Ферменты
Осахаривание крахмала и превращение Сахаров в этиловый спирт происходит под действием ферментов, содержащихся в проросшем зерне — солоде и дрожжах.
При использовании дрожжей и солода необходимо учитывать характерные избирательные свойства их ферментов, вытекающие из их белковой природы и заключающиеся в высокой каталитической активности, проявляющейся лишь при комнатной и близких к ней температурах. По этой же причине среда и температура играют важную роль в различных химических превращениях веществ, протекающих с их участием. При этом, с одной стороны, поскольку ферменты катализируют химические реакции, скорость последних возрастает с повышением температуры; с другой — вследствие белковой природы ферментов, повышение температуры приводит к разрушению белка и, как результат этого, к уменьшению скорости реакций. Температура, при которой происходит наиболее интенсивное действие ферментов, называется оптимальной. Оптимальные температуры большинства биологических ферментов составляют 30 — 60 С. Оптимальная температура действия ферментов не является строго фиксированной величиной и зависит от кислотности среды, длительности воздействия температур, концентрации воды и примесей в ней. Так, например, в случае, когда влажность солода составляет несколько процентов, его можно прогревать до 100 С без опасности разрушения ферментов; процесс осахаривания проводят в воде при температурах 62 — 63°С, так как при более высоких температурах происходит разрушение ферментов вследствие высокой концентрации воды. Ферменты спиртовых дрожжей разрушаются при температурах 45 — 50°С. Значительное влияние на действие ферментов оказывают примеси, имеющиеся в воде. Активность ферментов возрастает в присутствии ионов натрия, калия, меди и некоторых других и падает в присутствии ионов свинца, ртути, вольфрама.
Ферменты, катализирующие расщепление крахмала, называются амилолитическими или амилазами. В технологии получения спирта их функция заключается в растворении крахмала и превращении его в сахара, которые сбраживаются ферментами дрожжей. Растворение крахмала происходит под действием ферментов а - и b-амилазы, преимущественно первой. Осахари - вание растворенного крахмала происходит под действием как названных ферментов, так и фермента декстриназа (олиго — 1,6-глюкозидаза).
Оптимальные температуры действия на крахмал а - и b - амилаз различны и зависят от используемой для приготовления солода культуры злака. В частности, если оптимальные температуры действия а - амилазы ячменя составляют 51 — 61 °С, ржи — 53 — 63, то Ь - амилазы ячменя — 48, ржи — 51°С. При нагревании раствора, содержащего а-амилазу, до 70°С в течение 15 мин ее активность снижается незначительно, Ь-амилаза в этих условиях инактивируется полностью.
В технологии получения спирта из сахарсодержащего сырья важнейшую роль играют ферменты, содержащиеся в дрожжах — а-глюкозидаза (мальтаза) — фермент расщепляет мальтозу с образованием глюкозы; b-фруктофуранозидаза (сахараза, ин- вертаза) — фермент расщепляет сахарозу на глюкозу и фруктозу, а раффинозу — на фруктозу и мелибиозу и комплекс ферментов, называемый зимаза, который расщепляет гексозы (фруктозу и глюкозу) с образованием в качестве конечных продуктов этилового спирта и углекислого газа.
