Роль биотехнологии в пивоваренном производстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

На тему: «Роль биотехнологии в пивоваренном производстве»

Содержание

Введение

1. Краткая технология пивоварения

2. Микроорганизмы, инфицирующие сусло и пиво

3. Роль микроорганизмов при производстве пива

3.1 Бактерии-вредители пивоваренного производства

3.1.1 Сусловые бактерии

3.1.2 Молочнокислые бактерии

3.1.3 Уксуснокислые бактерии

3.1.4 Бактерии группы кишечной палочки

3.1.5 Дрожжи

Список использованной литературы

Введение

Получение напитков путем спиртового брожения -- одно из древнейших бродильных производств. Первыми из таких напитков были, видимо, вино и пиво. До появления работ Пастера в конце XIX в. о сути протекающих при брожении процессов и их механизмах было известно очень мало. Пастер показал, что брожение без доступа воздуха осуществляется живыми клетками дрожжей, при этом сахар превращается в спирт и углекислый газ. Тогда же было показано, что брожение осуществляется под действием каких-то веществ, находящихся внутри дрожжевых клеток.

Обязательным условием получения высококачественного пива с отличными органолептическими свойствами и высокой биологической стойкостью является микробиологическая чистота пивоваренного производства. Достижение необходимого санитарно-микробиологического состояния производства невозможно без предотвращения его инфицирования на всех стадиях - от сырья до готового пива, разлитого в любую тару.

Пастеризацию пива, столь быстро распространяющуюся в России в последнее время, нельзя рассматривать как способ лёгкого решения трудной задачи: достижения микробиологической чистоты производства. При пастеризации пива, инфицированного на той или иной стадии приготовления, в туннельном пастеризаторе можно получить требуемую биологическую стойкость пива, однако исправить безнадёжно испорченные, вследствие жизнедеятельности посторонней микрофлоры, вкус и аромат, пастеризация не в силах. К сожалению, в условиях отечественного пивоварения трудно полностью предотвратить проникновение посторонних микроорганизмов в сусло и пиво. Вследствие этого возникает задача быстрого выявления микроорганизмов с целью их дальнейшего устранения.

1. Краткая технология пивоварения

Одно из главных нововведений в области микробиологии брожения было предложено Хансеном, работавшим в исследовательском центре Карлсберг в Копенгагене с дрожжами дикого типа. При производстве пива эти дрожжи доставляли массу неудобств. Хансен выделил чистые культуры дрожжей и использовал их в пивоварении; тем самым он стал пионером применения таких культур при производстве пива.

Алкогольные напитки получают путем сбраживания сахар-содержащего сырья, в результате которого образуются спирт и углекислый газ. Сбраживание осуществляется дрожжами рода Saccharomyces. В одних случаях используется природный сахар (например, содержащийся в винограде, из которого делают вино), в других сахара получают из крахмала (например, при переработке зерновых культур в пивоварении). Наличие свободных сахаров обязательно для спиртового брожения при участии Saccharomyces, так как эти виды дрожжей не могут гидролизовать полисахариды. В производстве спиртных напитков применяют штаммы дрожжей Saccharomyces cerevisiae или S. carlsbergensis. Различие между ними заключается в том, что S. carlsbergensis могут полностью сбраживать раффинозу, a S. cerevisiae к этому не способны

Для осуществления спиртового брожения при пивоварении прежде всего необходимо, чтобы в пивоваренном сырье образовался сахар. Традиционным источником нужных для этого полисахаридов всегда был ячмень, но в качестве дополнительных используются и другие виды углевод-содержащего сырья. И сегодня ячменный солод составляет основу пива.

Ячменный солод и другие компоненты измельчают и смешивают с водой при температуре до 67 °С. В ходе перемешивания природные ферменты ячменного солода разрушают углеводы зерна. На заключительной стадии раствор, называемый суслом, отделяют от нерастворимых остатков. Добавив хмель, его кипятят в медных котлах.

Для производства пива с определенным содержанием алкоголя сусло после кипячения доводят до нужной плотности. Удельная плотность сусла определяется содержанием экстрагированных сахаров, подлежащих сбраживанию. По истечении определенного времени брожение заканчивается, дрожжи отделяют от пива и выдерживают его некоторое время для созревания. После фильтрации и других необходимых процедур пиво готово.

