| Проф.М.Р.Нейман ЗЕРНО И ХЛЕБ |
Важнейшими свойствами хлебопекарных дрожжей должны быть:
хорошая сбраживаемость, следовательно - высокое содержание зимазы, определенная способность к размножению,
достаточное содержание энзимов для расщепления углеводов и белка,
стойкость против высоких температур
и прочность.
Как только мы найдем эти свойства ярко выраженными у отдельных рас, мы их отберем и будем улучшать культивированием.
Дрожжи верхнего брожения характеризуются по Геннебергу следующим: дрожжи в бродящей жидкости частично поднимаются наверх и расходятся по пене, которая принимает в этом случае характерный вид, в противоположность "стекловидной" пене дрожжей нижнего брожения. Дрожжи, оседающие на дно, лежат рыхлым слоем и при взбалтывании распределяются по жидкости. Водянистая болтушка имеет мутно молочный вид. Это происходит оттого, что дрожжи верхнего брожения имеют не клейкую оболочку клетки, а оболочку без слизистой поверхности. Дрожжи сбраживают, кроме виноградного (и фруктового) сахара, тростниковый сахар, солодовый сахар, может быть определенные мальтодекстрины, во всяком случае не рафинозу.
Дрожжи нижнего брожения, к которым принадлежит большая часть пивоваренных дрожжей (пивные дрожжи), имеют полностью противоположный характер и отличаются от дрожжей верхнего брожения (прессованных дрожжей) особенно видом своих колоний и сбраживанием рафинозы, почему их и легко различать.
Употребляемые также на многих пивоваренных производствах (светлое пиво, простое, темное пиво) дрожжи верхнего брожения в основном не отличаются от хлебопекарных дрожжей; пивные дрожжи верхнего брожения раньше употреблялись в хлебопечении. Наряду с ними употреблялись и винокуренные дрожжи верхнего брожения. Сейчас хлебопекарные дрожжи приготовляются на специальных дрожжевых заводах. В то время как в винокурении главной задачей является получение алкоголя (спирта), а дрожжи представляют собой побочный продукт, на дрожжевых заводах главный упор делают на дрожжи, а алкоголь является побочным продуктом. Большую, чем во всех других бродильных производствах, на дрожжевых заводах играет роль исходный материал, дрожжи, которые "выращиваются" в заводском масштабе. Для этих дрожжевых "посевных семян" нужны разумеется те расы дрожжей верхнего брожения, которые особенно богаты вышеуказанными свойствами.
Ход культивирования дрожжей следующий. Предназначенные для размножения дрожжи помещаются в соответственный питательный раствор, затор или сусло и оставляются в нем до тех пор, пока будет продолжаться размножение. Образовавшаяся дрожжевая масса отделяется от жидкости сначала посредством центрифугирования или счерпывания, а затем прессованием, и формуется в куски определенного веса, большей частью фунтовые.
Способ этот заключается в том, что, исходя из одной единственной клетки, культивируют желаемые дрожжи, абсолютно избегая какого-либо возможного заражения другими организмами. Авторами этого способа являются известный французский ученый Пастер и датский ученый Ганзен; дальнейшее развитие его было произведено немецким бактериологом Линднером.
Для производства чистой культуры надо прежде всего получить из разводимой расы одну клетку. Этого достигают следующим путем. Небольшое количество дрожжей помещают в маленькую скляночку со стерильным питательным раствором (суслом) и размещают дрожжи в жидкости. Затем помещают несколько отдельных капель этой болтушки на предметное стеклышко с углублением и смотрят под микроскопом, сколько клеток содержится в разрезе каждой капли. Затем настолько разжижают стерильной водой дрожжевую болтушку, что можно принять, что в каждой капле находится только одна клетка дрожжевого грибка, и снова приготовляют препараты на предметном стеклышке. Если найдут каплю, в которой будет находиться только одна дрожжевая клетка, и если капля после двух- или трехкратного выдерживания ее в инкубаторе при 25 - 30° Ц (благоприятной для роста температуре) окажется свободной от чуждых микроорганизмов, то можно использовать ее для дальнейшего культивирования, которое протекает следующим образом.
Каплю, содержащую одну клетку или возникшие за это время колонии, помещают в скляночку со стерильным суслом или сусловым желатином, в котором или на котором дрожжи развиваются дальше.Размножение, обеспеченное от инфекции, происходит вернее в так называемой пастеровской колбе (рис. 53), емкостью около одного литра, наполненной стерильным суслом.
