Производственный процесс получения спирта очень схож с производством пекарских дрожжей. Основное различие — в интенсивности снабжения питательной среды воздухом. При поступлении в бродящую жидкость достаточного количества воздуха происходит полное разложение сахаров на углекислый газ и воду, причем образуется обильная масса дрожжевых клеток. Если же поступление воздуха в период брожения ограничено, разложение сахаров задерживается на стадии образования спирта. Чтобы лучше уяснить себе различие между производством дрожжей и спирта, попробуем кратко охарактеризовать происходящие при этом процессы.
Патока содержит углевод сахарозу, который под влиянием ферментов дрожжей разлагается на более простые соединения — глюкозу и фруктозу. Разложение этих сахаров происходит одинаково вплоть до важного промежуточного продукта, называемого пировиноградной кислотой. Вот тут-то и появляются существенные различия в производстве дрожжей и спирта. Если в питательную среду кислород поступает в достаточном количестве, то пировиноградная кислота включается в серию химических реакций, заканчивающихся ее разложением на углекислый газ и воду, причем освобождается химическая энергия, необходимая для образования белков в клетках, — так получают дрожжи.
За исследование процесса биохимических реакций от пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды двум английским биохимикам, Кребсу и Липмену, была присуждена Нобелевская премия. Кребс в то время заведовал кафедрой биохимии Оксфордского университета. Его коллеге Липмену мы обязаны открытием важного соединения — кофермента А, играющего решающую роль во многих жизненных процессах.
Вернемся, однако, к нашей пировиноградной кислоте и проследим ее судьбу в условиях недостатка кислорода. При помощи ферментов дрожжи прежде всего укорачивают ее молекулу до промежуточного продукта ацетальдегида, из которого далее образуется этиловый спирт. При этом освобождается значительно меньшее количество энергии, чем в производстве дрожжей. Возникает и значительно меньше дрожжевых клеток, которые вынуждены разложить большее количество сахаров. В результате образуется спирт,
В древних писаниях мы находим немало сведений о том, что люди ели хлеб, приготовленный из кислого (дрожжевого) теста, пили вино и пиво. Все это отражено и в мифологии. Греки и римляне поклонялись богу вина Дионису (Вакху), и в его честь устраивались знаменитые вакханалии. Из санскритской литературы мы знаем, что древние арийцы приготовляли пьянящий ритуальный напиток сома из перебродивших соков, а напиток сура, очень похожий на наше пиво, из пшеницы и ячменя. Греческий историк Геродот 2500 лет назад приписывал пиву божественное происхождение. Знаем мы и о том, что древние славяне варили пиво и мед.
По некоторым данным, дрожжи приготовляли и торговали ими в русских монастырях уже в XIV и XV веках. В конце XVIII века стали употреблять спрессованные дрожжи.
Жители древней Палестины имели рецепт приготовления хлеба из кислого и пресного теста.
Нужное количество дрожжей разводят в воде или молоке до белой кашицы — закваски, на которой и замешивают тесто. Клетки дрожжей преобразуют бродящие вещества в спирт и углекислый газ. Выход газов из теста затруднен; они вздувают его пузырями, и оно «поднимается». Поднявшееся тесто ставят в печь при температуре несколько сотен градусов. Газы, расширяясь в объеме, увеличивают размеры хлеба, который постепенно растет и покрывается коркой, сохраняющей его вздутую форму. От пузырьков углекислого газа и спирта в сердцевине хлеба остаются пустоты, которые делают мякиш пористым. Дрожжи в процессе выпечки разлагают часть крахмалистых и белковых веществ, делая их более доступными для ферментов, содержащихся в желудочном соке человека. Поры в сердцевине обеспечивают хорошую выпечку хлеба.
Итак, дрожжи являются одним из самых древних помощников человека в мире микробов. Хлеб, спирт, вино, пиво, белковые и витаминные препараты — все это широко известные продукты их жизнедеятельности.
Мы не упомянули здесь еще множество иных напитков, получению которых обязаны не только дрожжам, но и целому ряду других микроорганизмов. Но нельзя закончить эту главу, не подчеркнув, что использование этих продуктов жизнедеятельности микробов имеет и свою оборотную сторону, омрачающую жизнь человека.