Начатое по инициативе Хансена использование индивидуальных штаммов дрожжей в пивоварении сегодня стало нормой: это культуры S. cerevisiae и S. carlsbergensis. Первые представляют собой дрожжи поверхностного и глубинного брожения: они применяются в производстве эля. Вторые -- дрожжи глубинного брожения, их используют в производстве легкого пива. Хотя генетика дрожжей развивается уже в течение многих лет, мы лишь недавно научились осуществлять селекцию дрожжей, используемых в производстве пива. По мере углубления наших знаний о свойствах дрожжей и тех качествах, которые они придают конечному продукту, все успешнее идет работа по выведению новых штаммов пивных дрожжей. В конечном счете мы сможем создать штамм, позволяющий получить идеальный пивной продукт. Требования к таким идеальным дрожжам будут, естественно, зависеть от способа сбраживания и желаемых качеств пива.

К числу наиболее важных свойств дрожжей относятся продуктивность, способность формировать осадок, сбраживать мальтотриозу и т. д. Принимаются во внимание и вкусовые качества получающегося пива, т. е. образование веществ, ответственных за их формирование. Ранее основным способом получения штаммов, дающих продукт нужного качества, был их отбор из существующих пивных дрожжей.

Вести отбор было выгоднее, чем заниматься гибридизацией, отчасти из-за малой способности пивных дрожжей к спорообразованию и низкой жизнеспособности аскоспор.

В каждом аске образуется от одной до четырех спор, но не все они освобождаются при созревании. Дрожжи из рода Sacharomyces размножаются в основном вегетативно. При этом за счет множественного латерального почкования формируются сферические, эллипсоидные или реже цилиндрические дочерние клетки.

Поскольку для развития технологии пивоварения могут понадобиться штаммы дрожжей, отличающиеся по свойствам от обычно используемых, придется прибегнуть к гибридизации. Основным вкладом биотехнологии в пивоваренную промышленность будет создание штаммов дрожжей, способных давать пиво с желаемыми свойствами.

2. Микроорганизмы, инфицирующие сусло и пиво

Сусло и пиво инфицируют различные микроорганизмы: бактерии, грибы и дрожжи. Их разнообразие заключается не только в том, что они принадлежат к многочисленным семействам, родам, видам. С точки зрения микробиологии пивоварения важно, что роль различных микроорганизмов, обнаруживаемых в производстве пива, может быть совершенно разной. Одни оказывают сильное влияние на ход технологического процесса и качество пива и его биологическую стойкость, влияние других значительно меньше.

Существуют и такие микроорганизмы, которые не являются вредителями пива, но их присутствие указывает на не стерильность технологии.

Однако безвредность инфицирующих пивоваренный процесс микроорганизмов-не-вредителей пива достаточно относительна, т.к. продукты обмена любых развивающихся в пиве или сусле бактерий в конечном итоге так или иначе влияют на органолептические свойства пива.

Из перечисленных выше групп микроорганизмов, инфицирующих пивоваренное производство, в количественном отношении первое место принадлежит бактериям.

Среди них находятся одни из основных вредителей отечественного пивоваренного производства, а именно молочнокислые бактерии. Довольно часто на отечественных пивоваренных заводах встречаются и уксуснокислые бактерии, которые способны безвозвратно и быстро испортить пиво.

Обычными на наших заводах являются сусловые бактерии. Эти бактерии погибают или не размножаются в сбраживаемом пиве, но до своей гибели значительно изменяют вкус и аромат пива.

В последнее время часто появляются споровые бактерии, в том числе и в пастеризованном пиве. К сожалению, в отечественном пивоварении широкое распространение как вредители получили дрожжи.

При этом стоит иметь в виду, что после стадии осветвления пива культурные дрожжи должны рассматриваться как вредители. Низкая биологическая стойкость отечественного пива в первую очередь связана с развитием в разлитом пиве культурных и диких дрожжей. Дикие дрожжи особенно опасны тем, что в настоящее время не известно способа очистки от них семенных дрожжей. При бактериальном инфицировании семенных дрожжей может быть проведена их кислотная обработка.

При инфицировании же дикими дрожжами семенные дрожжи должны быть заменены чистыми, т.к. при повторном использовании зараженных семенных дрожжей инфицирование сусла и в дальнейшем пива быстро усиливается. Вследствие этого одной из действенных мер предохранения от развития диких дрожжей является использование чистых семенных дрожжей.

