În timpul fermentației alcoolice, pe lângă principalele produse - alcool și CO 2, multe alte așa-numite produse de fermentare secundară provin din zaharuri. Din 100 g de C 6 H 12 O 6, se formează 48,4 g de alcool etilic, 46,6 g de dioxid de carbon, 3,3 g de glicerină, 0,5 g de acid succinic și 1,2 g de amestec de acid lactic, acetaldehidă, acetoină și altele compusi organici.
Odată cu aceasta, celulele de drojdie în perioada de reproducere și creștere logaritmică consumă aminoacizi din mustul de struguri, care sunt necesari pentru construirea propriilor proteine. Aceasta produce subproduse de fermentare, în principal alcooli superiori.
În schema modernă a fermentației alcoolice, există 10-12 faze ale transformărilor biochimice ale hexozelor sub acțiunea unui complex de enzime de drojdie. Într-o formă simplificată, se pot distinge trei etape ale fermentației alcoolice.
Eu stadiul - fosforilarea și descompunerea hexozelor. În acest stadiu, apar mai multe reacții, ca urmare a cărora hexoză este transformată în trioză fosfat:
ATP → ADP
ATP (adenozin trifosfat) și ADP (adenozin difosfat) joacă rolul principal în transferul de energie în reacțiile biochimice. Acestea fac parte din enzime, acumulează o cantitate mare de energie necesară pentru implementarea proceselor de viață și sunt adenozină - parte componentă acizi nucleici - cu reziduuri de acid fosforic. În primul rând, se formează acid adenilic (adenozin monofosfat sau adenozin monofosfat - AMP):
Dacă desemnăm adenozina cu litera A, atunci structura ATP poate fi reprezentată în următoarea formă:
A-O-R-O ~ R - O ~ R-OH
Semnul cu ~ denotă așa-numitele legături fosfat de mare energie, extrem de bogate în energie, care se eliberează în timpul clivajului reziduurilor de acid fosforic. Transferul de energie de la ATP la ADP poate fi reprezentat de următoarea diagramă:
Energia eliberată este utilizată de celulele de drojdie pentru a asigura funcțiile vitale, în special reproducerea lor. Primul act de eliberare a energiei este formarea esterilor fosforici ai hexozelor - fosforilarea lor. Adăugarea reziduului de acid fosforic de la ATP la hexoze are loc sub acțiunea enzimei fosfohexokinază furnizată de drojdie (molecula de fosfat este notată cu litera P):
Glucoză Glucoză-6-fosfat Fructoză-1,6-fosfat
După cum se poate vedea din schema de mai sus, fosforilarea are loc de două ori, iar esterul fosforic al glucozei sub acțiunea enzimei izomerazei este convertit reversibil în ester fosforic al fructozei, care are un inel furanic simetric. Dispunerea simetrică a reziduurilor de acid fosforic la capetele moleculei de fructoză facilitează ruperea ulterioară a acesteia chiar în mijloc. Descompunerea hexozei în două trioze este catalizată de enzima aldolază; ca rezultat al descompunerii, se formează un amestec neechilibrat de aldehidă 3-fosfoglicerică și fosfodioxiacetonă:
Fosfoglicerol aldehidă (3,5%) Fosfodioxiacetonă (96,5%)
În reacțiile ulterioare, este implicată doar 3-fosfoglicerol aldehidă, al cărei conținut este completat în mod constant sub acțiunea enzimei izomerazei asupra moleculelor de fosfodioxiacetonă.
ІІ etapa de fermentare alcoolică - formarea acidului piruvic. În cea de-a doua etapă, triosfosfatul sub formă de aldehidă 3-fosfoglicerică sub acțiunea enzimei oxidative dehidrogenază este oxidat în acid fosfogliceric și este transformat în acid piruvic cu participarea enzimelor corespunzătoare (fosfogliceromutază și enolază) și a LDF - sistem ATP:
Inițial, fiecare moleculă de aldehidă 3-fosfoglicerică se atașează la sine un alt reziduu de acid fosforic (datorită unei molecule de fosfor anorganic) și se formează 1,3-difosfoglicerol aldehidă. Apoi, în condiții anaerobe, este oxidat la acid 1,3-difosfogliceric:
Grupul activ al dehidrogenazei este o coenzimă cu structură organică complexă NAD (nicotinamidă adenină dinucleotidă), care fixează doi atomi de hidrogen cu nucleul său nicotinamidic:
PESTE + + 2H + + PESTE H2
NAD oxidat NAD redus
Prin oxidarea substratului, coenzima NAD devine proprietarul ionilor de hidrogen liberi, ceea ce îi conferă un potențial ridicat de reducere. Prin urmare, mustul de fermentare se caracterizează întotdeauna printr-o mare capacitate de reducere, care are o mare importanță practică în vinificație: pH-ul mediului scade, substanțele oxidate temporar sunt restabilite și microorganismele patogene mor.
