Введение
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 15
1.1. СИСТЕМАТИКА, ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ДРОЖЖЕЙ РОДА SACCHAROMYCES 15
1.1.1 .История появления и становления дрожжей 15
1.1.2. Систематика дрожжей рода SACCHAROMYCES MEYEN EX REESS 15
1.1.3. Виды-двойникив комплексе SACCHAROMYCES SENSU STRICTO 18
1.1.4. Генетическая концепция рода дрожжей SACCHAROMYCES 20
1.1.5. Идентификация дрожжевых культур 21
1.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ВАЖНЕЙШИХ ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ РАСДРОЖЖЕЙ РОДА SACCHAROMYCES 24
1.2.1. Отечественные расы дрожжей для виноградного виноделия 24
1.2.2. Отечественные шампанские расы дрожжей 29
1.2.3. Дрожжи для плодово-ягодного виноделия : 30
1.2.3.1. Отечественные расы дрожжей для производства яблочных вин 32
1.2.3.2. Дрожжи зарубежной селекции для производства яблочных вин .33
1.2.3.3. Отечественные расы дрожжей для производства вин из других плодов и ягод 35
1.2.3.4. Расы зарубежной селекции для производства вин из других плодов и ягод 36
1.2.3.5. Современные критерии отбора дрожжей для производства плодово-ягодных вин 37
1.2.4. Отечественные спиртовые расы дрожжей 38
1.3. АСД ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ РАС ДРОЖЖЕЙ SACCHAROMYCES CEREVISIAE 39
1.3.1. Технология препаратов АСВД 42
1.3.1.1. Исходные культуры дрожжей 43
1.3.1.2. Сырьё для культивирования винных дрожжей 43
1.3.1.3. Культивирование дрожжей 45
1.3.2. Физиология термостойкости дрожжей 48
1.3.3. Морфологические и физиолого-биохимические изменения, происходящие при высушивании дрожжей 51
1.3.3.1. Морфологические изменения 51
1.3.3.2. Биохимические изменения 52
1.3.4. Обезвоживание винных дрожжей 53
1.3.5. Оценка качества препаратов винных АСД 53
1.3.6. Подготовка сухих дрожжей к брожению 54
1.4. ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ ВИННЫЕ ДРОЖЖИ : 55
1.4.1. Методы иммобилизации винных дрожжей 56
1.4.2. Использование иммобилизованных дрожжей при производстве шампанских вин 62
1.4.3. Использование иммобилизованных дрожжей при производстве виноградных вин 66
1.4.4. Применение иммобилизованных дрожжевых клеток для биологического кислотопонижения вин 69
1.4.5. Применение иммобилизованных клеток дрожжей для возобновления вялотекущего или остановившегося брожения и устранения недобродов 71
1.4.6. Иммобилизованные дрожжи в плодово-ягодном виноделии 72
1.4.7. Стабильность препаратов иммобилизованных клеток дрожжей при хранении 73
1.4.8. Криогель поливинилового спирта - носитель для иммобилизации клеток 74
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 76
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 76
2.1. МАТЕРИАЛЫ 76
2.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 76
2.2.1.Хранение культур дрожжей 76
2.2.2. Культивирование клеток дрожжей и накопление биомассы 77
2.2.3. Видовая идентификация дрожжей Saccharomyces 77
2.2.4. Молекулярно-биологические методы исследования дрожжей Saccharomyces 78
2.2.4.1. ПЦР и анализ продуктов 78
2.2.4.2. Пульс-электрофорез 79
2.2.4.3. Молекулярное кариотипирование и Саузерн-гибридизация 79
2.2.4.4. Определение родства между штаммами 79
2.2.4.5. Определение множественной ПЦР 80
2.2.4.6. Молекулярный анализ штаммов S. cerevisiae с помощью микросателлитного праймера (GTG) 80
2.2.4.7. Секвенирование и филогенетический анализ 80
2.2.4.8. ПДРФ-анализ амплифицированного фрагмента митохондриального гена СОХ2 80
2.2.5. Оптимизация режимов культивирования 81
2.2.6. Культивирование дрожжей в промышленных условиях 81
2.2.7. Определение качества сухих дрожжей 83
2.2.8. Определение биохимических характеристик дрожжевых клеток 84
2.2.9. Постановка процесса брожения при исследовании биохимических и технологических свойств различных рас винных дрожжей, а также препаратов винных АСД и ИД 85
2.2.10. Аналитические и микробиологические исследования во время брожения, а также методы исследования готовых вин и виноматериалов 88
