Synthesis of Higher Alcohols During Alcoholic Fermentation of Rye Mashes

• Autorzy: Marta Pietruszka

Warianty tytułu

Synteza wyższych alkoholi w zacierach żytnich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Formation of by-products during alcoholic fermentation is a complex process. Particular attention should be paid to generation of higher alcohols because of its complex mechanism and dynamics. In XIX century the higher alcohols were thought about as “bacterial metabolites of spoilage” that contaminate alcoholic beverages. At the beginning of XX century Ehrlich proved that these compounds were produced by yeast from amino acids and they naturally occurred in all alcoholic beverages derived from spirits of agricultural origin. The quantitynand profile of fusel alcohols in the wash depend on many factors such as raw materials used to prepare the sweet mash, yeast strain and the inoculums dose, supplements added to the mash. Investigations of many researchers prove that higher alcohols are formed through catabolic and anabolic pathways. They are either products of amino acid catabolism – as was found by Ehrlich or by-products of amino acid synthesis from pyruvate through the anabolic pathway. The occurrence of fusel alcohols in raw spirits from agricultural distilleries is a result of the presence of amino acids, sugars and products of their metabolism mainly aldehydes, in fermented mashes. (original abstract)

Powstawanie poszczególnych produktów ubocznych podczas fermentacji alkoholowej, to proces bardzo złożony. Na szczególną uwagę, ze względu na mechanizm i dynamikę powstawania, zasługują wyższe alkohole. W XIX wieku, dominująca była opinia, że alkohole wyższe to „bakteryjne metabolity zepsucia”, którymi skażone były napoje alkoholowe. Na początku XX wieku znane już były prace Ehrlicha, który wykazał, że wyższe alkohole są syntetyzowane przez drożdże z aminokwasów, a zatem są składnikami występującymi naturalnie we wszystkich napojach alkoholowych wyprodukowanych z alkoholu etylowego pochodzenia rolniczego. Na ilość fuzli w zacierze odfermentowanym, jak również na ich skład jakościowy, ma wpływ wiele czynników m.in.: rodzaj surowca użytego do przygotowania zacieru, rodzaj i wielkość inokulum drożdży oraz rodzaj pożywek, a także sposób prowadzenia fermentacji. Prace analityczne różnych autorów dowiodły, że wyższe alkohole mogą powstawać na drodze szlaku katabolicznego i anabolicznego. Szlak kataboliczny dotyczy przemian aminokwasów- w/w teoria Ehrlicha. Prekursorem w szlaku anabolicznym jest pirogronian, a fuzle są produktami pobocznymi, powstającymi podczas syntezy aminokwasów. Można jednoznacznie wnioskować, że występowanie fuzli w destylatach rolniczych jest efektem obecności w środowisku fermentacyjnym aminokwasów, cukrów oraz produktów ich przemiany, głównie aldehydów. (streszcz. oryg.)

Słowa kluczowe

EN

Food commodities; Production of alcohol; Useful wastes

PL

Towaroznawstwo żywności; Produkcja alkoholu; Odpady użyteczne

• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Technologia i Chemia Spożywcza / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2010
• Numer: z. 74, nr 1081
• Strony: 51--64