În faza finală a etapei II de fermentație alcoolică, enzima fosfotransferază catalizează de două ori transferul reziduului de acid fosforic, iar fosfogliceromutaza îl mută de la al treilea atom de carbon la al doilea, deschizând posibilitatea enzimei enolază de a forma acid piruvic :
Acid 1,3-difosogliceric Acid 2-fosfogliceric Acid piruvic
Datorită faptului că dintr-o moleculă de hexoză dublu fosforilată (s-a cheltuit 2 ATP) se obțin două molecule de trioză dublu fosforilată (se formează 4 ATP), formarea a 2 ATP este echilibrul energetic net al descompunerii enzimatice a zaharurilor. Această energie asigură funcțiile vitale ale drojdiei și determină o creștere a temperaturii mediului de fermentare.
Toate reacțiile care preced formarea acidului piruvic sunt inerente atât în \u200b\u200bfermentația anaerobă a zaharurilor, cât și în respirația protozoarelor și a plantelor. Etapa III este legată doar de fermentația alcoolică.
III etapa de fermentare alcoolică - formarea alcoolului etilic.În etapa finală a fermentației alcoolice, acidul piruvic sub acțiunea enzimei decarboxilază este decarboxilat pentru a forma acetaldehidă și dioxid de carbon și, cu participarea enzimei alcool dehidrogenază și a coenzimei NAD-H2, acetaldehida se reduce la alcool etilic
Acid piruvic Acetilaldehidă Etanol
Dacă există un exces de acid sulfuric liber în mustul de fermentare, atunci o parte din acetaldehidă este legată de un compus aldehidic sulf: în fiecare litru de must, 100 mg de H2SO3 este legat de 66 mg de CH3CH.
Ulterior, în prezența oxigenului, acest compus instabil se descompune și acetaldehida liberă se găsește în materialul vinic, ceea ce este deosebit de nedorit pentru șampania și materialele de vin de masă.
Într-o formă comprimată, conversia anaerobă a hexozei în alcool etilic poate fi reprezentată de următoarea schemă:
După cum se poate vedea din schema de fermentație alcoolică, mai întâi se formează esteri de fosfor ai hexozelor. În acest caz, moleculele de glucoză și fructoză sub acțiunea enzimei hexokenază adaugă restul de acid fosforic din adenoz trifosfat (ATP), formând astfel glucoză-6-fosfat și adenozin difosfat (ADP).
Glucoza-6-fosfatul sub acțiunea enzimei izomerazei este transformată în fructoză-6-fosfat, care adaugă un alt reziduu de acid fosforic din ATP și formează fructoză-1,6-difosfat. Această reacție este catalizată de fosfofructokinază. Formarea acestui compus chimic încheie prima etapă pregătitoare a descompunerii anaerobe a zaharurilor.
Ca urmare a acestor reacții, molecula de zahăr se transformă în forma oxi, capătă o labilitate mai mare și devine mai capabilă de transformări enzimatice.
Sub influența enzimei aldolază, fructoza-1, 6-difosfatul este împărțit în glicerolaldehidă acizi fosforici și dioxiacetonofosforici, care pot fi transformați unul într-unul sub acțiunea enzimei trioză fosfat izomerază. Fosfoglicerolul aldehidă suferă o conversie suplimentară, care se formează aproximativ 3% comparativ cu 97% fosfodioxiacetonă. Fosfodioxiacetona, cu utilizarea aldehidei fosfoglicerolice, este transformată sub acțiunea fosfotriozei izomerazei în 3-fosfoglicerol aldehidă.
În cea de-a doua etapă, aldehida 3-fosfoglicerică adaugă un alt reziduu de acid fosforic (datorat fosforului anorganic) pentru a forma aldehida 1,3-difosfoglicerică, care este deshidratată prin acțiunea triosefosfat dehidrogenazei și dă acid 1, 3-difosfogliceric. Hidrogenul, în acest caz, este transferat în forma oxidată a coenzimei NAD. Acidul 1, 3-difosfogliceric, oferind ADP (sub acțiunea enzimei fosfoglicericenază) un reziduu de acid fosforic, se transformă în acid 3-fosfogliceric, care este transformat în acid 2-fosfogliceric sub acțiunea enzimei fosfogliceromutază. Acesta din urmă, sub acțiunea fosfopiruvatului hidrotazic, este transformat în acid fosfoenolpiruvic. Mai mult, cu participarea enzimei piruvat, acidul fosfoenolpiruvic transferă restul acidului fosforic către molecula ADP, ca urmare a căreia se formează o moleculă ATP, iar molecula acidului enolpiruvic trece în acid piruvic.
A treia etapă a fermentației alcoolice se caracterizează prin scindarea acidului piruvic sub acțiunea enzimei piruvat decarboxilază în dioxid de carbon și acetaldehidă, care sub acțiunea enzimei alcool dehidrogenază (coenzima sa este NAD) este redusă la alcool etilic.
Ecuația totală a fermentației alcoolice poate fi reprezentată după cum urmează:
C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADP → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATF + 2H2O
Astfel, în timpul fermentării, o moleculă de glucoză este transformată în două molecule de etanol și două molecule de dioxid de carbon.
