CHARAKTERYSTYKA FERMENTACJI ROZTWORÓW MODELOWYCH Z UŻYCIEM MONOKULTUR DROŻDŻY DZIKICH I SZLACHETNYCH

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "CHARAKTERYSTYKA FERMENTACJI ROZTWORÓW MODELOWYCH Z UŻYCIEM MONOKULTUR DROŻDŻY DZIKICH I SZLACHETNYCH"

Tomasz Rutkowski
8 lat temu
Przeglądów:

1 CHARAKTERYSTYKA FERMENTACJI ROZTWORÓW MODELOWYCH Z UŻYCIEM MONOKULTUR DROŻDŻY DZIKICH I SZLACHETNYCH Paweł Satora, Tadeusz Tuszyński Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej Akademia Rolnicza, al. 29 listopada 46, Kraków psatora@ar.krakow.pl; rrtuszyn@cyf-kr.edu.pl WSTĘP W tradycyjnej technologii wytwarzania win, naturalna (spontaniczna) fermentacja soku gronowego przeprowadzana jest przez mieszankę różnych szczepów drożdżowych. W początkowym okresie, inicjują ją drożdże z rodzajów: Kloeckera (zwłaszcza Kloeckera apiculata), Hanseniaspora (Hanseniaspora uvarum), Debaryomyces (Debaryomyces hansenii) oraz Candida (Candida stellata i C. pulcherrima). Pochodzą one głównie z powierzchni winogron oraz naczyń i urządzeń winiarni. W świeżym moszczu gronowym, stężenie populacji drożdży mieści się w granicach jtk/ml. Ilość komórek S. cerevisiae jest bardzo niska. Szczepy dzikie mogą osiągać końcowe stężenie jtk/ml. Taka wysoka ich zawartość ma istotny wpływ na skład chemiczny i cechy sensoryczne napoju alkoholowego. Podczas fermentacji drożdże dzikie w większości wymierają, wraz ze wzrastającym stężeniem etanolu, stwarzając nisze w której zaczyna przeważać silnie fermentatywny gatunek cerevisiae. Dotychczasowe badania wykazały, że niektóre dzikie szczepy mogą przeżywać nawet do końcowego etapu fermentacji. Niniejsza praca jest kontynuacją badań mających za zadanie scharakteryzowanie mikroflory występującej w sadzie śliwy Węgierki Zwykłej z okolic Łącka, skąd owoce są wykorzystywane do produkcji Śliwowicy Łąckiej. Celem analiz było określenie zdolności fermentacyjnych drożdży wyizolowanych w początkowej fazie fermentacji moszczu śliwkowego i porównanie ich ze szlachetnymi drożdżami winiarskimi. W przefermentowanych roztworach modelowych badano przyrost biomasy, wykorzystanie cukrów, zawartość etanolu oraz innych ubocznych produktów fermentacji, które w procesie destylacji mogą przechodzić do destylatu.

pl WSTĘP W tradycyjnej technologii wytwarzania win, naturalna (spontaniczna) fermentacja soku gronowego przeprowadzana jest przez mieszankę różnych szczepów drożdżowych.

