Microbiologie

Activitatea microorganismelor in fermentatia alcoolica

Fermentatia alcoolica este procesul prin care are loc transformarea zaharurilor fermentescibile in alcool etilic,acetaldehide,glicerol,acizi organici si grasi ,cetone,esteri,CO2 si apa.Procesul se desfasoara sub actiunea enzimelor secretate de microorganismele specifice .

Ca materii prime pentru fermentatia alcoolica se folosesc:-materii prime amidonoase:cartof,batat,porumb,orez,orz,grau,secara,soia;-materii prime zaharoase:sucuri de fructe coapte,sfecla de zahar,trestie de

zahar,sogru zaharat,melase si lesii sulfitice;-materii prime celulozice:lemn,stuf,hartie,organe celulozice ale plantelor.

1.Activitatea microorganismelor in obtinerea distilatelor

Pentru obtinerea distilatelor se folosesc materiile prime mentionate mai sus.O activitate deosebita se remarca la microorganismele : Aspergillus ,Cndida sp. ,Fusarium sp. , Mucor sp. ., Penicillium sp. , Polyporus sp. ,Saccharomyces,Schwanniomyces sp.

Zaharurile fermentescibile sunt transformate in alcool etilic de microorganismele:Saccharomyces,Bacillus,Sarcina.In fermenatia alcoolica nedirijata procesul se desfasoara pe o durata variabila de la 2 la 6 luni.

Fermentatia alcoolica dirijata in biotehnologii poate dura numai 72-80 de ore(la temperaturi constante de 28-29° C)

Faza preliminara a fermentatiei alcoolice are aspect linistit si dureaza 20-22 ore.

Faza principala de fermentatie are aspect zgomotos si spumant si dureaza 18-20 de ore.

Faza complemnetara de fermentatie are aspect linistit si dureaza 26-28 de ore.

In urma fermentatiei alcoolice rezulta un produs final cu un continut de 10-12 % alcool etilic care se distila (o singura data sua de mai multe ori) si astfel se obtin bauturile alcoolice distilate.

2.Activitatea microorganismelor in obtinerea vinurilorVinul se obtine din suc de struguri prin fermentatie alcoolica cu ajutorul

microorganismelor.Sucul de struguri contine o serie constituienti:apa ,carbohidranti,substante azotate,proteine,produse proteice scindate,acizi,saruri minerale de K,Ca,Mg,P,taninuri,pigmenti,enzime,compusi aromatici,etc.Compozitia mustului este variabila ,in functie de soi ,conditiile climatice si de sol si durata perioadei de vegetatie.

1

Microbiologie

In procesul de fermentatie alcoolica,microorganismele sunt influentate si de pH-ul mustului,temperatura,concentratia in zaharuri,substante azotate de CO2 si SO4

si alti factori.Microorganismele specifice in fermentatia alcoolica pentru obtinerea vinurilor

sunt reprezentate prin:-drojdii(levuri): Saccharomyces sp.,Candida sp.,Kloeckera

sp.,Kluyveromycles sp.,Saccharomycodes sp.,Pichia sp.,Schizosaccharomyces sp.,Torulopsis sp.,Rodotorula sp.;

- ciuperci:Mucor sp.,Penicillium sp.,Aspergillus sp.;-bacterii:Leuconostoc sp.,Gluconobacter sp.,Acetobacter sp.,Zymomonas sp.Concentratia in zaharuri a mustului are influenta asupra microorganismelor de

fermentatie .Astfel in mustul concentrat activeaza speciile osmofile rezistente.Temperaturile determina crersterea, multiplicarea si activitatile levurilor,in

corelatie cu respiratia si toleranta la alcool.Pentru producerea vinurilor albe,temperatura optima este de 18-20 ° C in zonele temperate si 10-16 °C in zonele calde.In aceste conditii se formeaza mai mult etanol ,se pastreaza aroma si substantele volatile ,nu actioneaza bacterii nedorite iar pierderile de alcool si arome volatile sunt minime.

In producerea vinurilor rosii temperatura optima este cuprinsa intre 22 si 30 °C.In ceste conditii se obtin arome puternice specifice si se intensifica culoarea vinului.

Dioxidul de carbon are o oarecare influenta asupra microorganismelor de fermentare deoarece in concentratii mai mari se formeaza mai putin alcool etilic,mai putine substante volatile,iar zaharurile raman nefermentate.La presiuni mai mari de dioxid de carbon este favorizata activitatea lui Leuconostoc oenos si fermentatia malo-lactica.

Dioxidul de sulf inhiba microorganismele acetice,lactice si levurile.O concentratie mai mare de 100 mg/l inhiba activitatea lui S.cerevisiae.Toleranta mai mare la dioxidul de sulf o manifesta :S.ludwigii si S.bailii.Pe parcursul fermentatiei alcoolice in obtinerea vinurilor,spectrul de levuri se modifica.

La inceputul feremntatiei activeaza microorganisemele:Kloeckera apiculata.Metschnikowia pulcherrima,Torulopsis stelata,Kleockera corticis,Candida krusei,Candida vini,Hansenuyla aanomala,Hansenula subpelliuculosa,Pichia fermentas,Pichia Membranaefaciens,Aureobasidium pullulans.

In fermentatia deplina acioneza microorganismele: Saccharomyces cervisiae,Scaccharomyces ovarum,S.bayanus,S.Chevalieri,S.delbrueckii,S.fermentati,S.florentinus,S rosei,S.rauxi ,Kluyveromyces veronae.

La sfarsitul fermentatie ai fost intalnite microorganismele:Saccharomyces cerevisiae,S.bayanus. Dintre speciile genului saccharomyces mai importante sunt:cerevisiae,uvarum,bailii,bayanus,italicus,rosei. Iar prezente mai rar sun speciile: bisporus var,mallis,capensis,coreanus,fermentati,florentinus,transvalensis.

In colectiile de culturi pure de microorganisme de fermentatie alcoolica se pastreaza cele mai valoroase levuri,care au caracteristici performante cu privire la

2

Microbiologie

producerea de etanol,rezistenta la temp scaze,la concentratii de SO2 ,osmotoleranta la etanol si zaharuyri etc.

Culturile pure se folosesc sub forma de suspensii ,pulberi active.Ele sunt utilizate cu precadere pentru:

-fermentarea musturilor pasteurizate sau a celor obtinute din rediluarea sucurilor concentrate de struguri;

-fermentarea musturilor cu o mare concentratie de zaharuri;-fermentarea musturilor foarte putercnic infectate cu bacterii actice si a celor

provenite de la struguri cu mucegai;-fermantarea musturilor ce contin pesticide reziduale;-fermentatia secundara prin adaugare de zaharuri la vinurile prea sarace in

etanol;-fermentatiile secundare de sampanizare.Alaturi de fermentatia alcoolica in obtinerea vinurilor mai are loc si o

fermentatie malo-lactica. Ea este obligatorie pentru ca vinul sa aiba stabilitate si calitate.La aceasta fermentatia participa genurile bacteriene:Leuconostoc,Pediococcus,Lactobacillius.

Levurile implicare in producerea vinui de struguri se caracterizeaza in functie de antagonismul ce se manifesta intre ele.Din acest punc de vedere exista 3 fenotipuri diferite si anume:

-fenotipul K=”levuri killer”-fenotipul S= “levuri sensibile”-fenotipul N=”levuri neutre”Levurile :killer” sunt capabile de sa omoare levurile sensibile datorita unor

substante toxice pe care le contin.Ele au in corp niste particule constituite din 2 tipuri de acizi ribonucleici acoperite cu aclasi tip de proteine.Toxinele produse au o compozitie chimica in care intra si pariculele de manoza.Aceste toxine difuzeaza in interiorul celulei in mediul extern si astfel actioneaza asupra levurilor sensibile de la distanta.Factorul “killer” a fost pus in evidenta la levuri din genurile:Saccharomyces,Debryomyces,Klutveromyces,Toropsis,Candida,Pichia.