Dar cursul de fermentare indicat nu este singurul. Dacă, de exemplu, nu există enzimă piruvat decarboxilază în substrat, atunci acidul piruvic nu se descompune în acetaldehidă și acidul piruvic suferă o reducere directă, transformându-se în acid lactic în prezența lactatului dehidrogenază.
În vinificație, fermentarea glucozei și fructozei are loc în prezența bisulfitului de sodiu. Acetaldehida formată în timpul decarboxilării acidului piruvic este îndepărtată ca urmare a legării cu bisulfit. Locul acetaldehidei este luat de dioxiacetonă fosfat și 3-fosfoglicerol aldehidă, acestea primind hidrogen din compuși chimici reduși, formând glicerofosfat, care este transformat ca urmare a defosforilării în glicerol. Aceasta este a doua formă de fermentare Neuberg. Conform acestei scheme de fermentație alcoolică, acumularea de glicerină și acetaldehidă are loc sub forma unui derivat de bisulfit.
Substanțe formate în timpul fermentării.
În prezent, s-au găsit aproximativ 50 de alcooli superiori în produsele de fermentare, care au o varietate de mirosuri și afectează semnificativ aroma și buchetul de vin. Icoamil, izobutil și N-propil alcooli se formează în cantități mari în timpul fermentării. Alcooli aromatici superiori β-feniletanol (FES), tirozol, alcool terpenic farnesol, cu aromă de trandafir, crin, flori de tei, se găsesc în cantități mari (până la 100 mg / dm3) în vinurile spumante și încă semidulci obținute prin așa-numita reducere biologică a azotului ... Prezența lor în cantități mici este de dorit. În plus, în timpul îmbătrânirii vinului, alcoolii superiori intră în esterificare cu acizi volatili și formează esteri, care conferă vinului tonuri eterice favorabile unui buchet copt.
Ulterior, s-a dovedit că cea mai mare parte a alcoolilor superiori alifatici se formează din acid piruvic prin transaminare și biosinteză directă cu participarea aminoacizilor și a acetaldehidei. Dar cei mai valoroși alcooli superiori aromatici sunt formați numai din aminoacizii aromatici corespunzători, de exemplu:
Formarea alcoolilor superiori în vin depinde de mulți factori. În condiții normale, se acumulează în medie 250 mg / dm3. Cu o fermentație prelungită lentă, cantitatea de alcooli superiori crește, cu o creștere a temperaturii de fermentare la 30 ° C, aceasta scade. În condiții de fermentare cu flux continuu, multiplicarea drojdiei este foarte limitată și se formează alcooli mai puțini decât cu o fermentare discontinuă.
Odată cu scăderea numărului de celule de drojdie ca urmare a răcirii, sedimentării și filtrării grosiere a mustului fermentat, are loc o acumulare lentă de biomasă de drojdie și, în același timp, crește cantitatea de alcooli superiori, în primul rând aromatici.
O cantitate crescută de alcooli superiori nu este de dorit pentru materialele albe, șampanii și coniacului încă uscate, dar conferă o varietate de nuanțe în aromă și gust vinurilor roșii de masă, spumante și puternice.
Fermentarea alcoolică a mustului de struguri este, de asemenea, asociată cu formarea de aldehide și cetone cu greutate moleculară mare, a acizilor volatili și grași și a esterilor acestora, care sunt importanți în formarea buchetului și gustului vinului.
Schimb de energie (catabolism, disimilare) - un set de reacții de clivaj materie organicăînsoțit de eliberarea de energie. Energia eliberată în timpul descompunerii substanțelor organice nu este utilizată imediat de celulă, ci este stocată sub formă de ATP și alți compuși cu energie ridicată. ATP este o sursă universală de alimentare cu energie pentru celulă. Sinteza ATP are loc în celulele tuturor organismelor în procesul de fosforilare - adăugarea de fosfat anorganic la ADP.
Avea aerob organismele (care trăiesc într-un mediu cu oxigen) disting trei etape ale metabolismului energetic: oxidare pregătitoare, fără oxigen și oxidare cu oxigen; la anaerob organisme (care trăiesc într-un mediu fără oxigen) și aerob cu lipsă de oxigen - două etape: pregătire, oxidare fără oxigen.
Etapa pregătitoare
Constă în scindarea enzimatică a substanțelor organice complexe la unele simple: molecule proteice - la aminoacizi, grăsimi - la glicerol și acizi carboxilici, glucide - la glucoză, acizi nucleici - la nucleotide. Descompunerea compușilor organici cu greutate moleculară ridicată se realizează sau prin enzime tract gastrointestinal sau enzime lizozomale. Toată energia eliberată în acest caz este disipată sub formă de căldură. Moleculele organice mici rezultate pot fi utilizate ca „materiale de construcție” sau pot fi degradate în continuare.
Oxidare anoxică sau glicoliză
Această etapă constă în scindarea suplimentară a substanțelor organice formate în timpul etapei pregătitoare, are loc în citoplasma celulei și nu are nevoie de oxigen. Principala sursă de energie din celulă este glucoza. Procesul de degradare anoxică incompletă a glucozei - glicoliză.