2 METODYKA Użyte szczepy drożdżowe (Candida pulcherrima K5, cerevisiae K1 i K3) wyizolowane zostały w początkowej fazie fermentacji spontanicznej moszczów śliwkowych. Szczep cerevisiae Burgund pochodził z Kolekcji Czystych Kultur Drożdżowych Katedry Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej, Akademii Rolniczej w Krakowie. Dwudniowa kultura namnożona na skosach brzeczkowych przeszczepiana była do 20 ml sterylnej brzeczki słodowej i przetrzymywana w cieplarce (30 0 C) przez 48 h. Uzyskaną gęstwę drożdżową odwirowywano (2500 obr/min, 10 minut), przemywano sterylną wodą destylowaną, ponownie odwirowywano. Fermentację prób prowadzono w kolbach stożkowych o pojemności 500 ml, zawierających 200 ml podłoża Wickerhamma w modyfikacji Romano (z 5% glukozy) i zabezpieczonych rurkami fermentacyjnymi (14 dni, temperatura pokojowa) [Romano i in., 1996]. W przefermentowanych przez powyższe szczepy roztworach modelowych, badano przyrost biomasy, stopień wykorzystania źródła węgla, zawartość i wydajność produkcji etanolu oraz niektóre komponenty składu jakościowego i ilościowego uzyskanych destylatów (chromatografia gazowa) tj. metanol, 1-propanol, butanol, izo-butanol, alkohole amylowe, pentanol, heksanol, alkohol 2- fenyloetylowy, aldehyd octowy, kwas octowy i octan etylu. WYNIKI W trakcie analiz zwrócono uwagę na duże podobieństwo szczepów cerevisiae K1, K3 i Burgund, natomiast szczep Candida pulcherrima wyróżniał się składem ilościowym oraz jakościowym otrzymywanych destylatów. Szczepy drożdży z gatunku cerevisiae, zarówno dzikie jak i szlachetne, wykazywały zbliżoną dynamiką fermentacji. Proces ten kończył się po upływie 6 dni. Szczep Candida pulcherrima charakteryzował się dużo wolniejszą dynamiką fermentacji (11 dni). Równocześnie drożdże te w najniższym stopniu wykorzystały obecne w pożywce węglowodany (88 %). Stwierdzono, że w przeciwieństwie do drożdży cerevisiae (ok. 0,02 g / 1 g glukozy), szczep Candida pulcherrima w znacznie wyższym stopniu, ukierunkowany był na biosyntezę biomasy (0,08 g/ 1 g glukozy). Wydajność produkcji alkoholu u wszystkich badanych mikroorganizmów kształtowała się na zbliżonym poziomie (ok. 0,5 g / 1 g glukozy), natomiast jego stężenie w roztworach przefermentowanych wynosiło przeciętnie 22 g/l. W składzie jakościowym i ilościowym destylatów, również wyróżniał się szczep Candida pulcherrima, który wytwarzał stosunkowo największe ilości metanolu (12 mg/l), propanolu (13 mg/l), izobutanolu (69 mg/l) i acetaldehydu (42 mg/l). Na szczególną uwagę zasługuje także wyjątkowa

Dwudniowa kultura namnożona na skosach brzeczkowych przeszczepiana była do 20 ml sterylnej brzeczki słodowej i przetrzymywana w cieplarce (30 0 C) przez 48 h.

3 zdolność tego szczepu do produkcji octanu etylu (200 mg/l), podczas gdy w roztworach przefermentowanych przez szczepy, stężenie tego związku nie przekroczyło 2 mg/l. W przypadku alkoholi izoamylowych i kwasu octowego, najwyższe ich ilości stwierdzono u szczepów dzikich cerevisiae (ok. 40 mg/l i ok. 240 mg/l). Powyższe wyniki potwierdzają dotychczasowe badania, w których stwierdzono, że szczepy dzikie rozpoczynające fermentację tj. Candida pulcherrima, charakteryzują się wysoką produkcją związków lotnych, natomiast drożdże cerevisiae, kończące proces, wytwarzają znaczne ilości tzw. ubocznych komponentów fermentacji alkoholowej.

Powyższe wyniki potwierdzają dotychczasowe badania, w których stwierdzono, że szczepy dzikie rozpoczynające fermentację tj.