Din susele de levuri izolate din mustul de struguri 2-3% prezinta fenotipul K.In concluzie levurile sensibile nu pot supravietui in prezenta celor usigase.Levurile neutre nu sunt omorate de fenotipul K dar au influenta asupra celor sensibile. Caracterul “killer”al velurilor nu este stabil ci este influentat si pierdut la temperaturi >37° C si la cele cuprinse intre 5 si 8° C.

La temperaturi mai mari ca 45 ° C factorul “killer” este distrus in 15 min iar la 40 ° C dupa o ora.Si continutul ridicat in fenoli elimina factorul “killer”.

Vinul obtinut din must de mere poarta denumirea de cidru si se prepara prin procedee asemanatoare ca si cel de struguri.Dintre levuri un rol mai important il au drojdiile :Saccharomyces apiculatus si S.mali.

Vinul obtinut din miere de albine poarta denumirea de hidromel ,iar feremtatia mustului se realizeaza sub actiune drojdiilor intalnite la producerea vinului din struguri.

3

Microbiologie

Vinul obtinut din orez,in China si Japonia este numit :sake .In descompunerea amidonului in zaharuri participa ciupercile:Aspergillus oryzae (Japonia) si Amylomyces rouxi (China). La fermentatia alcoolica in obtinerea vinului de orez participa in principal drojdiile :Saccharomyces sake si S.tokyo.

Unele microorganisme pot produce alterari ale vinului cum sunt:-Gustul si mirosul de mucegai ,care provine prin mucegairea vaselor in care

se prepara vinul sau a dopurilor.Este produs de ciuperci din genurile:Aspergillus sp.,Rhizopus sp.Mucor sp.Penicillium sp.

-Floarea vinului apare ca urmare a dezvoltarii unor microorganisme la suprafata vinului sub forma de pelicula.Este produsa de :Candida mycoderma,Pichia ,Hansenula anomala,Brettanomyces sp.

-Obtinerea vinului este determinata de oxidarea etanolului de catre bacteriile acetice in conditii de aerobioza ,cu producere de acid acetic.Este cauzat de bacterii din genurile:Acetobacter sp.Gluconobacter sp,Pseudomona sp.Un rol important in diseminarea acestor bacterii il are musculita otetului(Drosofila cellaris).

-Balosirea vinului este determinata de activitatea bacteriilor din genurile :Leuconostoc sp.,Strptococcus ap.,Bacterium ,Bacillus viscosus vini,Dematium pullanas care transforma vinul intr-un lichid balos(ca o saliva,albus de ou sau ca o zeama de varza).

- Inacrirea lactica a vinului este determinata de activitatea unor bacterii lactice din genurile:Lactobacillus sp.,Streptococcus sp.

-Izul de soareci a vinului este determinata de activitatea unor microorganisme din genurile:Brettanomyces ,Lactobacillus.

-Amareala vinului este produsa de :Bacillus (amaracrylus,tartorophtorum).

3.Activitatea microorganismelor in obtinerea bereiBerea este un produs obtinut prin feremntarea alcoolica a maltului rezultat din

germinarea unor seminte(orzoaica,orz,orez,porumb) sub actiunea unor levuri specifice.

Este o bautura alcoolica(nealcoolica) nedistilata obtinuta prin fermentarea mustului extras din malt,continand 1,5-6% alcool (fara alcool),dextrina,maltoza,peptone,aminoacizi,substante aromatice si volatile si mult CO2. Producerea acestei bauturi nedistilate cuprinde 3 etape principale si anume:

1.Prepararea maltului2.Producerea mustului3.Fermentatia alcoolica.

