Fermentacja alkoholowa na przykładzie winiarstwa i browarnictwa

Fermentację alkoholową wywołują głównie drożdże należące do rodzaju Saccharomyces. Pleśnie zdolne

do wywołania tego procesu, to rodzaje: Rhizopus, Mucor, Oidium, Monilia. Dwa pierwsze rodzaje znalazły
zastosowanie w produkcji alkoholu etylowego w krajach wschodniej Azji. Bakterie produkujące alkohol
etylowy wykorzystywane są w krajach Ameryki Południowej i Środkowej – Thermobacterium mobile (inaczej
Zymomonas mobilis). Praktyczne znaczenie mają tylko te gatunki drobnoustrojów, których głównym
produktem jest alkohol. Nie mają znaczenia te gatunki, dla których etanol jest produktem ubocznym,
wytwarzanym w niewielkiej ilości [1], np. podczas oddychania tlenowego niektórych bakterii z rodzaju
Pseudomonas i Sarcina [2].

Drożdże mogą rozwijać się zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. W warunkach

beztlenowych ma miejsce fermentacja z wytworzeniem etanolu, której przebieg przedstawia poniżej równanie
Gay-Lussaca. Natomiast w warunkach tlenowych ma miejsce intensywny przyrost masy komórkowej drożdży.
Zjawisko to określane jest jako tzw. efekt Pasteura [3].

Fermentacja alkoholowa właściwa zachodzi pod wpływem kompleksu enzymów zwartych w drożdżach,

tzw. zymazy. Równanie Gay-Lussaca przedstawia bilans fermentacji alkoholowej:

C

6

H

12

O

6

→ 2 C

2

H

5

OH + 2 CO

2

+ 118,43 kJ

glukoza

(2 ATP)

lub

C

12

H

22

O

11

+ H

2

O → 2 C

6

H

12

O

6

sacharoza

2 C

6

H

12

O

6

→ 4 C

2

H

5

OH + 4 CO

2

+ 2 x 118,43 kJ

Jak wynika z powyższego równania jest to fermentacja gazująca, cechuje ją zmniejszanie suchej masy

nastawu, obniżenie gęstości (gęstość czystego cukru wynosi 1,58 g/cm

3

, natomiast czystego alkoholu

0,79425 g/cm

3

) oraz nieznaczny wzrost kwasowości spowodowany nagromadzeniem się CO

2

i uwalnianiem się

wolnych kwasów organicznych [1].

Fermentacja alkoholowa znalazła zastosowanie w gorzelnictwie, piwowarstwie, winiarstwie

i piekarnictwie [1].

Wino i piwo powstają w wyniku fermentacji alkoholowej prowadzonej przez drożdże odpowiednio

w moszczu owocowym lub w brzeczce słodowej. Drożdże wykorzystywane w przemyśle winiarskim
i piwowarskim należą do:

KLASA:

Ascomycetes (workowce)

RZĄD:

Saccharomycetales

RODZINA:

Saccharomycetaceae

RODZAJ:

Saccharomyces

W procesie przemysłowym wykorzystywane są różne rasy drożdży o określonych cechach

technologicznych. Pojęcie „rasa” nie jest tu pojęciem taksonomicznym, lecz typowo technologicznym,
charakteryzującym daną kulturę drożdży pod kątem jej przydatności do produkcji, np. wina o określonych
walorach smakowo – aromatycznych [3].

W winiarstwie wykorzystuje się rasy drożdży należące do gatunku Saccharomyces cerevisiae varietas

ellipsoideus. Różne rasy drożdży dobierane są w zależności od składu moszczu i typu wina, które chcemy
otrzymać. Proces fermentacji wina jest długi i z reguły wynosi kilka tygodni. W wyniku zabiegów
fermentacyjnych, klarowania i leżakowania, z odpowiednich moszczów na skutek zachodzących przemian
uzyskuje się w końcowym efekcie właściwy smak i bukiet win [1].

W piwowarstwie najczęściej wykorzystywany jest Saccharomyces carlsbergensis (syn. S. uvarum) [3].

Są to drożdże dolnej fermentacji, czyli szybko osiadające na dnie tanku, podczas fermentacji górnej
w odróżnieniu od drożdży fermentacji górnej Saccharomyces cerevisiae, które zbierają się w dużej ilości
w pianie. Drożdże piwowarskie „dolne” prowadzą długotrwałą fermentację, która przebiega w niskiej
temperaturze (np. 8 – 10

o

C). Specjalnie wyselekcjonowane szczepy drożdży lub ich rasy wykorzystywane są do

produkcji piwa o charakterystycznych cechach, aromacie i bukiecie [1].

Bibliografia:

1. Duszkiewicz – Reinhard W., 2003. Teoria i ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej i technicznej.

Wydawnictwo SGGW, Warszawa.

2. Gołębiowska J., 1975. Mikrobiologia rolnicza. Państwowe. Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa.

3. Długoński J., 1997. Biotechnologia mikrobiologiczna. Ćwiczenia i pracownie specjalistyczne.

Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź.

4. Sobczak E., 2004. Atlas wybranych drobnoustrojów ważnych w technologii żywności. Wydawnictwo

SGGW, Warszawa.

Do przygotowania:

1. Przebieg procesu glikolizy oraz przemiana pirogronianu w alkohol etylowy.
2. Karty pracy
3. Rozdział nr 7.2.3.: Przemysł piwowarski. Tylko podpunkt – Drożdże (str.338) oraz rozdział 7.2.4.:

Przemysł winiarski. Tylko podpunkt – Drożdże winiarskie (str. 356) oraz W: Bednarski W., Reps A.
2003. Biotechnologia żywności, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa.

4. Rozdział nr 10.1: Drożdże (str. 78 – 86) W: Różalski A., 2007. Ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej.

Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź.