Ζύμες (ζυμομύκητες) 🍄

Τι είναι οι ζύμες 🔬

Οι ζύμες είναι μία ομάδα μονοκύτταρων μυκήτων. Πολλαπλασιάζονται ταχύτατα κάτω από αερόβιες συνθήκες, ενώ απουσία $O_2$ μετατρέπουν τη γλυκόζη σε αιθυλική αλκοόλη. Αποτελούν την πιο σημαντική και ευρύτερα χρησιμοποιούμενη κατηγορία μικροοργανισμών στη βιομηχανία.

Καλλιεργούνται με σκοπό:

• 🍞 Την παραγωγή ζύμης αρτοποιίας (μαγιά).
• 🍷 Τη χρήση τους στις αντιδράσεις αλκοολικής ζύμωσης.
• 💊 Την παραγωγή διάφορων προϊόντων όπως οι βιταμίνες C και D.

Η ζύμη αρτοποιίας παράγεται ύστερα από ανάπτυξη αρχικής καλλιέργειας μυκήτων σε βιοαντιδραστήρες και χρησιμοποιείται κυρίως για την παρασκευή του ψωμιού.

Η ζύμη στην παρασκευή του ψωμιού 🥖

Η πρώτη ύλη για την παρασκευή ψωμιού είναι το αλεύρι, που περιέχει σε μεγάλες ποσότητες άμυλο. Στους κόκκους του σιταριού περιέχονται ένζυμα, τα οποία διασπούν το άμυλο σε μαλτόζη (δισακχαρίτης) και γλυκόζη.

Στη συνέχεια προστίθενται μύκητες, που διασπούν αναερόβια τη γλυκόζη σε αιθανόλη και απελευθερώνουν $CO_2$ (αλκοολική ζύμωση). Το παραγόμενο $CO_2$ διογκώνει τη ζύμη, η οποία φουσκώνει. Η αιθανόλη που παράγεται κατά την αλκοολική ζύμωση εξατμίζεται στο ψήσιμο του ψωμιού.

Για τη διάσπαση της γλυκόζης χρησιμοποιούνται κυρίως μύκητες του είδους Saccharomyces cerevisiae, επειδή παράγουν μεγάλες ποσότητες $CO_2$.

Η αλκοολική ζύμωση 🧪

Η αλκοολική ζύμωση είναι η διαδικασία παραγωγής αιθυλικής αλκοόλης και διοξειδίου του άνθρακα από τη διάσπαση σακχάρων, όπως η γλυκόζη, σύμφωνα με την αντίδραση:

Τη σειρά αυτή των βιοχημικών αντιδράσεων την πραγματοποιούν ορισμένα είδη ζυμών, όπως ο Saccharomyces cerevisiae. Η αλκοολική ζύμωση έχει εφαρμογή τόσο στη βιομηχανική παραγωγή αλκοόλης όσο και στην παραγωγή αλκοολούχων ποτών.

Στη Βραζιλία και στις ΗΠΑ χρησιμοποιούνται φθηνές πρώτες ύλες, όπως η μελάσα (υποπροϊόν παραγωγής ζάχαρης που περιέχει γλυκόζη και φρουκτόζη) ή το άμυλο από αραβόσιτο, οι οποίες μετατρέπονται παρουσία του μύκητα Saccharomyces cerevisiae σε αιθανόλη. Η αιθανόλη που παράγεται με αυτόν τον τρόπο χρησιμοποιείται σε μείγμα με βενζίνη ως καύσιμο αυτοκινήτων.

Η σημαντικότερη όμως εφαρμογή της αλκοολικής ζύμωσης είναι η παραγωγή αλκοολούχων ποτών. Τα πιο σημαντικά από αυτά είναι:

• 🍷 Το κρασί, που παράγεται με ζύμωση των σακχάρων του σταφυλιού.
• 🍺 Η μπίρα, που παράγεται με ζύμωση των σακχάρων που περιέχονται στους σπόρους διάφορων σιτηρών.

Η παραγωγή κρασιού 🍇

Στην Ευρώπη, για την παραγωγή κρασιού χρησιμοποιούνται ποικιλίες αμπέλου που ανήκουν στο είδος Vitis vinifera.

Τα σταφύλια συλλέγονται όταν ωριμάσουν, οπότε η συγκέντρωση των σακχάρων είναι αρκετά υψηλή. Στη συνέχεια συνθλίβονται με μηχανικό τρόπο και παράγεται ο μούστος, που είναι πλούσιος σε σάκχαρα.

Η ζύμωση του μούστου γίνεται σε δύο στάδια:

1. Στο αρχικό στάδιο ο μύκητας αναπτύσσεται κάτω από αερόβιες συνθήκες.
2. Όταν εξαντληθεί το οξυγόνο που περιέχεται στο μούστο, αναστέλλεται η ανάπτυξη του μύκητα και αρχίζει η αναερόβια μετατροπή των σακχάρων σε αιθυλική αλκοόλη.