Pierderea de electroni se numește oxidare, achiziția se numește reducere, în timp ce donatorul de electroni este oxidat, acceptorul este redus.
Trebuie remarcat faptul că oxidarea biologică în celule poate avea loc cu participarea oxigenului:
A + O 2 → AO 2,
și fără participarea sa, datorită transferului atomilor de hidrogen de la o substanță la alta. De exemplu, substanța "A" este oxidată de substanța "B":
AH 2 + B → A + BH 2
sau datorită transferului de electroni, de exemplu, fierul feros este oxidat la trivalent:
Fe 2+ → Fe 3+ + e -.
Glicoliza este un proces complex cu mai multe etape care include zece reacții. În timpul acestui proces, glucoza este deshidrogenată, coenzima NAD + (nicotinamidă adenină dinucleotidă) servește ca acceptor de hidrogen. Ca rezultat al unui lanț de reacții enzimatice, glucoza este transformată în două molecule de acid piruvic (PVA), cu un total de 2 molecule ATP și forma redusă a purtătorului de hidrogen NADH 2:
C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2H 3 PO 4 + 2NAD + → 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 2H 2 O + 2NAD · H 2.
Destinul suplimentar al PVC-ului depinde de prezența oxigenului în celulă. Dacă nu există oxigen, fermentația alcoolică are loc în drojdie și plante, în care se formează mai întâi acetaldehidă și apoi alcool etilic:
- С 3 Н 4 О 3 → СО 2 + СН 3 СОН,
- CH 3 SON + NAD · H 2 → C 2 H 5 OH + NAD +.
La animale și unele bacterii, cu lipsă de oxigen, fermentația acidului lactic are loc cu formarea acidului lactic:
С 3 Н 4 О 3 + NAD · Н 2 → С 3 Н 6 О 3 + NAD +.
Ca rezultat al glicolizei unei molecule de glucoză, se eliberează 200 kJ, dintre care 120 kJ sunt disipate sub formă de căldură, iar 80% sunt stocate în legături ATP.
Oxidarea oxigenului sau respirația
Constă în scindarea completă a acidului piruvic, apare în mitocondrii și cu prezența obligatorie a oxigenului.
Acidul piruvic este transportat în mitocondrii (structura și funcția mitocondriilor - prelegerea 7). Aici are loc deshidrogenarea (eliminarea hidrogenului) și decarboxilarea (eliminarea dioxidului de carbon) a PVC-ului odată cu formarea unei grupări acetil cu doi carbon, care intră într-un ciclu de reacții numit reacțiile ciclului Krebs. Are loc o oxidare suplimentară, asociată cu dehidrogenarea și decarboxilarea. Ca urmare, pentru fiecare moleculă de PVC distrusă, trei molecule de CO 2 sunt îndepărtate din mitocondrii; se formează cinci perechi de atomi de hidrogen asociați purtătorilor (4NAD · H 2, FAD · H 2), precum și o moleculă de ATP.
Reacția totală a glicolizei și distrugerii PVC-ului în mitocondrii la hidrogen și dioxid de carbon este următoarea:
C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O → 6CO 2 + 4ATF + 12H 2.
Două molecule de ATP se formează ca urmare a glicolizei, două în ciclul Krebs; două perechi de atomi de hidrogen (2NADCHH2) s-au format ca rezultat al glicolizei, zece perechi - în ciclul Krebs.
Ultima etapă este oxidarea perechilor de atomi de hidrogen cu participarea oxigenului la apă cu fosforilarea simultană a ADP în ATP. Hidrogenul este transferat în trei mari complexe enzimatice (flavoproteine, coenzime Q, citocromi) ale lanțului respirator situat în membrana mitocondrială internă. Electronii sunt luați din hidrogen, care în final se combină cu oxigenul din matricea mitocondrială:
О 2 + e - → О 2 -.
Protonii sunt pompați în spațiul intermembranar al mitocondriilor, în „rezervorul de protoni”. Membrana interioară este impermeabilă la ionii de hidrogen, pe de o parte este încărcată negativ (datorită O 2 -), pe de altă parte - pozitiv (datorită H +). Când diferența de potențial în membrana interioară atinge 200 mV, protonii trec prin canalul enzimei ATP sintetază, se formează ATP, iar citocrom oxidaza catalizează reducerea oxigenului în apă. Deci, ca urmare a oxidării a douăsprezece perechi de atomi de hidrogen, se formează 34 de molecule de ATP.
Fermentarea alcoolică stă la baza preparării oricărei băuturi alcoolice. Acesta este cel mai simplu și accesibil mod de a obține alcool etilic. A doua metodă, hidratarea etilenei, este sintetică, utilizată rar și numai în producția de vodcă. Vom analiza caracteristicile și condițiile fermentației pentru a înțelege mai bine modul în care zahărul este transformat în alcool. Din punct de vedere practic, aceste cunoștințe vor ajuta la crearea unui mediu optim pentru drojdie - pentru a plasa corect mustul, vinul sau berea.
