Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

6. ПОСТОРОННЯЯ МИКРОФЛОРА СПИРТОВОГО И ДРОЖЖЕВОГО ПРОИЗВОДСТВ

Гидролизное и сульфитно-спиртовое сусло — специфическая среда, ограничивающая развитие посторонних микроорганизмов. Однако неправильное ведение технологического процесса, нару­ шение условий развития дрожжей и дрожжеподобных грибов приводят к появлению в бродильном и дрожжевом цехах по­ сторонней микрофлоры, использующей для своей жизнедеятель­ ности сахара и спирт. Выращивание кормовых дрожжей и спирто­ вое брожение производится в нестерильных условиях, что также способствует заражению гидролизных сред посторонними микро­ организмами. Но эти микроорганизмы немногочисленны и не от­ личаются видовым разнообразием. К ним относятся главным образом бактерии, некоторые пленчатые и плесневые грибы. Они попадают в сусло и бражку в основном из воздуха, с водой, вносятся с засевными дрожжами, питательными солями, при­ спосабливаются к малоблагоприятным условиям среды и развива­ ются, нанося большой вред производству. Наиболее устойчивым к развитию посторонней инфекции является сульфитное сусло; легче инфицируется древесное сусло и особенно легко сусло, по­ лученное из сельскохозяйственных отходов. Бражка, содержащая ослабленные дрожжи, также легко заражается посторонними микроорганизмами. Так как они могут развиваться только в охлажденном нейтрализате и в бражке, то наиболее легко происходит инфицирование в открытых сборниках сусла, дрожжанках, бродильных и дрожжерастильных чанах.

В состав посторонней микрофлоры входит ряд различных микроорганизмов. Некоторые из них могут являться спутниками основной культуры и развиваться совместно с ней в течение дли­ тельного времени. Другие являются случайными примесями. Иногда в результате резкого нарушения технологического режима

подвижные, бесепоровые палочки, факультативно-анаэробные, используют углеводы, превращая их в молочную и уксусную кислоты, спирт и С 02; оптимальная температура для их развития 24—48° С; 2) уксуснокислые бактерии — бесепоровые палочки, обычно соединенные в цепочки, превращают этиловый спирт в ук­ сусную кислоту, аэробны и растут только на поверхности сред, образуя беловато-серую пленку, что является следствием ослизнения клеточных оболочек; оптимальная температура развития 23— 24° С; 3) маслянокислые бактерии — строго анаэробные споровые палочки, превращают гексозы в масляную кислоту, действующую угнетающим образом на дрожжи; не могут развиваться в присут­ ствии кислорода; молодые клетки благодаря наличию жгутиков подвижны; оптимальная температура развития 30—40° С; 4) сарцины — клетки, состоящие из восьми шариков, превращают сахар

233

в молочную и уксусную кислоты, очень аэробны; оптимальная температура развития 25° С.

Микодерма, относящаяся к пленчатым грибам, является опас­ ной инфекцией, так как она энергично окисляет этиловый спирт до углекислоты и воды; представляет собой удлиненные или круглые клетки, размножающиеся почкованием, аэробна. Клетки микодермы обладают способностью образовывать на поверхности среды белую пленку, содержащую пузырьки воздуха. Оптималь­ ная температура для ее развития 30° С.

Среди посторонних видов дрожжей-примесей в дрожжерастильпых чанах наиболее часто встречаются Candida arborea, С. шусоderma. Из спорообразующих культур могут развиваться дрожжи родов Hansenula, Pichia, Zygospora. Они устойчиво держатся на гидролизных средах, и бороться с ними трудно. В дрожжевых цехах появляются и мицелиальные грибы рода Aspergillus, Penicillium, Spicaria, Oidium, Fusarium. Развиваясь в виде длин­ ных мицелиальных нитей, они забивают трубопроводы, сепараторы и нарушают нормальную работу цеха. Следовательно, посторонние микроорганизмы, используя часть сахара и спирта, снижают выход товарной продукции, а продукты их обмена подавляют жизне­ деятельность дрожжей и дрожжеподобных грибов.