Для дальнейшего разведения нужно иметь наготове еще большие количества питательного раствора; для того, чтобы сохранить его в обеззараженном виде, употребляют так называемые карлсбергеровские колбы (рис. 54).
Рис. 54. Карлсбергеровская колба.
Рис. 55. Большой аппарат для чистой культуры дрожжей Линднера (по Дельбрюку).
Пастеровские колбы (рис. 53). Горлышко колбы переходит в два раза изогнутую, открытую на конце трубку, дающую возможность постоянного доступа воздуха. Конец закрыт ватой или прокаленным азбестом. Этим самым не дают проникнуть зародышам из воздуха. Вата вообще служит фильтром, не пропускающим зародышей; если микроорганизмы все же проникнут в трубку, их задержат изгибы. Стеклянная надставка (справа) служит для стока, жидкости.
В карлсбергеровской колбе (рис. 54) а — отверстие для наполнения, — для выливания дрожжесодержащего сусла. Трубка c-e-d служит для той же цели,
что и в пастеровской колбе.
Большой аппаратЛинднера для получения чистой культуры (рис.55). А — стерилизатор и бродильный сосуд; С — сосуд для введения посевных дрожжей; а — отводная трубка для воздуха и углекислоты; b — приток воды; d — кончающийся внутри змеевик для ввода пара (нагревание) или воды (охлаждение); х — вентиль для спуска сусла; т — привод сусла; к - ввод пара для стерилизации; g1 g2 — ввод воздуха для вентиляции сусла; h и р2 — соединительная трубка для С (сосуд для дрожжей); g принимает g2 и g2 и переходит в f - трубопровод для сусла.
Вся дрожжевая масса, представляющая собой многие миллионы дрожжевых клеток, вышла из одной клетки, следовательно она абсолютно чиста. Более чистого посева уже не может быть.
Дрожжевой завод не делает каждый раз для дальнейшего производства нового посева, а использует прежний: берут часть прежнего материала в качестве маточного для очередного использования — вроде того, как поступают в хлебопекарном производстве с закваской. Затор или сусло. Если требуются хорошие маточные дрожжи, работа на дрожжевом заводе начинается с изготовления питательного раствора, в котором будут культивироваться дрожжи,— с изготовления затора или сусла. Питательная жидкость должна, как мы уже знаем, содержать все необходимые для дрожжей питательные вещества: углеводы, азотистые вещества, минеральные составные части; и эти вещества должны находиться в поглотимом, следовательно, растворенном виде. Зерно содержит все эти питательные вещества, правда, не в растворенном виде, так как главная масса углеводов состоит из крахмала, а основное количество азотистых веществ — из нерастворимых белковых веществ. Если же мы захотим питать дрожжи составными частями зерна и дать им возможность интенсивно развиваться, то мы должны позаботиться о переводе этих веществ в растворимую форму. Для этого пользуются расщепляющим действием энзимов, которых имеется множество в прорастающем зерне (солоде). Соответственно размельченное зерно (рожь, кукуруза) замачивается в воде вместе с размятым солодом, „затирается" и оставляется при соответственной температуре стоять на такой срок, в течение которого весь крахмал переведется диастазой в сахар и большая часть белков в растворимые соединения (пептоны, амиды). Помещенные в этот "затор" маточные дрожжи находят в нем для себя хорошее пи тание. Если удалить из затора, посредством фильтрации, оставшиеся нерастворимые составные части, как например содержащие целлюлозу части оболочки, то получится чистая, содержащая питательные вещества жидкость, так называемое "сусло". Дорогое зерно можно заменить частично или совсем более дешевым, содержащим питательные вещества (главным образом крахмал) материалом, например картофелем, который или так же или аналогично перерабатывается. За последнее время получила широкое распространение, особенно в Германии, в качестве углеводной пищи меласса (см. дальше "Мелассовые дрожжи")
Лучше всего можно достигнутьэтой цели, создавая дрожжам такие условия жизни, которые для их развития были бы особо благоприятны, а для других микроорганизмов вредны. Это ведь основной закон культуры и высших растений. И земледелец не может удалить из пахотной почвы все сорные семена, и все же ему удается получить чистый и хороший урожай с посеянного, если он, начиная с обработки земли, примет все меры, чтобы обеспечить благоприятное развитие посеянных семян.