Fermentarea alcoolică Este procesul de conversie a glucozei prin drojdie în alcool etilic și dioxid de carbon într-un mediu anaerob (anoxic). Ecuația este următoarea:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2.
Ca urmare, o moleculă de glucoză este transformată în 2 molecule de alcool etilic și 2 molecule de dioxid de carbon. În acest caz, energia este eliberată, ceea ce duce la o ușoară creștere a temperaturii mediului. De asemenea, în timpul fermentației se formează uleiuri fusel: butil, amil, izoamil, izobutil și alți alcooli, care sunt produse secundare ale metabolismului aminoacizilor. În multe privințe, uleiurile fusel formează aroma și gustul băuturii, dar cele mai multe dintre ele sunt dăunătoare pentru corpul uman, astfel încât producătorii încearcă să curețe alcoolul de uleiurile nocive fusel, dar lasă cele utile.
Drojdie - Acestea sunt ciuperci sferice unicelulare (aproximativ 1500 de specii), care se dezvoltă activ într-un mediu lichid sau semilichid bogat în zaharuri: la suprafața fructelor și a frunzelor, în nectarul florilor, fitomasa moartă și chiar solul.
Celule de drojdie la microscop Acesta este unul dintre primele organisme „îmblânzite” de om, utilizate în principal pentru coacerea pâinii și prepararea băuturilor alcoolice. Arheologii au stabilit că vechii egipteni din 6000 de ani î.Hr. e. a învățat să facă bere și până în 1200 î.Hr. e. stăpânea coacerea pâinii cu drojdie.
Cercetările științifice privind natura fermentației au început în secolul al XIX-lea, prima formulă chimică a fost propusă de J. Gay-Lussac și A. Lavoisier, dar esența procesului a rămas neclară, au apărut două teorii. Savantul german Justus von Liebig a presupus că fermentația este de natură mecanică - vibrațiile moleculelor organismelor vii sunt transferate în zahăr, care este împărțit în alcool și dioxid de carbon. La rândul său, Louis Pasteur a crezut că baza procesului de fermentare este natura biologică - când sunt atinse anumite condiții, drojdia începe să transforme zahărul în alcool. Pasteur a putut empiric să-și demonstreze ipoteza, ulterior natura biologică a fermentației a fost confirmată de alți oameni de știință.
Cuvântul rusesc „drojdie” provine din verbul slavon vechi „drozgati”, care înseamnă „a zdrobi” sau „a frământa”, există o legătură clară cu coacerea pâinii. La rândul său, denumirea în limba engleză pentru drojdie „drojdie” provine din cuvintele în engleză veche „gist” și „gyst”, care înseamnă „spumă”, „gaz” și „fierbere”, care este mai aproape de distilare.
Zahăr, produse care conțin zahăr (în principal fructe și fructe de pădure), precum și materii prime care conțin amidon: cerealele și cartofii sunt folosiți ca materii prime pentru alcool. Problema este că drojdia nu poate fermenta amidonul, deci trebuie mai întâi să îl descompuneți în zaharuri simple, acest lucru se face de către o enzimă - amilază. Amilaza se găsește în malț, un bob germinat și se activează la temperaturi ridicate (de obicei 60-72 ° C), iar procesul de conversie a amidonului în zaharuri simple se numește zaharificare. Zaharificarea malțului („fierbinte”) poate fi înlocuită prin adăugarea de enzime sintetice, care nu necesită încălzirea mustului, de aceea metoda se numește zaharificare „rece”.
Condiții de fermentare
Dezvoltarea și fermentarea drojdiei sunt influențate de următorii factori: concentrația zahărului, temperatura și lumina, aciditatea mediului și prezența oligoelementelor, conținutul de alcool, disponibilitatea oxigenului.
1. Concentrația zahărului. Pentru majoritatea raselor de drojdie, conținutul optim de zahăr din must este de 10-15%. La o concentrație de peste 20%, fermentația slăbește, iar la 30-35% este aproape garantată oprirea, deoarece zahărul devine un conservant care împiedică drojdia să funcționeze.
Interesant este faptul că, atunci când conținutul de zahăr al mediului este sub 10%, fermentația continuă și ea slab, dar înainte de a îndulci mustul, trebuie să vă amintiți despre concentrația maximă de alcool (punctul 4) obținută în timpul fermentării.
2. Temperatura și lumina. Pentru majoritatea tulpinilor de drojdie, temperatura optimă de fermentare este de 20-26 ° C (drojdia de bere fermentată la fund necesită 5-10 ° C). Intervalul permis este de 18-30 ° C. La temperaturi mai scăzute, fermentația încetinește semnificativ, iar la valori sub zero, procesul se oprește și drojdia „adoarme” - cade în animație suspendată. Pentru a relua fermentarea, ridicați temperatura.
De asemenea căldură distruge drojdia. Pragul de rezistență depinde de tulpină. În general, valorile peste 30-32 ° C sunt considerate periculoase (în special pentru vin și bere), cu toate acestea, există rase separate de drojdie alcoolică care pot rezista la temperaturi de must până la 60 ° C. Dacă drojdia este „fiartă”, va trebui să adăugați un lot nou la must pentru a relua fermentarea.