Twórcy

autor

Marta Pietruszka

• Politechnika Łódzka

Bibliografia

• Arrizon J., Gschaedler A.: Effects of the addition of different nitrogen sources in the tequila fermentation process at high sugar concentration. J. Appl. Microbiol., 102, 1123-1131, 2007.
• Baca E., Chrostowski J.: Powstawanie i wpływ wyższych alkoholi i estrów na aromat piwa. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 3, 5-8, 1970.
• Bachman B., Biekiewicz K., Jarosz K., Włodarczyk Z.: Technologia spirytusu i drożdży, Cz. I. PWN, Łódź 1958.
• Bamforth C.W.: Food, fermentation and micro-organisms. Wiley-Blackwell 2005.
• Boulton R.B., Singleton V.L., Bisson L.F., Kunkee R.E.: Principles and Practices of Winemaking. Springer 1999.
• Chmiel A.: Biotechnologia - podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. PWN, Warszawa 1994.
• Czarnota Z.: Wyniki zastosowania technologii bezciśnieniowego uwalniania skrobi na przykładzie gorzelni rolniczej w Turwi. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 9, 16, 1993.
• Czupryski B., Kłosowski G.: Wpływ rasy drożdży i enzymów na jako żytniego spirytusu surowego i wywaru. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 10, 16-20, 1994.
• Dobrzeniecka A., Haberowi H., Sobczak E.: Porównanie jakości i spirytusu surowego z żyta, pszenżyta i amarantusa. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 3, 12-13, 1996.
• Garde-Cerdán T., Ancin-Azpilicueta C.: Effect of the addition of different quantities of amino acids to nitrogen-deficient must on the formation of esters, alcohols and acids during wine alcoholic fermentation. LWT-Food Sci. Technol., 41, 501-510, 2008.
• Gogulski W.: Badanie procesu fermentacji alkoholowej, destylacji i rektyfikacji spirytusu w celu poprawy jakości spirytusu rektyfikowanego. Przem. Ferm. Owoc.- Warz. 5-6, 15-17,1988.
• Grajek W., Pernak A.: Wzrost drożdży gorzelniczych Saccharomeces cerevisiae w hydrożelu alginianowym wzbogaconym w olej sojowy. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 2, 25-27, 1996.
• Gutierrez L.E.: Effect of some vitamins and micronutrient deficiencies on the production of higher alcohols by Saccharomyces cerevisiae. Sci. Agric., 50, 484-489, 1993.
• Hazelwood L. A.: The Ehrlich pathway for fusel alkohol production: a century of research on Saccharomyces cerevisiae metabolism. Appl. Environ. Microbiol., 74, 2259-2266, 2008.
• Hui Y.H.: Handbook of Food Products Manufacturing. Wiley-Interscience 2007.
• Jacques J. A., Lyons T. P., Kelsall D. R.: The Alcohol Textbook. Alltech. Inc. 2003.
• Jarociński J., Jarosz K.: Gorzelnictwo i drożdżownictwo. WSiP, Warszawa 1994.
• Jarosz K., Łączyński B.: Poradnik gorzelnika. Wydawnictwo SIGMA, Warszawa. 1985.
• Jarosz L.: Produkcja i kierunki zużycia spirytusu w Polsce. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 8, 29-31, 1998.
• Jones R.P., Greenfield P.F.: A review of yeast ionic nutrition. I. Growth and fermentaion requirements. Process. Biochem., 4, 48, 1984.
• Kłosowski G., Czupryński B., Kotarska K., Wolska M.: Charakterystyka zanieczyszczeń chemicznych obniżających jako spirytusu surowego (2). Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 9, 37-38, 2003.
• Kotarska K., Czupryński B., Kłosowski G., Wolska M.: Wpływ pantotenianu wapnia z tiaminą oraz wybranych związków mineralnych na przebieg fermentacji alkoholowej żytnich zacierów gorzelniczych. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 5, 34-37, 2005.
• Kotarska K., Czupryński B., Wolska M.: Wpływ pantotenianu wapnia z tiaminą oraz wybranych związków mineralnych na przebieg fermentacji alkoholowej żytnich zacierów gorzelniczych. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 4, 35-36, 2005.
• Kotarska K., Czupryński B., Kłosowski G.: Effect of various activators on the course of alcoholic fermentation. J. Food Eng., 77, 965-971, 2006.
• Kulp K., Lorenz K.J.: Handbook of dough fermentations. CRC Press, 2003.
• Lachenmeier D.W., Haupt S., Schulz K.: Defining maximum levels of higher alcohols in alcoholic beverages and surrogate alcohol products. Regul. Toxicol. Pharmacol., 50, 313-321, 2007.
• Libudzisz Z., Kowal K.: Mikrobiologia techniczna. WPŁ, Łódź 2000.
• Łączyński B.: Produkcja paliwa alternatywnego w gorzelniach rolniczych – tradycje i możliwości. Ferm. Owoc.-Warz., 9, 13-15, 1993.
• Miecznikowski A., Zielińska K.: Wpływ wybranych etapów procesu technologicznego na zawartość ubocznych produktów fermentacji w spirytusie surowym. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 8, 9-12, 1994.
• Miecznikowski A., Zieliska K.: Wpływ wybranych etapów procesu technologicznego na zawartość ubocznych produktów fermentacji w spirytusie surowym. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 7, 7-10, 1994.
• Murawski Z.: Dodatek amoniaku i wapna do zacierów a zawartość fuzli w spirytusie surowym. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 9, 34-35, 1985.
• Nordstrom K., Carlsson B.O.: Formation of ethyl acetate in fermentation with brewer's yeast. V. Effect of some vitamins and mineral nutrients. J. Inst. Brew., 70, 209-221, 1964.
• Paluch J.: Podstawy mikrobiologii przemysłowej. WNT, Warszawa 1972.
• Polska Norma PN-A-79521:1999 Etanol absolutny.
• Polska Norma PN-A-79523:2002 Destylat rolniczy.
• Raczyńska-Cabaj A., Lipińska E., Sobczak E.: Magnez w technologii drożdżownictwa. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 1, 22-24, 2003.
• Sablayrolles J. M.: Control of alcoholic fermentation in winemaking: Current situation and prospekt. Food Res. Int. 42, 418-424, 2009.
• Saltukoglu A., Slaughter J.: The effect of magnesium and calcium on yeast growth. J. Inst. Brew., 89-91, 1983.
• Singh R., Kunkee R. E.: Alcohol Dehydrogenase Activities of Wine Yeasts in Relation to Higher Alcohol Formation. Appl. Environ. Microbiol., 32, 666-670, 1976.
• Wasiak-Gromek M.: Zakażenia mikrobiologiczne i ich źródła w produkcji spirytusu. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 6, 29-30, 2002.
• Zielińska K., Miecznikowska A.: Wpływ wybranych etapów procesu technologicznego na zawartość ubocznych produktów fermentacji w spirytusie surowym.Cz. I Wpływ szczepów drożdży na zawartość ubocznych produktów fermentacji w spirytusie surowym – badania modelowe. Przem. Ferm. Owoc.-Warz., 7, 7-10, 1994.