В связи с тем, что некоторые рецептуры пива содержат высокоэкстрактивное несоложеное сырье (рис, мальтозный сироп, сахарный сироп и т. п.), в сусле уменьшается содержание жизненно важных для дрожжевой клетки соединений: витаминов, аминного азота, макро- и микроэлементов. Дефицит этих веществ может возникнуть также при использовании недорастворенного солода. В результате снижается интенсивность размножения дрожжей, падает скорость брожения, увеличивается его длительность, снижается конечная степень сбраживания сусла. Это в свою очередь ведет к измене­нию вкусового профиля пива и уменьшению съема семенных дрожжей.

Для предотвращения снижения интенсивности размножения и бродильной ак­тивности дрожжей в сусло необходимо вносить недостающие питательные вещества (аминокислоты или соли аммония, минеральные соли) и витамины. При выборе пре­паратов, в состав которых входят питательные вещества для дрожжей, а также для опре­деления их дозировки, необходимо учитывать потребность дрожжей в факторах роста и минеральных компонентах. Кроме того, для осуществления интенсивного брожения в среде должны содержаться вещества, стимулирующие процесс брожения.

7.5.1. Факторы роста

Дрожжи отличаются по отношению к факторам роста, т. е. к тем веществам, которые входят в состав клеток, но не могут при этом ими синтезироваться. Факторами роста для всех штаммов дрожжей являются биотин (витамин В7), пантотеновая кислота (вита­мин В3). Некоторые штаммы дрожжей низового брожения испытывают потребность также и в пиридоксине (витамине В6). Кроме этих витаминов следует обратить внима­ние на тиамин (витамин В1), который является активатором брожения и мезоинозит (витамин В8), влияющий на размножение дрожжей. Содержание этих витаминов в клет­ках и их роль в обмене (метаболизме) веществ у дрожжей приведены в табл. 7.12.

Таблица 7.12

Содержание витаминов в пивных дрожжах и их роль в метаболизме дрожжей

7.5.2. Минеральное питание дрожжей

К основным минеральным компонентам, необходимым для роста и размножения дрож­жей, относятся азот, фосфор, калий, сера и магний (табл. 7.13), которые составляют основную массу золы. Больше всего клетки содержат азотистых веществ (60% от СВ), в основном это белки, свободные аминокислоты, нуклеиновые кислоты. Для их синте­за дрожжи предпочтительно используют аминокислоты, которые находятся в сусле. Они также могут ассимилировать (потреблять) неорганический азот (NH4+), который превращается клетками в аминокислоты. Для нормального обмена в сусле должно содержаться не менее 140 мг аминного азота в 1 л сусла. При этом надо помнить, что дрож­жи не утилизируют нитраты, нитриты, ами­нокислоты белков.

Таблица 7.13

Содержание минеральных компонентов в дрожжах (% от СВ)

С азотным обменом тесно связан обмен фосфора, калия и магния. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, АТФ, фосфолипидов, полимеров клеточной стенки, он может накапливаться в клетке в виде полифосфатов. Для физиологических потребностей дрожжей расходуется около 10-13 мг фосфора на прирост 10 млрд клеток. Калий содержится в дрожжах в значительных количествах: до 4,3% от СВ. Это сопоставимо лишь с содержанием азота (до 10% от СВ) и фосфора (до 5,5% от СВ), что свидетель­ствует о его важной роли в обмене дрожжей. В отличие от многих ионов, калий выполняет роль не только кофермента, но также входит в некоторые структуры клетки. Кроме того, он участвует в регуляции транспорта ионов через клеточную стенку и через митохондриальную мембрану. Калий активирует около 40 различных фермен­тов. Магний имеет большое значение в энергетическом обмене дрожжей, связанном с ростом и размножением клеток. Экономический коэффициент в расчете на ионы по­требленного магния варьирует от 300 до 900 г сухой биомассы на 1 г магния; для дрож­жей эта величина обычно составляет 540 г/г магния. Экономический коэффициент по­казывает, сколько г (кг) АСБ биомассы может быть синтезировано из 1 г элемента при условии отсутствия лимита по остальным питательным компонентам.

Для нормального размножения дрожжей необходима сера, которая участвует в син­тезе таких аминокислот, как цистеин и метионин. Небольшое количество серы требу­ется для образования сульфогрупп в некоторых коферментах, таких как биотин, кофермент А, липоевая кислота, тиамин и пиридоксин. Для дрожжей было установлено, что при недостатке серы в среде наблюдается снижение дыхательной активности кле­ток, как и при ингибировании роста дрожжей железом.

Экономический коэффициент в расчете на ионы SO4-2 для дрожжей составляет 100 г сухой биомассы на 1 г серы.

Микроэлементы. К микроэлементам, которые необходимы для роста дрожжей от­носятся: Са, Мg, Fе, Со, Сu, Zn. Элементы, редко требуемые для роста: В, Nа, Аl, Si, Сl, V, Сr, Ni, Аs, Sе, Мо, Sn, I.

Приближенная оценка экономического коэффициента, т. е. количество выросшей биомассы (г) в расчете на 1 г потребленного микроэлемента, дана в табл. 7.14.

Потребность в микроэлементах может увеличиваться в несколько раз, когда куль­тура испытывает стресс, например, при увеличении температуры выше оптимальной.

Таблица 7.14

Экономический коэффициент выхода биомассы (кг) в расчете на 1 г элемента