Плесневые грибы довольно часто встречаются в пивоваренном производстве, но инфицирование ими не носит массового характера.

пивоварение сусло бактерия вредитель

3. Роль микроорганизмов при производстве пива

Бактерии, выделяемые при производстве пива можно разделить на бактерии-вредители пивоваренного производства и бактерии его сопровождающие.

Вторые обычно не считаются важными для пивоварения т.к. они почти не оказывают влияния на пивоваренный процесс. Кроме них существует ещё третья группа бактерий, которые являются общепринятыми показателями санитарного состояния производства.

3.1 Бактерии-вредители пивоваренного производства

К этим бактериям можно отнести, определяемые термином «сусловые бактерии» и большую группу молочнокислых и уксуснокислых бактерий.

3.1.1 Сусловые бактерии

Термин «сусловые бактерии» достаточно условен, т.к. в сусле могут расти и развиваться, бактерии относящиеся к различным семействам - Enterobakteriaceae, Pseudomonadaceae, Bacillaceae, Lactobacillaceae.

Однако под термином “сусловые бактерии” обычно подразумевают бактерии хорошо развивающиеся в сусле, но в пиве или совсем не размножающиеся или достаточно быстро погибающие при брожении вследствие конкуренции с дрожжами и быстрого снижения значения рН.

Наиболее важными сусловыми бактериями являются бактерии р.р. Zumomonas, Obesumbacterium, Enterobacer, Hafnia.

Инфицирование сусла этими бактериями часто рассматривается как неопасное вследствие быстрой гибели их в процессе брожения.

Однако, их развитие в сусле, приводит к накоплению ряда продуктов их жизнедеятельности, существенно изменяющих вкус и аромат пива.

Кроме того, вследствие развития сусловых бактерий в сусле уменьшается содержание питательных и ростовых веществ, что замедляет его разбраживание дрожжами в первый период брожения.

Сусловые бактерии особенно активно развиваются в сусле при неправильно проведённой подготовке сусла к брожению, слишком низкой норме введения дрожжей, их недостаточной физиологической активности. Вследствие указанных факторов конкурирующее действие пивоваренных дрожжей ослабевает, и бактерии получают благоприятные условия для своего развития.

Сусловые бактерии в большинстве представляют собой бесспоровые грамотрицательные короткие палочки, подвижные и неподвижные.

Влияния на качество пива: Инфицированное бактериями р. Zumomonas пиво приобретает неприятный фруктовый привкус, в частности привкус гнилых яблок. Пиво мутнеет, в некоторых случаях образуется осадок.

3.1.2 Молочнокислые бактерии

Молочнокислые бактерии являются одним из наиболее опасных посторонних микроорганизмов в пивоварении. Они достаточно хорошо приспособлены к условиям пивоварения вследствие устойчивости к антисептическому действию хмеля, низким значениям рН, высокому содержанию спирта, низким температурам, и развиваются на всех стадиях пивоваренного производства - от сусла, до пива в бутылках.

Среди бактерий инфицирующих пиво наибольший вред приносят молочнокислые бактерии . Молочнокислые бактерии плохо растут на обычных питательных средах, особенно МПА, и для их выявления требуются селективные среды. Молочнокислые бактерии, инфицирующие сусло и пиво, принадлежат к двум родам: р. Pediococcus и р.Lactobacillus

Влияние на качество пива: Вызывают помутнения пива, от слабого до очень сильного, равномерно распределённого по всей поверхности шелковистым блеском и при очень сильном инфицировании с последующем образовании белого осадка бактерий.

Помутнение чаще всего сопровождается повышением кислотности пива и при сильном инфицировании его прокисанием. Изредка происходит ослизнение пива, в отдельных случаях оно становится вязким.

Иногда инфицирование пива сопровождается изменением его аромата вследствие образования диацетила.

3.1.3 Уксуснокислые бактерии

Уксуснокислые бактерии представляют важную для пивоварения группу посторонних микроорганизмов, т.к при сильном инфицировании они полностью портят вкус и аромат пива.

Уксуснокислые бактерии принадлежат к двум родам: р. Gluconobacter и р. Acetobacter.Бактерии р. Acetobacter окисляют этанол в уксснуую кислоту, а ксуснуую кислоту окисляют далее до СО2 и Н 2 О.

Эти бактерии способны окислять до углекислого газа и воды , лактат.

