close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

otchet(14)

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
ИНСТИТУТ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ и БИОЛОГИИ
КАФЕДРА МИКРОБИОЛОГИИ
Специальность: 012400 (ОКСО 020209) - микробиология
Отчет
Дисциплина: Большой практикум по микробиологии
"Спиртовое брожение"
Выполнили:
Студенты 4 курса, 102 группы
Сорина А.А., Хасбиуллина Н .Р.
Преподаватели:
Яковлева Г.Ю., Мельникова Т.А.
Казань, 2013 г.
Спиртовое брожение.
Спиртовое брожение - это процесс окисления углеводов, в результате которого образуются этиловый спирт, углекислота и выделяется энергия. В 1836 г. французский ученый Каньяр де ла Тур установил, что спиртовое брожение связано с ростом и размножением дрожжей. Химическое уравнение спиртового брожения было дано французскими химиками А. Лавуазье (1789 г.) и Ж. Гей-Люссаком (1815 г.). Л. Пастер пришёл к выводу (1857 г.), что спиртовое брожение могут вызывать только живые дрожжи в анаэробных условиях ("брожение - это жизнь без воздуха"). В противовес этому немецкий ученый Ю. Либих упорно настаивал на том, что брожение происходит вне живой клетки. На возможность бесклеточного спиртового брожения впервые (1871 г.) указала русский врач-биохимик М. М. Манассеина. Немецкий химик Э. Бухнер в 1897, отжав под большим давлением дрожжи, растёртые с кварцевым песком, получил бесклеточный сок, сбраживающий сахар с образованием спирта и CO2. При нагревании до 50°C и выше сок утрачивал бродильные свойства. Все это указывало на ферментативную природу активного начала, содержащегося в дрожжевом соке. Русский химик Л. А. Иванов обнаружил (1905 г.), что добавленные к дрожжевому соку фосфаты в несколько раз повышают скорость брожения. Исследования отечественных биохимиков А. И. Лебедева, С. П. Костычева, Я. О. Парнаса и немецких биохимиков К. Нейберга, Г. Эмбдена, О. Мейергофа и др. подтвердили, что фосфорная кислота участвует в важнейших этапах спиртового брожения. Этот вид брожения имеет наибольшее народнохозяйственное значение. Спиртовое брожение есть процесс разложения сахара на спирт и углекислый газ. Оно протекает под действием микроорганизмов в виде следующей реакции: С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2СО2 + 27 ккал
сахар этиловый углекислый энергия
спирт газ
Кроме этилового спирта и углекислого газа, при этом получаются также побочные продукты: уксусный альдегид, глицерин, сивушные масла (бутиловый, изобутиловый, амиловый и изоамиловый спирты), уксусная и янтарная кислоты и др. Спиртовое брожение углеводов вызывается дрожжами, отдельными представителями мукоровых грибов и некоторыми бактериями. Однако грибы и бактерии вырабатывают спирта значительно меньше, чем дрожжи. Сбраживаться могут лишь углеводы, и притом весьма избирательно. Дрожжи сбраживают только некоторые 6-углеродные сахара (глюкозу, фруктозу, маннозу). Схематично спиртовое брожение может быть изображено уравнением: С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СO2 + 23,5 + 104 дж
Процесс спиртового брожения - многоступенчатый, состоящий из цепи химических реакций. Превращения глюкозы до образования пировиноградной кислоты происходят так же, как и при дыхании. Эти реакции происходят без участия кислорода (анаэробно). Далее пути дыхания и брожения расходятся. При спиртовом брожении пировиноградная кислота превращается в спирт и углекислоту. Эти реакции протекают в две стадии. Сначала от пирувата отщепляется С02 и образуется уксусный альдегид; затем уксусный альдегид присоединяет водород, восстанавливаясь в этиловый спирт. Все реакции катализируются ферментами. В восстановлении альдегида участвует НАД-H2. Обычно при спиртовом брожении, кроме главных продуктов, образуются побочные. Они довольно разнообразны, но присутствуют в небольшом количестве: амиловый, бутиловый и другие спирты, смесь которых называется сивушным маслом - соединение, от которого зависит специфический аромат вина. Образование побочных веществ связано с тем, что превращение глюкозы частично идет другими путями. Биологический смысл спиртового брожения заключается в том, что образуется определенное количество энергии, которая запасается в форме АТФ, а затем расходуется на все жизненно необходимые процессы клетки.Спиртовое брожение используется человеком с глубокой древности при изготовлении вина, пива, браги и др. Причина же брожения стала известна лишь в середине XIX в., после того, как Пастер установил, что разложение сахара на спирт и углекислый газ связано с дыханием дрожжей в анаэробных условиях. Сбраживание сахара представляет собой сложный биохимический процесс, поэтому приведенное выше уравнение выражает его лишь в общем суммарном виде.