Οι ζύμες όμως δεν μπορούν να επιβιώσουν σε συγκέντρωση αλκοόλης μεγαλύτερη από 14%, οπότε με την αύξηση της συγκέντρωσης της αλκοόλης στο μούστο ολοκληρώνεται η ζύμωση. Η διαδικασία πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 21-24°C, διότι οι ζύμες αδρανοποιούνται σε μεγαλύτερες θερμοκρασίες.

Η ζύμωση πραγματοποιείται είτε από μύκητες φυσικού τύπου, που υπάρχουν στα σταφύλια όταν αυτά συλλέγονται, είτε από ειδικούς μύκητες που αναπτύσσονται σε εργαστηριακή καλλιέργεια. Οι τελευταίοι μπορούν και αναπτύσσονται σε μεγαλύτερη συγκέντρωση αλκοόλης από τους φυσικούς.

Η ποιότητα του κρασιού που παράγεται εξαρτάται από:

• Την ποικιλία της αμπέλου που χρησιμοποιείται.
• Το συγκεκριμένο είδος του ζυμομύκητα που πραγματοποίησε την αλκοολική ζύμωση.
• Τις συνθήκες ζύμωσης.

Γενικά, τα κόκκινα κρασιά έχουν υψηλότερη συγκέντρωση αλκοόλης και περισσότερο άρωμα από τα λευκά.

Αφρώδης οίνος 🍾

Σύμφωνα με την παράδοση, ο πρώτος που παρασκεύασε αυτόν τον τύπο κρασιού ήταν ο Βενεδικτίνος μοναχός Dom Pérignon. Για την παραγωγή αφρώδους οίνου χρησιμοποιούνται συγκεκριμένες ποικιλίες αμπέλου: λευκό Chardonnay, Pinot Noir και Pinot Meunier.

Η διαδικασία παραγωγής περιλαμβάνει δύο διαδοχικές ζυμώσεις:

1. Στην πρώτη, ο μούστος μετατρέπεται σε κρασί.
2. Μόλις ολοκληρωθεί η πρώτη ζύμωση, προστίθεται μία μικρή ποσότητα κρασιού, ζάχαρης και ζυμομύκητα (liqueur de tirage) και η φιάλη σφραγίζεται. Το μείγμα αυτό ξεκινάει μία δεύτερη ζύμωση κατά την οποία παράγεται $CO_2$, το οποίο, επειδή δεν μπορεί να διαφύγει, παραμένει στο μπουκάλι.

Στη συνέχεια η φιάλη τοποθετείται υπό γωνία με τον λαιμό προς τα κάτω, ώστε να συσσωρευτούν στον λαιμό της φιάλης οι μύκητες και τα υπόλοιπα στερεά κατάλοιπα της ζύμωσης (κατακάθι). Για να απομακρυνθεί το κατακάθι, ψύχεται ο λαιμός και ανοίγεται το πώμα· τέλος η φιάλη σφραγίζεται εκ νέου.

Η ονομασία του αφρώδους οίνου έχει συνδεθεί με την περιοχή Champagne της νοτιοανατολικής Γαλλίας, όπου άρχισε να παράγεται σε σημαντικές ποσότητες στα τέλη του 17ου αιώνα. Για τους αφρώδεις οίνους που παράγονται σε άλλες χώρες εκτός της Γαλλίας δεν επιτρέπεται η χρήση της εμπορικής ονομασίας Champagne· έτσι, για παράδειγμα, ο αφρώδης οίνος στην Ιταλία έχει την εμπορική ονομασία Spumante και στη Γερμανία Sekt.

Η παραγωγή μπίρας 🍺

Η πρώτη ύλη για την παραγωγή μπίρας είναι οι σπόροι κριθαριού και, σε μερικές περιπτώσεις, σιταριού. Οι σπόροι επωάζονται σε συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας που ευνοούν τη μερική βλάστηση, οπότε το άμυλο που περιέχουν μετατρέπεται σε σάκχαρα όπως η μαλτόζη. Η διαδικασία της βλάστησης τερματίζεται με θέρμανση στους 80°C.

Οι σπόροι στη συνέχεια σπάνε μηχανικά και τα σάκχαρα εκχυλίζονται με ζεστό νερό. Στο εκχύλισμα προστίθεται λυκίσκος, βότανο με αντιμικροβιακές ιδιότητες που προσδίδει άρωμα στο ποτό, και στη συνέχεια το μείγμα συμπυκνώνεται με βρασμό.

Η ζύμωση των σακχάρων που περιέχονται στο εκχύλισμα πραγματοποιείται με τη βοήθεια μυκήτων. Τα προϊόντα της αναερόβιας ζύμωσης είναι η αιθανόλη, που φτάνει σε τελική συγκέντρωση 3,5-8%, και το $CO_2$.