Этот вид разведения и размножения при самостоятельном поддерживании чистоты рода называется естественным разведением. Оно основывается на усилении и поддержке культивируемого организма, которое тем самым частично само помогает подавить посторонние организмы, попадающие к нему. Подробнейшее исследование благоприятных жизненных условий организма и точнейшее установление и соблюдение этих условий являются основой упомянутых работ. Эти законы естественного разведения действительны не только для разведения дрожжей для упомянутых целей, но и для всех организмов и для всех случаев практического культивирования организмов, на что мы еще раз особо укажем в главе об изготовлении закваски.
Каковы же важнейшие условия естественного культивирования?
1. Высевание по виду и количеству. То, что посевной материал должен быть чист, мы уже говорили. То, что он должен быть хорошего вида, то-есть происходить из вида, соответствующего данным условиям, - тоже подчеркивалось. Но надо следить и за тем, чтобы высеваемое количество было правильно отмерено. Основываясь на рентабельности, оно должно быть не большим, но не должно быть ниже известного минимального уровня, чтобы предназначенный для размножения организм уже заранее имел перевес над стремящимися пользоваться тем же питательным материалом посторонними организмами или их зародышами.
2. Питательная среда, ее внешние (физические) и внутренние (химические) свойства. Как у высших растений очень важна механическая обработка почвы и различные виды почв благоприят ствуют отдельным растениям, так и у микроорганизмов имеют значение различные среды, в которых они будут развиваться.
Некоторые организмы предпочитают более твердые среды, другие - более рыхлые; также и степень насыщенности питательной среды растворимыми веществами (концентрация) оказывает немаловажное влияние на развитие организмов. О том, что химический состав и вид питательных веществ имеют основное значение, мы уже неоднократно упоминали.
3. Свет и воздух. Насколько известно, для низших организмов свет не имеет существенного значения. Но облучение ультрафиолетовыми лучами оказывает все-таки какое-то влияние на них (торможение). Что касается воздуха, то в нем нуждается всякий организм, создающий в процессе дыхания энергию; тем самым он является важным фактором при разведении чистых культур
таких микроорганизмов.
4. Температура, которая оказывает большое влияние на рост высших растений, имеет особо решающее значение и для развития микроорганизмов. Поддерживание благоприятной (оптимальной) для микроорганизмов температуры - одно из условий разведения чистых культур.
5. Возбудители. Хотя с ними встречаются и при изучении высших растений, но главным образом при изучении низших микроорганизмов встречаются вещества, обладающие свойством вызывать заметное возбуждение и обусловливающие более интенсивную жизнедеятельность организмов. Такие "возбудители" очень полезны
тогда, когда надо возбудить организм для усиленной работы по борьбе с другим организмом. Они могут быть различных видов и оказывать различное действие в зависимости от того, обусловливают ли они, являясь особенно легко ассимилирующимися субстанциями, энергичный обмен веществ или, не изменяясь, оказывают непосредственное возбуждающее действие, механизм которого еще в общем не разъяснен. Эти последние - вещества, которые обычно в больших дозах являются ядами для организма и убивают его, в мельчайших же дозах вызывают упомянутое раздражение, как например эфирные масла.
6. Защитные вещества. Защитными веществами называют такие вещества, которые могут защищать один организм от другого, убивая последний или, по крайней мере, задерживая его в его развитии. Но эти защитные вещества опасны и для защищаемого организма. Их действие основывается на том, что последний переносит их в больших дозах, чем враждебный организм.
Интересно уже упомянутое свойство микроорганизмов самим образовывать эти вещества и именно в процессе их обмена веществ, называемом брожением. Так например спирт (и углекислота) вредны для самих дрожжей, но они переносят их в больших количествах, чем другие микроорганизмы; таким образом они защищаются от последних образованием спирта. С этой точки зрения и брожение считается специфическим, не только предназначенным для образования энергии процессом: оно поддерживает, как мы видим, дрожжи в их борьбе с другими микроорганизмами, в борьбе за существование. Поэтому зимазу и называют борющимся энзимом дрожжей. Итак мы видим, что есть целый ряд физиологических влияний, которые могут укреплять организм и тем самым поддерживать его род в чистоте. Далее мы узнали, что мы имеем в распоряжении целый ряд мер, чтобы — даже не исключая его полностью из окружающей среды и не защищая от поражения чуждыми организмами — возможно чище культивировать организм, а именно путем естественного разведения.
Это - основы, на которых базируются при производстве дрожжей и с которыми пекарь должен быть знаком, чтобы использовать их, если он нуждается в бродильных организмах для своего производства.
