Вестник МГТУ. 2018, №3.

Вестник МГТУ. 2018. Т. 21, № 3. С. 387–394. DOI: 10.21443/1560-9278-2018-21-3-387-394 387 УДК 663.128+630*181.342 И. В. Новикова, И. А. Юрицын, А. С. Муравьев Условия продуцирования уксусной кислоты дрожжами Brettanomyces Дрожжи рода Brettanomyces нашли применение в пивоварении (стили Ламбик и Гёз). Уксусная кислота, полученная в ходе ферментации дрожжей Brettanomyces , участвует в синтезе эфиров, отвечающих за вкусо- ароматическую составляющую напитка. В ходе исследования определяли способность четырех штаммов дрожжей Brettanomyces ( intermedius , bruxellensis , custersianus и clausenii ) к выработке уксусной кислоты на среде, содержащей глюкозу. B. bruxellensis признан наиболее эффективным для биологического подкисления среды, в том числе в пивоварении. Определен оптимальный режим расхода воздуха при полном потреблении глюкозы и достижении максимальных значений объемного – 0,06 г/(дм 3 ×ч) и удельного выхода уксусной кислоты – 0,43 г/(г×ч), равный 300 дм 3 /ч. Статистическими методами исследовано влияние температуры и перемешивания среды на выработку уксусной кислоты B. bruxellensis в среде, содержащей глюкозу, при температуре 26, 30, 34 °С и скорости вращения мешалки 250, 350, 450 об./мин. Оптимальными условиями для максимального объемного выхода уксусной кислоты – 0,114 г/(дм 3 ×ч) – выбраны температура среды 28 °C и скорость вращения мешалки 250 об./мин. Ключевые слова: Brettanomyces , уксусная кислота, пивоварение, аэрация, температура. Введение Дрожжи, принадлежащие к роду Brettanomyces , признаны контаминантами для вина [1; 2]. В виноделии микроорганизмы появляются после окончания процесса сбраживания сусла, они ответственны за неприятные оттенки в аромате [3; 4]. В промышленном производстве этанола Brettanomyces известны из-за их способности к ферментации сбраживаемых углеводов с образованием уксусной кислоты [5]. Увеличение концентрации уксусной кислоты в среде может оказывать отрицательное влияние на жизнедеятельность Saccharomyces cerevisiae , таким образом уменьшая способность производственной микрофлоры к продуцированию этанола [6], и следовательно, приводит к снижению выхода спирта. С другой стороны, в пивоварении дрожжи рода Brettanomyces нашли свое применение в производстве таких стилей, как Ламбик и Гёз, синтезируя ароматические компоненты 4-винилгваякол (аромат гвоздики), 4-винилфенол (лекарственные, пластиковые оттенки) и 4-винилкатехол (аромат дыма) [7–9]. Уксусная кислота, полученная в ходе ферментации дрожжей Brettanomyces , участвует в синтезе эфиров, таких, например, как этиловый эфир уксусной кислоты. Показано, что при анаэробной ферментации Brettanomyces производит достаточное количество жирных кислот для снижения рН среды до значения 4,0, которые также участвуют в реакциях этерификации [10]. Некоторые штаммы Brettanomyces могут синтезировать янтарную кислоту в качестве побочного продукта брожения при относительно небольшом количестве кислорода в среде [11]. Применение Brettanomyces в производстве алкогольных напитков широко освещено в литературе, в частности изучалось влияние таких параметров, как рН среды [12], воздействие кислорода [13], влияние концентрации этанола [14]. Влияние температуры на жизнедеятельность дрожжевой клетки наиболее значительно, поскольку температура является одним из важнейших параметров процесса спиртового брожения, который оказывает влияние на кинетику биохимического процесса с изменением метаболизма дрожжевой клетки [6]. Цель работы – оценка количества уксусной кислоты при продуцировании четырьмя различными штаммами Brettanomyces , выбор штамма с точки зрения применения в пивоварении и изучение влияния условий культивирования дрожжей (температура, аэрация и перемешивание) на выход уксусной кислоты. Материалы и методы Дрожжи Brettanomyces bruxellensis , Brettanomyces intermedius , Brettanomyces custersianus и Brettanomyces clausenii хранили при температуре 4 °C на среде следующего состава (г/дм 3 ): глюкоза, 20; агар, 20; дрожжевой экстракт, 10. Для засева культуры состав среды был следующим (г/дм 3 ): глюкоза, 50; KH 2 PO 4 , 5; (NH 4 ) 2 SO 4 , 2; дрожжевой экстракт, 1 и MgSO 4 7H 2 O, 0,4. Начальный рН был скорректирован до 4 с использованием 85 % раствора ортофосфорной кислоты. Затем питательную среду стерилизовали при 120 °C в течение 15 мин. Засев культуры проводили в колбе вместимостью 500 см 3 с 300 см 3 среды, оборудованной магнитной мешалкой (скорость вращения 250 об./мин). После инокулирования каждую колбу выдерживали при 30 °C в течение 72 ч. Эксперименты проводились в ферментере вместимостью 15 дм 3 , подключенном к контроллеру для регистрации значений рН и калиброванному ротаметру расхода воздуха. Питательную среду объемом