charakterystyka fermentacji roztworów modelowych z u¯yciem

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH SZCZEPÓW DROŻDŻY I
PLEŚNI WYIZOLOWANYCH Z SADU ŚLIWOWEGO
Paweł Satora, Tadeusz Tuszyński
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej
Akademia Rolnicza, al. 29 listopada 46, 31-425 Kraków
e-mail: [email protected]; [email protected]
WSTĘP
W naturalną fermentację moszczów i zacierów owocowych zaangażowane są liczne gatunki
drożdży i pleśni występujące na powierzchni owoców. Cały proces rozpoczynają najczęściej drożdże
dzikie należące do rodzajów Kloeckera i Hanseniaspora oraz inne o niższej aktywności
fermentacyjnej tj. Candida i Pichia. Mikroorganizmy te giną przy podwyższonym stężeniu etanolu. W
takim środowisku zaczynają przeważać szczepy z gatunku Saccharomyces cerevisiae, o większej
tolerancji na alkohol i jednocześnie posiadające zdolność do jego produkcji (Gafner, 1996; Sipiczki,
2001). Wytwarzane przez drobnoustroje związki chemiczne tj. alkohole, kwasy organiczne, związki
karbonylowe, estry i inne, w sposób bezpośredni wpływają na bukiet smakowo-zapachowy produktu
finalnego.
Przykładem procesu fermentacji spontanicznej owoców śliwy Węgierki Zwykłej jest Śliwowica
Łącka. Napój ten, o mocy zwykle powyżej 70% obj., posiada charakterystyczny, wyraźnie owocowy
aromat. Wytwarzany jest poza obrotem ewidencjonowanym, w okolicach Łącka od wielu dziesiątek
lat, a technologia produkcji przekazywana jest z pokolenia na pokolenie.
Prawidłowy dobór szczepów i odpowiednie ich zestawienie tak, aby wytwarzały naturalny,
symbiotyczny układ ekologiczny, pozwoliłoby uzyskać kulturę, która w warunkach przemysłowych
tworzyłaby korzystne metabolity w odpowiednich ilościach, co z kolei byłoby gwarancją wysokiej i
powtarzalnej jakości śliwowicy.
Niniejsza praca jest kontynuacją badań mających za zadanie scharakteryzowanie mikroflory
występującej w sadzie śliwy Węgierki Zwykłej z okolic Łącka, skąd owoce są wykorzystywane do
produkcji Śliwowicy Łąckiej.
Celem analiz było określenie zdolności fermentacyjnych wybranych szczepów drożdży i
pleśni wyizolowanych z sadu śliwowego. W przefermentowanych roztworach modelowych badano
przyrost biomasy, zawartość etanolu oraz innych ubocznych produktów fermentacji, które w procesie
destylacji mogą przechodzić do destylatu.
METODYKA
Wstępnej selekcji mikroorganizmów dokonano przy pomocy odpowiednich testów z
wykorzystaniem różnych cukrów (Barnett, Payne, 1986). Do dalszych analiz użyto 5 szczepów
fermentujących:
-
Candida famata
-
Candida pulcherrima
-
Candida edax
-
Hansenula anomala
-
Rhizopus nigricans
-
Aureobasidium sp.
Kultury Rhizopus sp., Aureobasidium sp., Candida famata i Candida pulcherrima zostały
wyizolowane z powierzchni owoców, Hansenula anomala – z gleby, a szczep Candida edax z
powietrza.
Fermentację prób prowadzono w roztworach modelowych zawierających 10% roztwór glukozy
(Romano i in., 1996). Nastaw wyjaławiano i zachowując warunki sterylne szczepiono dwudniową
kulturą drożdży lub pleśni. Materiał szczepienny dodawany był w ilości 5 oczek ezy na 100 ml
nastawu. Fermentację prób prowadzono w kolbach stożkowych o pojemności 300 ml,
zabezpieczonych rurkami fermentacyjnymi (10 dni, temp. pokojowa).
W przefermentowanych przez powyższe szczepy roztworach modelowych, badano przyrost
biomasy, stopień wykorzystania źródła węgla, zawartość etanolu oraz niektóre komponenty składu
jakościowego i ilościowego uzyskanych destylatów (chromatografia gazowa) tj. metanol, 1-propanol,
butanol, izo-butanol, izo-pentanol, pentanol, heksanol, aldehyd octowy, aceton, kwas mrówkowy,
kwas octowy, kwas propionowy, mrówczan etylu i octan etylu (Fabre i in., 1995).