Мы говорим об алкоголизме и его страшных последствиях. Как здесь снова не вспомнить слова Парацельса о том, что все есть яд и только доза делает яд незаметным!
23. Микробы и наше питание
В своем стремлении восполнить недостаток белковых веществ человек неоднократно обращался к микроорганизмам, которые могут получать белки из других азотсодержащих веществ и дешевых источников углерода.
П. Н. Хобсон
В предыдущей главе мы воздали должное дрожжам, обеспечивающим нас и вкусным хлебом на столе, и приятными напитками. Еще раньше мы говорили о других грибах — богатых источниках, витаминов. А что же бактерии? Неужели они не принимают никакого участия в нашем питании?
Начнем с уксуснокислых бактерий. Прежде всего эти бактерии дают нам уксус.
Не было бы в нашем рационе ни кислой капусты, ни соленых огурцов или маринованных маслин, если бы не существовали молочнокислые бактерии. Эти бактерии живут не только в молоке. Есть среди них и специалисты по растительной пище. Сахара они преобразуют в молочную кислоту, предохраняющую маринованные овощи от действия гнилостных бактерий.
Любители югурта[42] и других напитков, приготовляемых из молока, должны с благодарностью вспоминать о бактериях. Молочнокислые бактерии превращают молочный сахар — лактозу — в молочную кислоту, придающую приятный кислый вкус напиткам и предохраняющую их от разложения. Хорошая хозяйка знает, что из кислого молока можно получить творог — концентрат молочных белков.
Мечников придавал молочнокислым бактериям огромное значение в охране здоровья и обеспечении долголетия. Основываясь во многом на богатом опыте болгар-долгожителей, у которых югурт является широко распространенным молочным продуктом, он разработал учение о продлении жизни, в котором немалую роль отводил молочнокислым бактериям. Все известные данные и собственные взгляды и соображения он изложил в книге «Этюды оптимизма» (1907), в которой подчеркивал важность питания молочнокислыми продуктами.
На Кавказе с незапамятных времен из молока приготовляли кефир, широко распространенный сейчас в Советском Союзе. В молоко вносят так называемые кефирные «зерна», содержащие молочнокислые бактерии и дрожжи. Они сбраживают сахара в молоке, преобразуя их в молочную кислоту и спирт.
На юге РСФСР и в Средней Азии распространен напиток из кобыльего молока, называемый кумысом. Он также содержит молочную кислоту и спирт, образующиеся в результате жизнедеятельности микробов.
В Восточной Азии из коровьего молока приготовляют напиток курунга, напоминающий кефир, а так называемый лебен уже сотни лет распространен в Египте, Сирии, Алжире и на острове Сардиния.
Жинчица, брынза, ощепки и пареницы[43] — всей этой пищи, без которой немыслим пастушеский быт в горах, не существовало бы, не будь у человека помощников из мира микробов.
Основа почти всех продуктов, приготовляемых в пастушеских становищах («кошах») Словакии, — овечье молоко. «Закваской» служит кусок желудка теленка. Он содержит ферменты, при помощи которых из молока осаждаются белки в виде сладковатого сыра. Отцеженная жидкость — жинчица — отличный напиток, играющий важную роль в повседневном рационе обитателей коша и столь любимый горожанами. Створоженное молоко, являющееся исходным продуктом для изготовления сыра, длительное время «выдерживают»; в этот период в нем протекают процессы, придающие сыру специфические качества и обеспечивающие длительную сохранность. В этих процессах главную роль играют молочнокислые бактерии. Вслед за ними вступают в действие пропионовокислые бактерии, превращающие молочную кислоту в пропионовую с выделением углекислого газа. В результате сыр приобретает пористость, а его белки преобразуются в аминокислоты.
Самым важным ферментом в закваске молока является реннин, который находили лишь в желудке телят, вскармливаемых молоком. Но недавно японские исследователи из Токийского университета открыли микроскопический гриб Mucor pusillusy вырабатывающий реннин, неотличимый от животного. Таким образом, появились перспективы более рационального приготовления молочнокислых продуктов.