Бактерии р. Gluconobacter окисляют этанол до уксусной кислоты, иногда слабо, при нейтральной или кислой реакции. Уксусную кислоту и лактат до СО2 не окисляют.

Влияние на качество пива: Придают кислый вкус и неприятный запах. Иногда изменяет аромат пива, не подкисляя его. Пиво мутнеет, при доступе кислорода на поверхности пива может появится плёнка

В некоторых случаях пиво становится вязким .В некоторых случаях появляется тягучесть пива.

3.1.4 Бактерии группы кишечной палочки

Согласно действующим в России медико-биологическим требованиям и санитарным нормам качества продовольственного сырья и пищевых продуктов, бактерии группы кишечной палочки (БГКП) используются в качестве универсальных индикаторных организмов.

БГКП постоянно обитают в кишечнике человека, а также в сапрофитном состоянии в воде, воздухе и пиве.

Морфологические и культурные признаки: Палочки (0.5-1.0х3.0 мкм), прямые одиночные или парами, иногда соеденены в цепочки, подвижные или неподвижные.

Бесспоровые, грамотрицательные, могут быть гладкими или шерховатыми. Окраска от белой до желтовато-белой.

Физиологические особенности: Факультативные анаэробы. Оптимальная температура для роста 30-37?С. могут расти при температуре 15-55 єС. при 60 єС погибают через 15 мин. Большинство видов очень чувствительны к действию кислот.

Во время главного брожения и дображивания БГКП практически не размножаются, хотя остаются практически жизнеспособны в течении 2 3 недель.

Влияние на качество пива: При незначительном инфицировнии не оказывает существенного влияния на вкус, аромат и биологическую стойкость пива.

При значительном инфцировании пиво приобретает вкус и аромат сельдерея, пастернака, иногда фруктовый привкус и запах вареной капусты.

3.1.5 Дрожжи

В процессе производства пива помимо культурных дрожжей могут развиваться и посторонние виды дрожжей, так называемые дикие дрожжи.

Многие виды диких дрожжей оказывают серьёзное влияние на ход технологического процесса и качество получаемого пива.

Другие виды относительно безвредны, тем не менее их присуствие является показателем низкого санитарного уровня производства и поэтому своевременное их выявление весьма полезно.

Для выявления инфицированности пивоваренного производства дикими дрожжами применяют в основном две питательные среды: агар с кристалловиолетом и агар с лизином.В настоящее время описано более 40 видов диких дрожжей.

Влияние на технологический процесс: При попадании в сусло на стадии брожения дикие дрожжи не могут интенсивно развиваться, т.к. их рост подавляется культурными дрожжами, количество которых значительно больше. В конце брожения большая часть диких дрожжей не оседает вместе с культурными, и попадает с пивом в лагерный подвал, где развиваются очень быстро.

Дикие дрожжи оседают, как правило, хуже, чем культурные, и, поэтому, затрудняют осветвление пива. Кроме того , некоторые дикие дрожжи, размер клеток которых, меньше, чем у пивных дрожжей, могут не задерживаться при фильтровании готового пива и вызывать ещё большее помутнение готового пива.

Развитие подавляющего большинства диких дрожжей в пиве зависит в значительной мере от достигнутой степени сбраживания и при наличии большого экстракта в пиве возможность развития в нём диких дрожжей резко возрастает.

Влияние на качество пива: Вызывают помутнение пива от слабого до очень сильного, образования осадка, иногда очень значительного. Вследствие образования высших спиртов, ацетальдегида, эфиров и других продуктов метаболизма в пиве появляется непрятная горечь, посторонний вкус (царапающий, горький) и аромат (эфирный, винный, фенольный).

Несмотря на то, что дикие дрожжи обычно составляют лишь небольшую часть от общего количества дрожжей, они могут оказывать очень сильное влияние на качество пива.

Список использованной литературы

1. «Сельскохозяйственная биотехнология» по ред. В.С. Шевелухи, Москва: Высшая школа, 2003.

2. «Краткий атлас посторонних микроорганизмов в пивоваренном производстве» В.С.Исаева, Н.Н.Раттель, Т.Н.Волкова. М.1997.

3. «Основы биотехнологии», Дроздова Т.Е., Иванова Е.П., Москва: МГОУ, 2001

4. biotechnolog.ru

5. bio-x.ru›articles…v-pivovarennom-proizvodstve

Размещено на Allbest.ru