Procesul de fermentare în sine determină o creștere a temperaturii de câteva grade - cu cât volumul mustului este mai mare și cu cât drojdia este mai activă, cu atât încălzirea este mai puternică. În practică, corectarea temperaturii se face dacă volumul este mai mare de 20 de litri - este suficient să mențineți temperatura sub 3-4 grade față de limita superioară.
Recipientul este lăsat într-un loc întunecat sau acoperit cu o cârpă groasă. Lipsa luminii solare directe evită supraîncălzirea și are un efect pozitiv asupra muncii drojdiei - ciupercilor nu le place lumina soarelui.
3. Aciditatea mediului și prezența oligoelementelor. Mediul cu o aciditate de 4,0-4,5 pH promovează fermentația alcoolică și inhibă dezvoltarea unor microorganisme terțe. Într-un mediu alcalin, se eliberează glicerină și acid acetic. În mustul neutru, fermentația se desfășoară normal, dar bacteriile patogene se dezvoltă activ. Aciditatea mustului este ajustată înainte de a adăuga drojdia. Adesea, distilatorii amatori cresc aciditatea cu acid citric sau orice suc acid, iar pentru a reduce mustul se sting cu cretă sau se diluează cu apă.
Pe lângă zahăr și apă, drojdia necesită alte substanțe - în primul rând, acestea sunt azot, fosfor și vitamine. Drojdia folosește aceste oligoelemente pentru sinteza aminoacizilor care alcătuiesc proteinele lor, precum și pentru reproducere în stadiul inițial de fermentare. Problema este că nu va fi posibilă determinarea corectă a concentrației de substanțe la domiciliu, iar depășirea valorilor admise poate afecta negativ gustul băuturii (în special pentru vin). Prin urmare, se presupune că materiile prime cu amidon și fructe conțin inițial cantitatea necesară de vitamine, azot și fosfor. De obicei, se hrănește numai piure de zahăr pur.
4. Conținutul de alcool. Pe de o parte, alcoolul etilic este un produs rezidual al drojdiei, pe de altă parte, este o toxină puternică pentru ciupercile de drojdie. La o concentrație de alcool în must de 3-4%, fermentația încetinește, etanolul începe să inhibe dezvoltarea drojdiei, la 7-8% drojdia nu se mai înmulțește, iar la 10-14% încetează procesarea zahărului - fermentarea se oprește . Doar tulpinile individuale de drojdie cultivată, crescute în condiții de laborator, sunt tolerante la concentrații de alcool peste 14% (unele continuă să fermenteze chiar și la 18% și mai mult). Aproximativ 0,6% alcool se obține din 1% zahăr din must. Aceasta înseamnă că pentru a obține 12% alcool, este necesară o soluție cu un conținut de zahăr de 20% (20 × 0,6 \u003d 12).
5. Accesul la oxigen. Într-un mediu anaerob (fără oxigen), drojdia vizează supraviețuirea, nu reproducerea. În această stare se eliberează cantitatea maximă de alcool, prin urmare, în majoritatea cazurilor este necesar să se protejeze mustul de accesul la aer și, în același timp, să se organizeze îndepărtarea dioxidului de carbon din recipient pentru a evita tensiune arterială crescută... Această sarcină este rezolvată prin instalarea unui sigiliu de apă.
Cu contactul constant al mustului cu aerul, există pericolul de acidificare. La început, când fermentația este activă, dioxidul de carbon emis împinge aerul departe de suprafața mustului. Dar la final, când fermentația slăbește și apare din ce în ce mai puțin dioxid de carbon, aerul intră într-un recipient deschis cu must. Sub influența oxigenului, bacteriile acidului acetic sunt activate, care încep să proceseze alcoolul etilic în acid acetic și apă, ceea ce duce la deteriorarea vinului, la o scădere a randamentului de lună și la apariția unui gust acru în băuturi. Prin urmare, este atât de important să închideți recipientul cu o garnitură de apă.
Cu toate acestea, oxigenul este necesar pentru ca drojdia să se înmulțească (pentru a obține cantități optime). Concentrația obișnuită care este în apă este suficientă, dar pentru înmulțirea accelerată a mustului după adăugarea drojdiei, lăsați-l deschis câteva ore (cu acces la aer) și amestecați de mai multe ori.