Чтобы предотвратить появление вредных микроорганизмов на производстве, необходимо точно выполнять технологические ре­ жимы, соблюдать все правила промышленной санитарии, про­ водить систематическую дезинфекцию всего оборудования и трубопроводов и следить за чистотой применяемых дрожжей. Если заражение инфекцией произошло, то применяют следующие способы борьбы: 1) проводят химическую дезинфекцию анти­ септиками, которые угнетающе действуют на посторонние микробы. В качестве антисептиков используются хлорная известь, формалин, хлорамин, антиформин и др.; 2) зараженную дрожже­ вую суспензию обрабатывают 1н. H2S 0 4 в течение 1—2 ч, при этом pH суспензии снижается до 3,7—3,5; в такой среде посторон­

мин; 4) с помощью сепараторов дрожжи отделяют от некоторого количества сопутствующих дрожжам бактерий, так как последние, обладая меньшей удельной массой, чем дрожжевые клетки, удаляются с бражкой.

Большая часть бактериальной инфекции является бесспоровой, поэтому бороться с ней згіачительно легче. Несмотря на то, что на гидролизных, сульфитно-спиртовых и дрожжевых 'заводах по­ сторонняя микрофлора имеет ограниченное развитие, недостаточ­ ная борьба с ней, а также несоблюдение технологических ре­ жимов производства приводят к снижению выходов готовой про­ дукции, а также к ухудшению ее качества. Так как на гидролиз­ ных заводах бактериальная микрофлора в основном представлена

234

молочнокислыми, маслянокислыми и уксуснокислыми бактериями, то необходимо кратко описать процессы, вызываемые ими.

Молочнокислое брожение — это анаэробное превращение са­ хара в молочную кислоту при помощи микроорганизмов. Природа молочнокислого брожения была открыта Пастером. По характеру брожения молочнокислые бактерии разделяют на гомофермента­ тивные, образующие из сахара только молочную кислоту по урав­ нению

С6Н120 6= 2С Н з • СНОП • СООН+20 ккал,

молочная кислота

и гетероферментативные, образующие, кроме молочной кислоты, еще этиловый спирт, уксусную и янтарную кислоты, С 02 и Н2: 2С6Н120 6= С Н 3 • СНОН • СООН + СООН • СН2 • СН2 • СООН +

молочная кислота янтарная кислота

+ CH3C 00H -|-C 2H50H -]-C 02+ H 2-(-x кал.

уксусная кислота этиловый спирт

Гомо- и гетероферментативные бактерии в качестве источника энергии используют гексозы и пентозы, которые они сбраживают. У них нет ферментативного аппарата для использования кислорода воздуха, поэтому последний угнетает их развитие. Представителями молочнокислых бактерий являются: 1) Strepto­ coccus diacetilactis, Str. lactis, применяемые для получения молочно­ кислых продуктов; они сбраживают лактозу, глюкозу, галактозу и мальтозу; 2) Lactobacillus Delbrückii — бактерия, применяемая для получения молочной кислоты из сахара. В присутствии нейтрализующих агентов (мела) можно получить до 10— 15% молочной кислоты. Оптимальной температурой для ее развития

Образующиеся кислоты придают силосу кислый вкус и предохра­ няют его от гниения.

Маслянокислое брожение — процесс превращения углеводов с образованием масляной кислоты. Его можно выразить уравне­ нием

С6Н120 6= С Н 3 • СН2 • СН2 • С 0 0 Н + 2 С 0 2+ 2 Н 2+18/шг.л.

гексоза масляная кислота

Биохимическая природа маслянокислого брожения была от­ крыта Пастером в 1861 г. Он установил, что маслянокислое бро­ жение, вызываемое соответствующими бактериями, происходит в отсутствии кислорода. Возбудителями брожения являются строго анаэробные споровые бактерии, относящиеся к роду Clostridium, например Cl. butyricum, Cl. pasteurianum. Маслянокислые бак­ терии энергию для жизнедеятельности получают в процессе

235-

сбраживания углеводов; они могут сбраживать гексозы, пентозы, спирты и кислоты, а также некоторые полисахариды — крахмал, декстрины, гликоген. Продукты жизнедеятельности масляно­ кислых бактерий имеют широкое применение.

Уксуснокислое брожение — аэробный биохимический процесс, для течения которого необходим кислород воздуха. Для этого про­ цесса характерно неполное окисление субстрата (продукты реак­ ции —■органические кислоты —• способны к дальнейшим окисли­ тельным превращениям с выделением энергии).