Для производства дрожжей существуют самые различные методы, технически отличающиеся друг от друга. Мы укажем лишь на важнейшие.
Заторный способ (старый венский способ). Этот способ (до 1887 г.) единственно применявшийся в прежнее время, состоит в следующем. Служащее питательным материалом зерно: рожь, кукуруза, реже пшеница и гречиха, а также наиболее богатый диастазой ячменный солод, количество которого берут в зависимости от его диастатической силы (около 10%), грубо дробят, затирают с водой и оставляют стоять, для того чтобы энзимы солода сделали составные части зерна растворимыми. В это время в другой посуде размешивают маточные дрожжи в небольшом количестве затора (приблизительно в одной десятой общего его количества) и прибавляют молочнокислые бактерии (см. ниже). Образуемая этими бактериями кислота действует на дрожжи в качестве защиты и возбудителя. Затем размешивают затор с дрожжевой закваской и разжижают его настолько, чтобы наличие в нем сахаросодержащих веществ составляло около 10%. Содержание их определяют ареометром или сахарометром и исчисляют в градусах Баллинга, в этом случае следовательно - 10° Баллинга.
Через короткий промежуток времени начинается брожение: пузыри углекислоты вызывают сильное вспенивание, частицы оболочки зерна всплывают наверх и образуют толстый покров. Приблизительно после 2 часов брожение (развитие углекислоты) настолько велико, что этот покров разрывается и погружается на дно. Пузыри углекислоты увлекают растущие дрожжи наверх и они смешиваются с пеной, которая достигает от 20 до 40 см высоты. Как только дрожжевая пена начинает спадать, ее вычерпывают плоскими жестяными ложками и собирают в чан с холодной водой для того, чтобы дать им успокоиться. Отсюда дрожжи накачиваются в фильтровальную машину, которая удерживает твердые частицы затора (оболочки солода и зерна), затем дрожжи очищают далее путем отмучивания и осаждения и при этом также отделяются плавающие наверху „серые дрожжи". Чистые дрожжи идут в фильтр-прессы, где их обезвоживают до тестообразного состояния, и затем в формовочную машину, где их формуют по весу. Остающийся в заторном чану свободный от дрожжей затор освобождается посредством дестилляции от спирта (алкоголя), из водного остатка осаждаются нерастворенные составные части, собираются и идут на корм скоту под названием барды.
Воздушный способ. Для того, чтобы повысить выход дрожжей, т. е. повысить их способность к размножению, надо было, изыскать условия, благоприятствующие дальнейшему их разведению. О том, что дрожжи нуждаются для дыхания в кислороде и могут расти лишь при притоке кислорода, следовательно воздуха, мы уже говорили. Поэтому приток воздуха во время развития дрожжей в заторе должен помогать размножению дрожжей. На этом и основан новый способ получения дрожжей. Но и изготовление питательной жидкости, затора, тоже было усовершенствовано. Прежде всего добились того, чтобы из содержащего, дробину затора получать прозрачное сусло, в котором составные части заторного материала растворены и из которого легче извлеч кать полученные дрожжи.
Работа происходит следующим образом. Зерно (рожь) размачивают в воде и оставляют стоять на 12 - 15 часов. Кукуруза же, не размачиваясь, или после размачивания, варится в так называемых аппаратах для пропаривания под высоким давлением, Вместо применявшегося при старом способе сухого размолотого, просушенного солода употребляют свеже полученный из солодовни, еще содержащий ростки зеленый солод, который богаче диастазой. Свежий мягкий солод и размоченная рожь размельчаются вальцами.
В так называемом предзаторном деревянном чану вареная кукуруза и дробленое зерно и солод размешиваются мешалкой. Температура доводится до 52° Ц и поддерживается в течение получаса. При этом белки должны частично расщепиться энзимом солода, "пептонизироваться". Затем поднимают температуру до 63° Ц, так называемой температуры осахаривания. Одновременно, убивается большая часть находящихся в заторе микроорганизмов. Затем оставляют спокойно стоять, до тех пор, пока проба на иод не покажет, что крахмала больше нет, что произошло полное осахаривание, что достигается по прошествии 1-1/2 — 2 часов. Тогда затор охлаждается до 50° Ц и заражается молочнокислыми бактериями. Эти организмы энергично развиваются и образуют необходимую для дрожжей как защитное и возбуждающее веществ&#