Par.22 În celulele în care organisme are loc fermentarea alcoolică? În majoritatea celulelor vegetale, precum și în celulele unor ciuperci (de exemplu, drojdie), fermentația alcoolică are loc în locul glicolizei; molecula de glucoză în condiții anaerobe este transformată în alcool etilic și CO2. De unde vine energia pentru sinteza ATP din ADP? Este eliberat în procesul de disimilare, adică în reacțiile de descompunere a substanțelor organice din celulă. În funcție de specificul organismului și de condițiile habitatului său, disimilarea poate avea loc în două sau trei etape. Ce etape se disting în metabolismul energetic? 1 - pregătitoare, încheindu-se în descompunerea moleculelor organice mari la altele mai simple: polisach.-monos., Lipide-glic. Și grăsime. acizi, proteine-a.k. Scindarea apare în PS. Puțină energie este eliberată, în timp ce este disipată sub formă de căldură. Compușii rezultați (monosac, acizi grași, etc.) pot fi utilizați de celulă în reacții de schimb plastic, precum și pentru expansiune ulterioară pentru a obține energie. 2- fără oxigen \u003d glicoliză (proces enzimatic de descompunere secvențială a glucozei în celule, însoțit de sinteza ATP; în condiții aerobe duce la formarea acidului piruvic, în condiții anaerobe duce la formarea acidului lactic); C6H12O6 + 2H3P04 + 2ADP --- 2C3H6O3 + 2ATF + 2H2O. constă în descompunerea enzimatică a lucrurilor organice, care au fost obținute în etapa de pregătire. О2 nu participă la reacțiile acestei etape. Reacțiile de glicoliză sunt catalizate de multe enzime și apar în citoplasma celulelor. 40% din energie este stocată în molecule de ATP, 60% este disipată sub formă de căldură. Glucoza se descompune nu la produse finale (CO2 și H2O), ci la compuși care sunt încă bogați în energie și, oxidându-se în continuare, o pot da în cantități mari (acid lactic, alcool etilic etc.). 3 - oxigen (respirație celulară); substanțele organice, formate în timpul etapei a 2-a și care conțin mari rezerve de energie chimică, sunt oxidate până la produsele finale de CO2 și H2O. Acest proces are loc în mitocondrie. Ca rezultat al respirației celulare, în timpul descompunerii a două molecule de acid lactic, sunt sintetizate 36 molecule ATP: 2C3H6O3 + 6O2 + 36ADP + 36H3PO4 - 6CO2 + 42H2O + Z6ATP. Se eliberează o cantitate mare de energie, 55% din rezervă este sub formă de ATP, 45% se disipă sub formă de căldură. Care sunt diferențele în metabolismul energetic dintre aerobi și anaerobi? Majoritatea creaturilor vii care trăiesc pe Pământ sunt aerobe, adică sunt utilizate în procesele О2 О2 din mediu inconjurator... La aerobi, schimbul de energie are loc în 3 etape: pregătirea, fără oxigen și oxigen. Ca rezultat, organul. Lucrurile se dezintegrează la cei mai simpli compuși anorganici. La organismele care trăiesc într-un mediu fără oxigen și nu au nevoie de oxigen - anaerobi, precum și la aerobii cu lipsă de oxigen, asimilarea are loc în două etape: pregătitoare și anoxică. Într-o versiune în două etape a schimbului de energie, energia este stocată mult mai puțin decât într-o versiune în trei etape. TERMENI: Fosforilarea este adăugarea a 1 reziduu de acid fosforic la o moleculă ADP. Glicoliza este un proces enzimatic de descompunere secvențială a glucozei în celule, însoțit de sinteza ATP; în condiții aerobe duce la formarea acidului piruvic în condiții anaerobe. condițiile duc la formarea acidului lactic. Fermentarea alcoolică este o reacție chimică a fermentației ca urmare a căreia o moleculă de glucoză în condiții anaerobe este transformată în alcool etilic și CO2 Abur 23 Ce organisme sunt heterotrofe? Heterotrofele sunt organisme care nu sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice (vii, ciuperci, multe bacterii, celule vegetale, care nu sunt capabile de fotosinteză) Ce organisme de pe Pământ practic nu depind de energia luminii solare? Chimiotrofe - utilizează energia eliberată în timpul transformărilor chimice ale compușilor anorganici pentru sinteza substanțelor organice. TERMENI: Nutriția este un set de procese care includ pătrunderea în organism, digestia, absorbția și asimilarea nutrienților. În procesul de hrănire, organismele primesc compuși chimici pe care îi folosesc pentru toate procesele vitale. Autotrofele sunt organisme care sintetizează compuși organici din cei anorganici, primind carbon din mediu sub formă de CO2, apă și sare minerală. Heterotrofii sunt organisme care nu sunt capabile să sintetizeze materia organică din anorganice (vii, ciuperci, multe bacterii, celule vegetale, nu o cale spre fotosinteză)
Subiectul lecției : Forme de viață necelulare.Profesor :
Şcoală:
District:
Lucru:biologie
Clasă:10
Tipul lecției: Lecția este un joc de rol folosind TIC.
Scopul lecției:
Să aprofundeze cunoștințele elevilor cu privire la formele de viață necelulare;
și infecția cu virusul SIDA.
Obiectivele lecției:
Oferirea de oportunități elevilor de a se uni prin interese, de a oferi o varietate de activități bazate pe roluri; extindeți capacitatea de a lucra cu materiale suplimentare de literatură și Internet; încurajează un sentiment de colectivism; formarea competenței suprasubiect.
Timp: 1 h
Telefon: 72-1-16
Echipament: computer, proiector, ecran, materiale didactice.