Для многих уксуснокислых бактерий характерно окисление этилового спирта в уксусную кислоту. Этот процесс связан с по­ терей водорода, катализируется ферментом дегидрогеназой и про­

7.ОБОГАЩЕНИЕ БЕЛКОВЫХ ДРОЖЖЕЙ ВИТАМИНАМИ

ИАНТИБИОТИКАМИ

Сцелью повышения качества товарных дрожжей и увеличения эффективности их применения в сельском хозяйстве перед гидро- лизно-дрожжевой промышленностью поставлена задача получать

на гидролизатах и сульфитных щелоках комбинированные корма, состоящие из белковых дрожжей, обогащенных витами­ нами и антибиотиками. При использовании комбикормов парали­ зуется деятельность пагубной микрофлоры у животных и лучше усваивается белковый корм. Было отмечено также, что неболь­ шое количество антибиотиков, введенное в корм, благотворно влияет на рост животных, особенно молодняка.

Витамины, участвуя в различных ферментных реакциях, способ­ ствуют созданию наиболее благоприятных условий для нормаль­ ного развития организма. Так, витамины группы В влияют на его белковый обмен. Витамин D2 принимает активное участие в регу­ лировании обмена кальция в растущем организме, стимулирует его рост, способствует эффективному использованию белков, углеводов, жиров и минеральных солей, содержащихся в пита­ тельной среде.

Кормовые дрожжи не содержат некоторых витаминов (В 12, А)

и антибиотиков (террамицина, пенициллина, хлортетрациклина), что снижает их ценность как белково-витаминного корма. Обога­ щать кормовые дрожжи витаминами можно в процессе выращи­ вания, добавляя готовые витамины в их состав, и при облучении:

236

биотики. В качестве таких микроорганизмов могут быть использо­ ваны актиномицеты: Actinomyces rimosus, синтезирующий террамицин; Act. olivaceus, вырабатывающий витамин В і2, Act. aureofaciens, образующий В12 и хлортетрациклин. При наличии в комбикорме витамина В 12 усиливается стимулирующее влияние

антибиотиков на рост молодняка. Обогащать кормовые дрожжи витамином В[2 и антибиотиками можно также высушиванием смеси дрожжевого концентрата с культуральной жидкостью актиномицетов, содержащей эти биологически активные веще­ ства. При таком методе витаминизации содержание витамина В 12

составляет 0,5—0,7 мкг в 1 г сухих дрожжей и хлортетрациклина 900—1000 ед. Дрожжи способны также адсорбировать растворен­ ный витамин Ві2 как в процессе выращивания, так и при переме­

шивании массы живых или мертвых дрожжей с раствором витамина.

В качестве дешевого источника витамина Ві2 целесообразно использовать активный ил очистных сооружений гидролизных заводов. В заводских условиях получены кормовые дрожжи, обогащенные витамином Ві2 из водной вытяжки сухого сброжен­

также пропионовокислые бактерии и возбудители метанового бро­ жения. При выращивании пропионовокислых бактерий на суль­ фитных щелоках в биомассе накапливается до 300 мкг витамина В12 на 1 г сухого вещества.

Для обогащения кормовых дрожжей витамином В2 выращи­ вают дрожжеподобный гриб Eremothecium ashbyii, синтезирую­ щий этот витамин в значительных количествах (до 5000 мкг на 1 г абс. сухого препарата). Кормовые дрожжи гидролизных заводов, особенно относящиеся к роду Candida, способны накап­ ливать до 120 мкг рибофлавина на 1 г сухого вещества.

Витамины, отсутствующие в дрожжах, можно добавить в гото­ вом виде. Для этого они растворяются в чистой воде и в виде раствора даются в поток дрожжевой суспензии. Дрожжи сорби­ руют витамины и сохраняют их в своем составе.

Рационально использовать в животноводстве можно также отходы антибиотического производства, включая их в комбикорма. В этих отходах обычно содержатся не только антибиотики, но и витамины. В состав пентозных дрожжей входит эргостерин — провитамин витамина D2. Кормовые дрожжи витамином D2 обога­ щаются путем превращения эргостерина в этот витамин под дей­ ствием ультрафиолетового облучения. Превращение провитамина в витамин Е>2 (кальциферол) происходит по схеме: эргостерин->

лумистерин -*■ тахистерин эргокальциферол.

Наилучший экономический эффект кормовые витаминизирован­ ные дрожжи дают при скармливании молодняку.

Образование антибиотиков микроорганизмами. Микроорга­

низмы в процессе эволюции приобрели способность вырабаты­

237