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].