2.2.11. Электронная, флуоресцентная и световая микроскопия клеток дрожжей и образцов биокатализаторов, созданных на основе ИД 90
2.2.12. Иммобилизация клеток дрожжей в криогель ПВС 91
2.2.13. Определение кинетических параметров роста свободных клетоки брожения, катализируемого свободными и иммобилизованными клетками...93
2.2.14. Определение периодов полуинактивации биокатализатора 94
2.2.15. Обработка гранул биокатализатора с целью подавления функции размножения у иммобилизованных клеток дрожжей 94
2.2.16. Определение сухого веса биомассы дрожжей и биокатализатора 95
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 96
ГЛАВА 3. СЕЛЕКЦИЯ НОВЫХ РАС ДРОЖЖЕЙ- САХАРОМИЦЕТОВ 96
3.1.СЕЛЕКЦИЯ ДРОЖЖЕЙ ДЛЯ ПЛОДОВО-ЯГОДНОГО ВИНОДЕЛИЯ..96
3.1.1. Скрининг и выделение новых рас дрожжей 96
3.1.2. Изучение бродильной активности наиболее активных штаммов дрожжей, выделенных с ягодных субстратов 106
3.1.2.1.Определение скорости и глубины сбраживания плодово-ягодных субстратов 107
3.1.2. 2. Накопление этанола 117
3.1.2. 3. Накопление ароматических веществ в готовых виноматериалах 121
3.2. СЕЛЕКЦИЯ НОВЫХ РАС ДРОЖЖЕЙ ДЛЯ СПИРТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА 129
ГЛАВА 4. ВИДОВАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВАЖНЕЙШИХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ РАС ДРОЖЖЕЙ РОДА SACCHAROMYCES 131
4.1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ РАС ДРОЖЖЕЙ 132
4.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР РОСТА ДРОЖЖЕЙ 143
4.3. МОЛЕКУЛЯРНО-БИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАС ДРОЖЖЕЙ 148
4.3.1. ПДРФ-анализ некодирующих участков рДНК 150
4.3.1.1. ЦДРФ-анализ амплифицированных 5.8S-ITS фрагментов рДНК 150
4.3.1.2. ПДРФ-анализ амплифицированных IGS2 фрагментов рДНК 151
4.3.2. Молекулярное кариотипирование 153
4.3.3. ПЦР с микросателлитным праймером (GTG)5 155
4.3.4. Молекулярно-биологический анализ дрожжей, выделенных с
поверхности ягод и из ферментационных процессов России, Белоруссии и Украины 159
4.3.4.1. Видовая идентификация штаммов 161
4.3.4.2. Внутривидовой полиморфизм дрожжей S. cerevisiae 163
4.3.4.3. Генетическая конституция гибридов S. cerevisiae х S. bayanus var. avarum 164
4.3.4.4. ПДРФ-анализ и секвенирование ядерного гена МЕТ2 165
4.3.4.5. Митохондриальный геном гибридных штаммов 167
4.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ВИННЫХ ДРОЖЖЕЙ РОДА SACCHAROMYCES И ИХ СЕЛЕКЦИЯ 169
4.4.1. Дрожжи для получения красных виноградных вин 170
4.4.1.1. Бродильная активность дрожжей 170
4.4.1.2. Синтез ароматических веществ 173
4.4.1.3. Влияние на качественный и количественный состав органических кислот 180
4.4.1.4. Влияние дрожжей на накопление фенольных соединений при сбраживании сусла по красному способу 187
4.4.2. Дрожжи для получения белых виноградных вин 194
4.4.2Л. Бродильная активность дрожжей 194
4.4.2.2. Синтез ароматических веществ 197
4.4.2.3. Влияние на качественный и количественный состав органических кислот 203
4.4.2.4. Влияние на качественный и количественный состав фенольных соединений 208
4.4.3. Дрожжи для получения шампанских вин 211
4.4.4. Дрожжи для плодово-ягодного виноделия 213
4.4.4.1. Дрожжи для получения яблочных виноматериалов 213
4.4.4.2. Дрожжи для получения грушевых виноматериалов 227
4.4.4.3. Дрожжи для получения вишневых виноматериалов 237
4.4.4.4. Дрожжи для получения черничных виноматериалов 244
4.4.4.5. Дрожжи для получения голубичных виноматериалов 251
4.4.4.6. Дрожжи для получения черноплоднорябиновых виноматериалов 259
4.4.4.7. Дрожжи для получения черносмородиновых виноматериалов 266
4.4.4.8. Дрожжи для получения красносмородиновых виноматериалов 275
4.4.4.9. Дрожжи для получения брусничных виноматериалов. 283
4.4.4.10. Дрожжи для получения клюквенных виноматериалов 291
4.4.4.11. Дрожжи для получения малиновых виноматериалов 298
4.4.4.12. Дрожжи для получения клубничных виноматериалов.. .. 306
ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕПАРАТОВ ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ АЄД .314
5.1. ОПТИМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ РОСТА ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ НА МЕЛАССЕ. 314
5.2. ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В СРЕДЕ НА РОСТ ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ.. 315
5.3: ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА РОСТ ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ... ...317
5:4. ВЛИЯНИЕ рН СРЕДЫ НА НАКОПЛЕНИЕ БИОМАССЫ ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ РАС ДРОЖЖЕ 318
5:5: ПОЛУЧЕНИЕ ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ АСД ПРИ. КУЛЬТИВИРОВАНИИ ПЕРИОДИЧЕСКИМ СПОСОБОМ 319
5.5.1. Культивирование дрожжей; предназначенных для сушки: .319
5.5.2. Сушка шампанских дрожжей. 324
5.5.3. Результаты испытаний полученных препаратов. 326
5.6. ПОЛУЧЕНИЕ ШАМПАНСКИХ, ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ АСД ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ ПРИТОЧНЫМ СПОСОБОМ. 328 .
5.6.1. Культивирование дрожжей приточным способом. 328
5.6.2. Сушка дрожжей, выращенных приточным способом. 333
5.6.3. Культивирование дрожжей при,непрерывной подаче азотистого и фосфорного питания. .342
5.6.4. Результаты промышленных испытаний. ..347
5.7. ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА СУХИХ ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ 353
5.7.1. Исследование методов оценки жизнеспособности клеток в препаратах винных и спиртовых АСД 353
5.8. ПРИМЕНЕНИЕ СУХИХ ВИННЫХ И СПИРТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ И ИХ ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ 361
5.8.1. Разработка.методов высокоэффективной подготовки винных и спиртовых АСД. .3 61
5.8.1.1. Реактивация сухих винныхи спиртовых дрожжей: .361
5.8.1.2. Особенности реактивации сухих спиртовых дрожжей 364
5.8.1.3. Особенности подготовки шампанских АСД 372
5.8.2. Физиолого-биохимические особенности сухих винных и спиртовых дрожжей 381
ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА БИОТЕХНОЛОГИИ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ ДРОЖЖЕЙ В ВИНОДЕЛИИ 385
6.1. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО
БИОКАТАЛИЗАТОРА НА ОСНОВЕ ДРОЖЖЕВЫХ КЛЕТОК, ИММОБИЛИЗОВАННЫХ В КРИОГЕЛЬ ПВС И ИЗУЧЕНИЕ ЕГО ХАРАКТЕРИСТИК 385
6.1.1. Выбор условий подготовки клеток дрожжей к иммобилизации 385
6.1.2. Разработка подходов к созданию, высокоэффективного биокатализатора на основе иммобилизованных клеток дрожжей 397
6.1.3. Исследование различных способов подавления роста клеток в процессе шампанизации вина при использовании иммобилизованных дрожжей 399
6.1.3.1. Оптимизация процесса формирования биокатализатора 402
6.1.4. Применение разработанного биокатализатора в процессе шампанизации вина и исследование свойств биокатализатора 410
6.1.4.1. Получение игристых вин бутылочным способом 410
6.1.4.2. Исследование возможности многократного использования биокатализатора на основе иммобилизованных клеток дрожжей в процессе бутылочной шампанизации вина 415
6.1.4.3. Получение шампанского резервуарным периодическим и непрерывным способом 416
6.1.5. Исследование свойств разработанного биокатализатора 420
6.1.5.1. Стабильность биокатализатора при хранении 420
6.1.5.2. Влияние формы биокатализатора на его метаболическую активность 424
6.1.6. Применение разработанного биокатализатора в технологии получения различных видов вин 425
6.1.6.1. Получение белых столовых вин при использовании свободных и иммобилизованных клеток дрожжей 425
6.1.6.2. Применение разработанного биокатализатора в технологии приготовления красных столовых вин 431
6.1.6.3. Применение иммобилизованных в криогель ПВС клеток дрожжей для устранения недобродов 435
6.1.6.4. Применение иммобилизованных в криогель ПВС клеток дрожжей для биологического кислотопонижения вин 436
ВЫВОДЫ 439
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 441
ПРИЛОЖЕНИЕ 468