Prepararea maltului ,consta in germinarea semintelor prin care se formeaza enzimele neceasre pentru degradarea polizaharidelor.boanele germinabile(sanatoase,calibrate si curate) sunt inmuiate in apa timp de 70-90 ore ,iar apoi se pun la germinat la temperatura de 8-10 ° C ,timp de 6-7 zile pentru berea blonda sau 8-10 zile pentru berea neagra.Se obtine astfel maltul verde cu o umiditate de 45 % care apoi se supune uscarii.Uscarea se realizeaza in cuptoare speciale la

4

Microbiologie

temperaturi care sa nu depaseasca 70 °C pentru berea blonda si 85°C pentru berea bruna.Urmeaza operatia de prajirea sau aromatizare ,care are loc la 85°C ,timp de 10 ore pentru berea blonda si la 90-98° C timp de 28-36 de ore pentru berea bruna.Maltul uscat si racit este supus curatirii si apoi se macina.Maltul macinat se pastreaza pana la utilizare in conditii corespunzatoare.

Mustul de malt rezulta din amestecarea maltului uscat cu apa si apoi fierberea acestuia.In ultima faza a ferberii se adauga 200-300 g hamei macinat pentru un hectolitru de must si apoi urmeaza filtrarea corespunzatoare.Dupa fierberea mustului,aceasta se clarifica,se raceste brusc si apoi se pune la fermentat.

Fermentarea incepe dupa insamantarea mustului cu levuri de fermentatie: Saccharomyces cerevisiae sau S.carlsbergensis.

Fermentatia se desfasoara in 2 faze:a)faza principalab)faza secundaraFaza principala de fermentatia are loc in bazine deschise la temperatura de 6-

12° C timp de 5-10 zile.Faza secundara a fermentatiei se desfasoara in vase inchise la temperatura

de 1-3°C timp de 2 pana la 6 luni.Berea matura este saturata in CO2 ,are un grad alcoolic mic,un gust placut si

arome specifice.Inainte de imbuteliere berea se filtreaza si se pasteurizeaza.

4.Produsele de panificatie dospite

Se obtin din faina si drojdie de bere .Sub actiunea levurilor are loc fermentatia zaharurilor din faina cu formare de alcool etilic si aliminarea unor cantitati de mari de dioxid de carbon.Inainte de fermentatia alcoolica produsa de levuri,are loc in aluat o fermentatie lactica sub actiunea bacteriilor lactice care formeaza acid lactic prin descompunerea zaharului si CO2 .Prepararea aluatului consta in amestecarea unei parti din faina cu apa si drijdie .Maiaua astfel obtinuta se lasa o perioada de timp pentru inmultirea levurilor si a bacteriilor lactice.Apoi se trece la framantare .In perioada dospitului ,enzimele amilolitice din faina hidrolizeaza amidonul la maltoza apoi la glucoza si in final rezulta acloolul etilic si dioxid de carbon.Sub actiune CO2

glutenul care este elastic,se umfla si apar o serie de basicute.In perioada de coacere procesele fermentative continua pana la 45-50° C iar activitatea enzimelor amiolitice continua pana la 80°C cu degajare de CO2 care mareste porozitatea produselor.Prin coacere diacetilul care da un gust aromat si placut .Cea mai mare parte a alcoolului format se degaja la coacere ,in timp ce CO2 produs este retinut datorita structurii speciale a glutenului din aluat.

5.BragaSe prepara din boabe de sorg ,mei,secara sau porumb.Este o baurura

racoritoare slab alcoolizata(2-3° alcool.)Tehnologia de preparare este asemanatoare

5

Microbiologie

cu a berii .Boabele intregi se pun la inmuiat,apoi la germinat,iar cand coltul este de 2-3 ori mai lung decat bobul se usuca si se prajesc.Boabele uscate se macina si apoi se amsteca(1 kg macinis de boabe) cu 5g drojdie de bere.Se tine la fermentat la 15 -20°C timp de 2-3 zile.Pe durata fermentatiei se amesteca de 3-4 ori pe zi iar cand nu se mai formeaza spuma se poate consuma.Se consuma rece si numai o perioada scurta.Perpararea se face treptat in functie de consum.

6