Қазақша рефераттар

Ашу процесіндегі биохимиялық өзгерістері

Ашу: анықтамасы және негізгі мәні

Ашу — микроорганизмдердің қатысуымен жүретін күрделі биохимиялық процесс. Ашытқылар мен бактериялар қоректік ортадағы кейбір заттарды қорек ретінде пайдаланып, оларды екінші реттік өнімдерге айналдырады.

Ашудың кең тараған түрлері

  • Сүт қышқылды ашу
  • Спирттік ашу
  • Сірке қышқылды ашу
  • Басқа да аралас ашу түрлері

Сыра өндірісінде шешуші рөл атқаратын процесс — спирттік ашу. Сыра ашытқылары сусло құрамындағы қанттарды пайдаланып, этил спирті мен көмірқышқыл газын түзеді.

Спирттік ашудың химиялық негізі

Спирттік ашудың ықшамдалған теңдеуі төмендегідей:

Реакция теңдеуі

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

Алайда бұл процесс өндірісте ешқашан «таза» күйінде жүрмейді: этанол мен CO2-пен қатар глицерин, альдегидтер және янтарь (сукцин) қышқылы сияқты қосымша өнімдер де түзіледі. Олар сыраның дәмі мен хош иісіне айқын әсер етеді.

Ферменттік сатылар

Спирттік ашудың соңғы сатыларының бірінде пирожүзім қышқылы (пируват) түзіледі. Ол карбоксилаза ферментінің әсерінен көмірқышқыл газына және ацетальдегидке ыдырайды, кейін ацетальдегид қалпына келіп, этил спирті қайта түзіледі.

Энергетикасы және орта факторлары

  • Процесс барысында жылу бөлінеді; 1 моль ашытылған қантқа шамамен 100,48 кДж сәйкес келеді.
  • Процестің бағыты мен қарқындылығына сыртқы орта әсер етеді, әсіресе сутек иондары (pH) және оттегі мөлшері маңызды.
  • pH сілтілік жаққа ауысса, ашу өнімдерінің арақатынасы өзгеріп, ацетальдегидпен байланысты қосылыстардың немесе глицерин мен қышқылдардың түзілуі күшеюі мүмкін.

Ашу кезінде орта құрамы қалай өзгереді

Ашытқы өскен сайын қоректік ортада бірқатар өзгеріс жүреді: жаңа метаболиттер бөлінеді, ал кейбір заттардың концентрациясы төмендейді. Бұл өзгерістер орта қышқылдығын арттырып, органикалық қышқылдардың түзілуіне әкеледі.

Азот және фосфат

Ашытқы азотты қосылыстар мен фосфаттарды белсенді пайдаланады, сондықтан олардың мөлшері ферментация барысында азаяды.

Аминқышқылдары

Ашытқы көбеюімен аминқышқылдары тұтынылады; нәтижесінде олардың концентрациясы төмендеуі мүмкін.

Ашытқының өсу қарқыны енгізілетін ашытқы мөлшеріне, құрғақ заттар мен экстракт деңгейіне, сондай-ақ суслода еріген бос оттегінің мөлшеріне байланысты. Өндірістік тәжірибеде ашыту басталған кезеңде ашытқы массасының айтарлықтай ұлғаюы байқалады.

Сыра қайнатудың микробиологиялық негіздері

Сыра өндірісінің негізінде солодты өсіру, сусло дайындау және ашыту кезінде жүретін биохимиялық процестер жатады. Солод пен суслодағы көптеген өзгерістер солод ферменттерінің әсерімен іске асады, ал сусло ашыту кезеңінде процесс сыра ашытқыларының қатысуымен жүреді.