Etapa pregătitoare:
Cu o săptămână înainte de lecție, studenții din clasă formează grupuri de roluri de „biologi”, „istorici”, „specialiști în boli infecțioase” și se oferă să găsească materialul adecvat privind formele de viață non-celulare pentru care grupurile să raporteze. Profesorul le oferă literatura necesară și instrumentele de internet.
În timpul orelor:
Moment organizatoric (1 min)
Verificarea d / z - lucru testat pe mai multe niveluri
Testul numărul 1
1) Glicoliza este procesul de scindareeu :
A) proteine \u200b\u200bpentru aminoacizi;
B) lipide pentru acizi carboxilici superiori și glicerol;
2) Fermentarea este un proces:
A) Degradarea materiei organice în condiții anaerobe;
B) Oxidarea glucozei;
C) sinteza ATP în mitocondrii;
D) Conversia glucozei în glicogen.
3) Asimilarea este:
A) Formarea substanțelor folosind energie;
B) Decăderea substanțelor cu eliberarea de energie.
4) Aranjați etapele metabolismului energetic al carbohidraților în ordinea:
A - respirație celulară;
B - glicoliză;
B-pregătitoare.
5) Ce este fosforilarea ?
A) formarea ATP;
B) Formarea moleculelor de acid lactic;
C) Defalcarea moleculelor de acid lactic.
Testul numărul 2
1) Unde apar prima și a doua etapă a scindării compușilor cu greutate moleculară mare:A) citoplasma; B) mitocondrii: C) lizozomi D) complex Golgi.
2) În celulele al căror organism are loc fermentarea alcoolului:
A) animale și plante; B) plante și ciuperci.
3) Efectul energetic al glicolizei este formarea
2 molecule:
A) acid lactic; B) acid piruvic; C) ATP;
D) alcool etilic.
4) De ce se numește disimilare schimb de energie?
A) energia este absorbită; B) Energia este eliberată.
5) Ce este inclus în ribozomi?
A) ADN; B) lipide; C) ARN; D) proteine.
Testul numărul 3
1) Care este diferența în metabolismul energetic între aerobi și anaerobi?
A) - fără etapă pregătitoare; B) absența clivajului anoxic; c) absența unui stadiu celular.
2) Care dintre etapele metabolismului energetic are loc în mitocondrii?
A - preparator B - glicoliză; Respirația cu celule B
3) ce substanțe organice sunt rareori consumate pentru a obține energie în celulă:
A proteine; Grăsimi B;
4) În ce organite ale celulei are loc degradarea substanțelor organice:
A-ribozomi B-lizozomi; B-nucleu.
5) De unde provine energia pentru sinteza ATP din ADP?
A) - în procesul de asimilare; B) - în procesul de disimilare.
Autocontrol. Glisați numărul 2
Actualizarea cunoștințelor.
Ce știm despre formele de viață de pe pământ?
Ce știm despre formele de viață necelulare?
De ce avem nevoie de aceste cunoștințe?
4. Prezentarea planului și a obiectivelor lucrării.
Slide # 3,4
5. Operațional și executiv.
Lucrarea grupurilor de semințe
a) Discurs de gr. „Istorici” cu informații despre descoperire
viruși. Glisați numărul 5
b) Discurs de gr, „biologi”, cu informații despre structura particulei virale, despre împărțirea virușilor în conținutul de ARN și ADN, despre structura bacteriofagului. Diapozitive Nr. 6,7,13
c) Explicarea de către profesor a modului de propagare a virușilor, elevii lucrează cu un caiet. Diapozitivul numărul 11
d) Performanță de gr. „Specialiști în boli infecțioase” cu un mesaj despre boli infecțioase oameni, animale și plante cauzate de viruși. Numărul de diapozitive 8,9,10
e) povestea profesorului despre pericolul contractării virusului SIDA. Slide numărul 12.14
Muncă secundară de grup
Băieții formează grupuri ale noii compoziții. Și fiecare grup
căutând un răspuns la o întrebare sau problemă problematică propusă ei. De exemplu: Găsiți diferența dintre viruși și materie neînsuflețită? Găsiți diferența dintre viruși și materia vie?
În ce scop sunt prescrise antibioticele în timpul unei boli virale?
6. Reflexiv-evaluativ.
Verificarea activității grupurilor; Diapozitivul numărul 15
Executarea testului;
verifică-te
1 Viruși ai bacteriilor ____________
2 Enzima revertază este prezentă în virusul ________
3 Plic de virus ______________
4 Forma de viață liberă a virusului _____________
5 Numărul de acizi nucleici din celulele virusului _
6 Viruși ale căror organisme nu sunt descrise __________
7 boli virale ____________________________
Controlul reciproc.
7. Rezumatul lecției
8 teme creative
- întocmirea unui puzzle încrucișat;
Compilarea unui cluster pe această temă.
Surse de informare
Cea mai recentă carte de referință a lui N. V. Chebyshev Biology, M-2007
http // schols .keldysh .ru / scyooll 11413 / bio / viltgzh / str 2.htm
Se încarcă ...