целый ряд этапов.

В реальных производствах интенсификацию процессов приготовления пива предлагают производить путем специальной подготовки и активации заквасных дрожжей техническими способами., электрофизическими методами, путем интенсификации массообменных процессов в ферментерах с механическим перемешиванием.

Наиболее перспективным представляется совершенствование технологии и повышения качества пива на основе регуляции метаболизма дрожжей. Сделана попытка наладить полностью автоматизированное управление бродильным производством в зависимости от образуемого объема углекислоты. Для регулирования роста дрожжей в процессе ферментации пива применены различные автоматические устройства типа проточных цитофотометров для измерения частиц, находящихся в состоянии суспензии.

Известно, что образование спирта дрожжами происходить в результате анаэробного брожения, однако для поддержания тканево дыхания растущим клеткам требуется кислород. При избыточной концентрации кислорода стимулируется рост дрожжей, но значительно снижается синтез внутриклеточных эфиров, обеспечивающих аромат пива. Бесконтрольная аэрация, неизбежная во время перекачки сусла к бродильному аппарату или при заполнении больших танков перед варкой, приводит к появлению болезней пива. Предложены аналитические системы для определения растворенного в воде кислорода при его малых концентрациях от 0 до 0,5%.