WYNIKI
Badane szczepy mikroorganizmów charakteryzowały się zróżnicowanymi właściwościami
fermentacyjnymi.
Stosunkowo wysokiemu przyrostowi biomasy (Candida edax – 0,73 g s.m./g zużytego cukru)
towarzyszyła bardzo niska produkcja etanolu (0,15 g/100 ml nastawu). Pozostałe szczepy wytwarzały
znacznie mniej biomasy, średnio około 0,2 g s.m./g zużytego cukru, natomiast charakteryzowały się
lepszymi zdolnościami fermentacyjnymi (Candida pulcherrima – 1,12 g etanolu/100 ml nastawu,
Aureobasidium sp. – 1,03 g/100 ml).
Cechą charakterystyczną destylatów uzyskanych z nastawów fermentowanych przez Candida
pulcherrima i Hansenula anomala była wysoka zawartość octanu etylu (25 i 27 mg/l).
Odmienny
skład
jakościowy
i
ilościowy
destylatów
stwierdzano
w
przypadku
odfermentowania zacierów z udziałem Candida famata – wyróżniały się obecnością butanolu i
heksanolu oraz podwyższoną ilością mrówczanu etylu (2,6 mg/l). Wśród metabolitów Candida edax
dominował kwas octowy (43,7 mg/l) i metanol (10,8 mg/l), jednocześnie inne związki,
charakterystyczne dla procesu fermentacji, występowały w stosunkowo małych ilościach. Pleśnie
Aureobasidium sp. i Rhizopus nigricans, w stosunku do badanych drożdży, wytwarzały znacznie
mniej estrów i więcej alkoholi fuzlowych, z przeważającym udziałem propanolu.
Produkcja etanolu i biomasy
0,7
0,6
0,5
0,4
EtOh w g/g cukru
Biomasa w g/g cukru
0,3
0,2
0,1
0
Candida
famata
Candida
pulcherrima
Candida edax
Hansenula
anomala
Rhizopus
nigricans
Aureobasidium
sp.
Produkcja fuzli
60
50
Stężenie [mg/l]
40
Candida famata
Candida pulcherrima
Candida edax
Hansenula anomala
Rhizopus nigricans
Aureobasidium sp.
30
20
10
0
Propanol
Izo-butanol
Butanol
Izo-penatnol
Pentanol
Heksanol
Produkcja innych produktów ubocznych
350
300
Stężenie [mg/l]
250
Candida famata
Candida pulcherrima
Candida edax
Hansenula anomala
Rhizopus nigricans
Aureobasidium sp.
200
150
100
50
0
Aldehyd octowy
Octan etylu
Metanol
Kwas octowy
WNIOSKI
1. Mikroorganizmy użyte do fermentacji roztworów modelowych (Candida famata, Candida
pulcherrima, Hansenula anomala, Rhizopus nigricans, Aureobasidium sp) wytwarzają etanol oraz
inne związki lotne i mają bezpośredni wpływ na skład chemiczny destylatów. Rodzaj
mikroorganizmu istotnie determinuje zarówno ilość, jak i jakość powstających związków.
2. Drożdże Candida pulcherrima i pleśń Aureobasidium sp. wykazują stosunkowo wysoką zdolność
odfermentowywania cukrów, wytwarzają odpowiednie ilości etanolu i mogą być stosowane do
fermentacji zacierów owocowych, szczególnie śliwkowych.
3. Szczep Candida edax jest typowym przykładem drożdży paszowych. Przejawia się to intensywną
biosyntezą biomasy oraz kwasu octowego.
LITERATURA
1. Barnett J., Payne R.W. 1986. Yeast: characteristic and identification. Cambridge University
Press, Cambridge.
2. Fabre C.E., Duviau V.-J., Blanc P.J., Goma G. 1995. Identification of volatile flavour
compounds obtained in culture of Kluyveromyces marxianus. Biotechnol. Let. 17 (11), 12071212.
3. Gafner J. 1996. Die Hefeflora im Rebberg und wahrend der Weinbereitung. Agrarforschung 3
(8), 373-376.
4. Romano P., Suzzi G., Domizio P., Fatichenti F. 1996. Secondary products formation as a tool
for discriminating non-Saccharomyces wine strains. Antonie van Leeuwenhoek 74, 1-4.
5. Sipiczki M. 2001. Analysis of yeast derived from natural fermentation in Tokaj winery.
Antonie van Leeuwenhoek 79, 97-105.