Дрожжи в зависимости от условий брожения образуют разные количества продуктов брожения, среди них могут преобладать либо этиловый спирт и углекислота, либо глицерин и уксусная кислота. Причем сбраживают они не все сахара, а только моносахариды (например, глюкозу) и дисахариды (например, мальтозу). Полисахариды (крахмал) дрожжи сбраживать не способны, так как они не имеют нужного для расщепления полисахаридов фермента (амилазы).Брожение зависит не только от условий, в которых оно протекает, но также от вида и расы применяющихся дрожжей. К числу этих условий относятся концентрация сахара, кислотность среды, температура и количество накопившегося спирта.Наиболее благоприятная концентрация сахара в сбраживаемом субстрате для большинства дрожжей составляет около 15%, при более высоких концентрациях брожение замедляется, а затем прекращается вовсе. Однако некоторые дрожжи могут вызывать брожение и при содержании в среде сахара свыше 60%. При концентрации сахара в субстрате в количестве менее 10% брожение протекает очень вяло.Нормальной для спиртового брожения является кислая среда с рН, равным 4 или 4,5. В щелочной среде брожение протекает с образованием глицерина и уксусной кислоты.Наилучшая температура брожения находится в пределах 28-32°С. При более высоких температурах брожение замедляется, а при 50°С оно прекращается. Понижение температуры снижает энергию брожения, хотя полностью оно не останавливается даже при 0°С. На практике процессы брожения ведут при температуре в пределах 20-28°С при верховом брожении и в пределах 5-10°С при низовом брожении.Верховое брожение протекает очень энергично, с образованием на поверхности субстрата большого количества пены и с бурным выделением углекислого газа, потоками которого дрожжи выносятся в верхние слои субстрата. Дрожжи, вызывающие такое брожение, называются верховыми дрожжами. После окончания брожения они оседают на дно бродильных сосудов.Низовое брожение, вызываемое низовыми дрожжами, идет значительно спокойнее, с образованием небольшого количества пены. Углекислый газ выделяется постепенно и дрожжи остаются в нижнем слое сбраживаемого субстрата.Верховые дрожжи применяют для получения спирта и пекарских дрожжей, низовые - для производства вина и пива. Для получения вина и пива иногда используют и верховые дрожжи.Образующийся в процессе брожения спирт оказывает вредное воздействие на дрожжи. При накоплении в субстрате спирта более 16% к объему самого субстрата брожение прекращается, а угнетающее действие образовавшегося спирта начинает проявляться уже при концентрации 2-5%. Некоторые же расы специально приученных дрожжей способны выдерживать весьма высокие концентрации спирта - до 20-25%.Спиртовое брожение нормально протекает в анаэробных условиях, создающихся в процессе самого брожения. Но поскольку дрожжи являются факультативными анаэробами, они могут разлагать сахар и в аэробных условиях с образованием углекислого газа и воды. Замечено, что в условиях хорошей аэрации дрожжи усиленно размножаются. Поэтому при производстве пекарских дрожжей бродящий субстрат продувают воздухом.Для промышленного получения спирта в качестве сырья используют крахмалосодержащие продукты - картофель, зерновые культуры, а также отходы сахарного производства. В связи с тем, что дрожжи не способны сбраживать крахмал, его предварительно осахаривают с помощью солода, содержащего фермент амилазу. Солод получают из проросших зерен ячменя. В настоящее время для осахаривания применяют также грибной солод (грибы рода аспергиллус), который во многих отношениях является выгоднее ячменного солода. В результате осахаривания крахмала образуется дисахарид мальтоза - солодовый сахар.Для производства пива чаще всего используют ячмень, из которого получают солод, а из солода приготавливают сусло-сахаристую жидкость, подвергаемую брожению. Вкусовые особенности пива зависят от качества сырья, технологии и применяемых дрожжей. Низовые дрожжи, используемые в пивоварении, ведут медленное брожение, не вызывают значительного помутнения сусла, а по окончании брожения образуют на дне плотный осадок. Среди низовых дрожжей имеются сильнобродящие и слабобродящие дрожжи.
Сравнение бродильной активности разных рас дрожжей Saccaharomyces cerevisiae.
Дрожжи, которые осуществляют брожение относятся к виду Saccaharomyces cerevisiae и при этом деляться на много рас,которые были выделены давно.
Цель работы: сравнить разные расы дрожжей Saccaharomyces cerevisiae по их бродильной активности.