Шикізат: арпа → солод

Сыра өндірісінің негізгі шикізаты — арпа. Арпадан солод алу үшін оны жібітіп, өндіреді (өсіріп), кейін кептіреді. Осы процестер барысында дәнде амилолитикалық және протеолитикалық ферменттер белсенеді:

  • Амилолитикалық ферменттер крахмалды ашытылатын қанттарға дейін гидролиздейді.
  • Протеолитикалық ферменттер ақуыздарды аминқышқылдарына дейін ыдыратады.
  • Кептіру кезінде сыраға тән хош иіс пен дәм беретін ароматты қосылыстар түзіледі.

Сусло дайындау: қанттандыру және қайнату

Сусло дайындау үшін майдаланған солодты сумен араластырып, қоспаны қыздырады. Нәтижесінде солодтағы құрғақ заттардың едәуір бөлігі ерітіндіге өтеді: крахмал қанттанады, ал ақуыздар аминқышқылдарына дейін ыдырайды. Қанттанған сусло сүзгіден өткізіліп, қатты бөлшектерден тазартылады.

Кейін сусло құлмақпен (хмельмен) қайнатылады: құлмақтағы ащы және ароматты заттар суслоға өтеді, ферменттер инактивтенеді, ал ақуыздардың бір бөлігі ұйып, тұнбаға түседі. Қайнату кезінде аминқышқылдары мен қанттардың әрекеттесуінен бояғыш және хош иісті меланоидиндер түзілуі мүмкін.

Салқындату және ашыту

Сусло салқындатылғаннан кейін ашытуға жіберіледі. Ашытқы ферменттері мальтоза сияқты қанттарды қарапайым қанттарға дейін ыдыратып, кейін оларды спирт пен көмірқышқыл газына айналдырады.

Сусло ашыту кезеңдері және температура режимі

Сыра суслосының ашуы екі негізгі кезеңнен тұрады: бастапқы ашыту және ашытуға дейінгі (жетілдіру) кезең. Бастапқы ашыту ашық немесе жабық ашытқыштарда әдетте 7–10 тәулік жүреді, ал жетілдіру кезеңі жабық танктерде жүргізіледі.

Салқын ашыту

Температура режимі: 5–9°C. Әдетте нәзік хош иіс пен таза профиль алуға мүмкіндік береді.

Жылы ашыту

Температура режимі: 7–13°C. Өндірістік сызбаға және сыра түріне қарай таңдалады.

Ашытуды ашық чаналарда жүргізгенде, беткі қабатта құлмақ шайырлары, ақуыздар және басқа қосылыстардан тұратын қабат (дека) түзілуі мүмкін. Оның құрамында ашытқылармен қатар бөтен микроорганизмдер де кездесетіндіктен, жетілдіру алдында бұл қабатты алып тастау қажет.

Жетілдіру (ашытуға дейінгі кезең)

  • Төмен температурада жүргізіледі: шамамен 0–1°C.
  • Ашытқы баяу жұмыс істеп, қалған қанттарды ашытады.
  • Пісіп-жетілу нәтижесінде дәм мен иіс үйлесімі жақсарады.
  • Температураның қажетсіз көтерілуі тотығу тәуекелін арттыруы мүмкін.

Тәжірибеде ашыту үшін ашытқы мөлшерін дұрыс таңдау маңызды: ашытқы жеткіліксіз болса, процесс ұзаруы мүмкін; ал шамадан тыс көп болса, сыраның органолептикалық қасиеттеріне кері әсер ету қаупі бар.

Сыраның тұрақтылығы: пастерлеу және тұрақтандыру

Жетілген сыра — салыстырмалы түрде тұрақсыз өнім. Тұрақтылықты арттыру үшін сыра 60–70°C температурада пастерлеуге жіберілуі мүмкін. Бұл кезде микроорганизмдердің вегетативті түрлері, ашытқы жасушалары және зеңдер жойылады.

Алайда кейбір бактериялардың споралары өміршең болып қалуы ықтимал. Сақтау мерзімін ұлғайту үшін өндірісте әртүрлі тұрақтандырғыш тәсілдер қолданылуы мүмкін (мысалы, белгілі ферменттік препараттар мен антиоксиданттық қоспалар).