4 Rysunek 1. Dynamika procesu fermentacji z udziałem różnych szczepów drożdży 2,1 1,8 1,5 Ubytek masy [%] 1,2 0,9 0,6 cerevisiae K1 cerevisiae K3 Candida pulcherrima K5 cerevisiae "Burgund" 0, Dzień fermentacji

5 Rysunek 2. Zużycie cukrów i wydajność procesu fermentacji Zużycie cukrów [%] Wydajność procesu [%] cerevisiae K1 cerevisiae K3 Candida pulcherrima K5 cerevisiae "Burgund"

98 96 94 92 90 Zużycie cukrów [%] Wydajność

6 Rysunek 3. Przyrost biomasy i produkcja alkoholu 0,6 0,5 0,4 0,3 Przyrost biomasy [g/ 1 g glukozy] Alkohol [g/ 1 g glukozy] 0,2 0,1 0 cerevisiae K1 cerevisiae K3 Candida pulcherrima K5 cerevisiae "Burgund"

7 Rysunek 4. Produkcja metanolu i fuzli przez drożdże Zawartość mg / l cerevisiae K1 cerevisiae K3 Candida pulcherrima K5 cerevisiae "Burgund" metanol propanol izobutanol izoamylowe

Zawartość mg / l 40 30 cerevisiae K1 cerevisiae K3

8 Rysunek 5. Produkcja związków karbonylowych, estrów i kwasów przez drożdże Zawartość w mg / l cerevisiae K1 cerevisiae K3 Candida pulcherrima K5 cerevisiae "Burgund" 50 0 acetaldehyd octan etylu kwas octowy

drożdże 300 250 Zawartość w mg / l 200 150 100

9 WNIOSKI 1. Wszystkie mikroorganizmy użyte do fermentacji roztworów modelowych wytwarzają etanol oraz inne związki lotne i mają bezpośredni wpływ na skład chemiczny destylatów. 2. Szczepy dzikie i szlachetne z gatunku cerevisiae, wykazały bardzo zbliżoną charakterystykę fermentacyjną. Różnice polegały jedynie na podwyższonej produkcji alkoholi izoamylowych przez szczepy dzikie. Szczepy K1 i K3 mogą być stosowane, do odfermentowywania moszczów owocowych. 3. Drożdże Candida pulcherrima wyróżniają się zarówno pod względem dynamiki procesu, jak i składu ilościowego uzyskiwanych destylatów. Ich cechą charakterystyczną jak niezwykle wysoka produkcja octanu etylu. Proponuje się, wykorzystanie tych drożdży, jako kultury starterowej, przy wytwarzaniu win gronowych i owocowych. LITERATURA 1. Fernandez M.T., Ubeda J.F., Briones A.I Comparative study of non- microflora of musts in fermentation, by physiological and molecular methods. FEMS Microbiol. Lett. 173, Granchi L., Ganucci D., Messini A., Vincenzini M Oenological properties of Hanseniaspora osmophila and Kloeckera corticis from wines produced by spontaneous fermentations of normal and dried grapes. FEMS Yeast Research 2, Romano P., Suzzi G., Domizio P., Fatichenti F Secondary products formation as a tool for discriminating non- wine strains. Antonie van Leeuwenhoek 74, Sipiczki M Analysis of yeast derived from natural fermentation in Tokaj winery. Antonie van Leeuwenhoek 79, Torija M.J., Rozes N., Poblet M., Guillamon J.M., Mas A Yeast population dynamics in spontaneous fermentations: Comparison between two different wine-producing areas over a period of three years. Antonie van Leeuwenhoek 79, Zohre D.E., Erten H The influence of Kloeckera apiculata and Candida pulcherrima yeasts on wine fermentation. Process Biochemistry 38,

Szczepy K1 i K3 mogą być stosowane, do odfermentowywania moszczów owocowych. 3.

Podobne dokumenty

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH SZCZEPÓW DROŻDŻY I PLEŚNI WYIZOLOWANYCH Z SADU ŚLIWOWEGO

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH SZCZEPÓW DROŻDŻY I PLEŚNI WYIZOLOWANYCH Z SADU ŚLIWOWEGO Paweł Satora, Tadeusz Tuszyński Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej Akademia Rolnicza,