В нашей работе используются следующие расы:
1. S.c. superstart
2. S.c. AW1+AW2
3. S.c. 38
4. S.c. XI
5. S.c. risling
6. S.c. carlcbergi
7. S.c. XII
Материалы и оборудование :
Зерно различных культур, чистые расы дрожжей, амилолитические ферменты, разжижающие ферменты, серная кислота, пробирки, пипетки, камера Горяева, колбы, весы, рефрактометр, центрифуга.
Занятие 1.
* Ознакомление с поставленной задачей.
* Приготовление сред ( Сабуро, глюкозоаммонийная) и посуды.
* Посев инокулята.
Приготовление сусла.
1. Готовим мучку: взвешиваем 600 гр зерна ( 300 г овса, 300 г ржи), измельчаем.
2. В стакан объемом 1 л вливаем 800 мл водопроводной воды подкисленной серной кислотой и нагреваем воду до температуры 550 С.
3. Вносим разжижающие ферменты и тщательно перемешиваем в течение 20 минут,высыпаем мучку в воду.
4. Помещаем стакан со смесью на кипящую водяную баню,выдерживаем в течение часа ,при постоянном помешивании.
5. Взвешиваем стакан и восполняем потерю массы дистиллированной водой.
6. Охлаждаем массу до температуры 580 С.
7. Вносим осахаривающие ферменты ,постоянно перемешиваем.
8. С помощью рефрактометра определяем концентрацию растворенных сухих вещесттв в отцентрифугированном сусле.
Подготовка инокулятаю
1. В культуру дрожжей, выросшех на скошенном сусло-агаре, внести стерильную водопроводную воду. Встряхиваем, снимаем клетки петлей.Отбираем каплю суспензии и с помощью камеры Горяева подсчитываем концентрацию дрожжевых клеток.
2. Приводим концентрации дрожжей всех вариантов к единому значению. Количество дрожжей в инокуляте должно обеспечить их концентрацию в сусле в пределах 11-12 млн./мл.
3. Засеиваем колбу,взвешиваем. Результаты опыта снимаем в течение 3-5 суток. Конец брожения устанавливаем по прекращению газообразования и убыли веса.
Исследуемая нами раса Saccaharomyces cerevisiae 38 . Мониторинг массы дрожжей :1 сутки- 557, 2-550, 3-540, 4-535, 5-535, 6-535, 7-533.
В ходе проделанной нами работы было установлено уменьшение массы и постепенное прекращение газообразования.
Занятие 2.
Микроскопирование дрожжей.
Готовим два препарата : с метиленовой синью и раствором Люголя. В препарате с метиленовой синью можно видеть мертвые клетки,окрашенные в синий цвет,живые клетки при этом не будут окрашиваться. Так же в живых клетках хорошо просматривается вакуоль,с включенными в нее зернами волютина. Упитанность клеток определяем приготовлением препарата с раствором Люголя. Гранулы полисахарида будут окрашиваться в коричневый цвет.
В ходе проделанного микроскопирование в первом препарате общее количество клеток-105, мертвых- 49. Во втором препарате мы увидели примерно 30 клеток с окрашенным включением.
Определение образовавшегося СО2.
Количество выделения углекислого газа определяется по убыли веса колб. Концентрацию СО2 находим по формуле : С= М0-Мt , где М0 вес колбы в начальный момент, Мt -вес колбы в момент времени. Строим график образования СО2 :
Рассчитываем скорость образования углекислого газа по формуле:
V= (Ct+1-Ct)/24, где Ct+1 и Ct -концентрации образовавшегося газа. Строим график выделения скорости выделения углекислого газа.
Расчет количеств образовавшегося спирта и сбреженного сахара сделали по массе выделившегося СО2, исходя из уравнения спиртового брожения: С6Н12О6 = 2СН3СН2ОН + 2СО2
В результате брожения образовалось 26 г углекислого газа. 88г СО2 - 92г CH3CH2OH
26г СО2 - Х CH3CH2OH
Х = 26х92/88 = 27,2 (г)
88г СО2 - 180 г C6H12O6
26г CO2 - У С6Н12О6
У = 26х180/ 88 = 53,2 (г)
Определение интенсивности брожения. Под интенсивностью брожения понимают отношение массы сбреженного за определенный промежуток времени сахара к исходящему его количеству процентов.
54 г сахара соответствуют 100% интенсивности брожения
53, 2 - Х
Х = 53,2х100/ 54 = 98, 5% Т.е интенсивность брожения составляет 98,5%.
Вывод: При сравнении бродильной активности разных рас Saccharomyces cerevisiae, а именно спиртовых ХII; 38; risling; Supersrart; AWI+AWII, carlsbergi, XI, самой эффективной оказалась раса 9
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
55
Размер файла
68 Кб
Теги
otchet
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа