Энциклопедический словарь (Б) - Брокгауз Ф. А. (версия книг txt) 📗
А. Б — о.
Брожение
Брожение представляет особый химический процесс, вызываемый так наз. ферментами. При процессе брожения сложная частица органического вещества распадается на более простые, т.е. заключающие меньшее число атомов. Среди громадного числа брожений, как самопроизвольно протекающих в природе, так и искусственно вызываемых человеком, то брожение, которое возникает в содержащих сахар жидкостях и носит название алкогольного, спиртового или винного, было раньше других замечено и изучено с наибольшей тщательностью. Наблюдая предоставленный самому себе сок винограда, человек уже в глубокой, почти доисторической древности заметил, что в течение известного промежутка времени с соком совершается и притом без всякой видимой причины удивительная метаморфоза. Он теряет свой сладковатый вкус и приобретает способность опьянять; в тоже время выделяются пузырьки газа, приводящие жидкость, как бы в слабое кипение (от лат. fervere — кипеть некоторые производят и самое слово «ферментация», синоним брожения); наконец в самой жидкости появляются муть и осадок, состоящие из особого вещества, так наз. дрожжей. Какова внутренняя связь только что поименованных явлений — долгое время оставалось полнейшей тайной. Лишь в нынешнем столетии работами Шванна, Гей-Люссака, Каньяра-де-Латура, Мейена, Митчерлиха, Пастера, Рееса, Брефельда, Ад. Майера, Ганзена и др. был разъяснен механизм спиртового брожения. Оказалось, что спиртовое брожение может происходить в самых разнообразных сахаристых жидкостях, как искусственно приготовляемых, так и естественно встречающихся в природе. Виновником, основной причиной брожения нужно считать тот осадок, те дрожжи, которые появляются в бродящей жидкости. Исследуя дрожжевой осадок под микроскопом, заметили, что он весь состоит из мельчайших одноклеточных грибков. Грибок этот был назван Saccharomyces cerevisiae: по своему циклу развития, исследованному Реесом, он принадлежит к так назыв. аскомицетным грибам. Под влиянием жизнедеятельности только что названного грибка сахар бродящей жидкости распадается на алкоголь (опьяняющее вещество) и на углекислоту (выделяющиеся пузырьки газа). Кроме этих двух главнейших продуктов распада, существуют еще и второстепенные: глицерин и янтарная кислота.
Каким именно образом грибок разлагает сахар, в чем состоит внутренний механизм брожения, это до сих пор совершенно неизвестно. Служит ли ему сахар непосредственно пищею, а алкоголь и угольная кислота являются продуктами отброса (экскретами), или же гриб является производителем специфического, разлагающего сахар аморфного фермента, это должны решить будущие исследования (о молекулярнофизической теории Негели, химические и физиологические подробности). Одно только несомненно: Б. наступает лишь тогда, когда присутствуют живые дрожжевые клетки. Если жидкость, находящуюся в оживленном Б., нагреть до 60 — 70° Ц., то Б. сейчас же прекращается, так как при этой температуре дрожжевые грибки уже умирают. Разрушая дрожжевые клетки механическим путем, напр. растирая их в ступке с битым стеклом, мы тем самым уничтожаем навсегда их способность производить брожение. Много есть и химических деятелей, которые, действуя на Saccharomyces ядовито, останавливают тем самым и брожение. Итак, процесс брожения стоит в самой тесной интимной связи с жизненными процессами дрожжевого грибка; мертвая субстанция дрожжей никогда не в силах его вызвать. Благодаря чрезвычайно широкому, почти повсеместному, распространению дрожжевых клеток в природе, брожение легко наступает везде, где только имеются предоставленные самим себе сахаристые жидкости. В эти жидкости сахаромицеты обыкновенно падают прямо из воздуха; в виноградный сок они попадают с поверхности ягод винограда при раздавливания последних. Само собой понятно, что при таких условиях жидкость может заселиться различными породами дрожжей и брожение будет носить не чистый, а смешанный характер. Там, где Б. должно идти быстро и интенсивно и вместе с тем с строго определенным химическим характером, а это все именно и требуется при фабрикации пива и водки, там прибегают к особым разводкам или культурам дрожжевого грибка. Получив путем культуры чистый дрожжевой материал (определенный вид и порода), им засевают подлежащие брожению жидкости (сусло).
После того как природа дрожжей, как определенного грибного организма, выяснилась, естественно должен был возникнуть вопрос: принадлежит ли способность производить спиртовое брожение одному только Saccharomyces (S. cerevisiae и близкие к нему виды), или же этою способностью обладают и другие грибы. Произведенные в этом направлении исследования показали, что хотя ни один растительный организм не в состоянии производить такое интенсивное брожение, как Saccharomyces, но что существуют все таки некоторые грибы, которые, при особых и притом ненормальных для их жизни условиях, в состоянии вызвать слабое брожение. К таким грибам относится, наприм., Saccharomyces mycoderma, затем разные плесени: Mucor racemosus, М. circinelloides и М. mucedo. Нормально эти грибы вегетируют на поверхности жидкости и никакого брожения не вызывают. Если же их погрузить в жидкость и заставить таким образом вести иной образ жизни, они приобретают способность производить спиртовое брожение.
Что касается до материала подлежащего ферментативному изменению под влиянием дрожжей, то таковым является, как уже сказано, сахар. Однако не всякий сахар одинаково легко подвергается процессу спиртового брожения. Наприм., обыкновенный, тростниковый сахар, как таковой, не бродит, тогда как виноградный и плодовый сахар (декстроза и левулёза) и мальтоза бродят легко. Впрочем, если мы жидкость, заключающую тростниковый сахар, приведем в соприкосновение с дрожжами, то через известный промежуток времени брожение все таки наступит. Объясняется это тем, что дрожжи выделяют особый, растворимый в воде фермент, так наз. инвертин, под влиянием которого тростниковый сахар распадается на виноградный и плодовый, а эти уже подвергаются процессу спиртового брожения. Кроме описанного спиртового брожения, существует много других брожений, вызываемых, главным образом, бактериями и рассмотренных поэтому в главе о бактериях. Развиваясь в среде, предназначенной для спиртового брожения, напр. в пивном сусле, эти ферментативные бактериальные процессы причиняют подчас много хлопот и убытков (молочнокислое, слизевое и др. брожения), так как под влиянием жизнедеятельности бактерий сахар распадается не на алкоголь и угольную кислоту, а на совершено иные продукты. К процессам брожения относят также и те своеобразные процессы распада, которые называются тлением и гниением, равно как и те изменения органической субстанции, которые происходят под влиянием неорганизованных аморфных ферментов и играют столь выдающуюся роль при питании как животных, так и растений. Подробнее о брожении см.: Де-Бари, «Ueber Schimmel und Hefе» (Берлин, 1873); Визнер, «Einleitung in die technische Microskopie» (Вена, 1867); Пастер, «Etudes sur le vin» (2 изд., Париж, 1873); Пастер, «Etudes sur la biere» (Париж, 1876); Шютценбергер, «Les fermentations» (Париж, 1879); Ад. Майер. «Lehrbuch der Garungschemie» (Гейдельберг, 1879); Буркело, «Les Fermentations»(Париж, 1889); A. Jorgensen, «Die Mikroorganismen der Garungsindustrie» (2 изд., Берлин, 1890).
Г. Н.
Бром
Бром (Bromum; химич. форм. Br, атомный вес 80) — неметаллический элемент, из группы галоидов, открытый в 1826 г. французским химиком Баларом в маточных растворах солей морской воды; название свое Б. получил от греческого слова BrwmoV— зловоние. Одновременно с Баларом, по словам Ландольта, Б. был получен Лёвигом из маточных растворов солей крейцнахских источников; но в то время, когда Лёвиг занялся приготовлением вещества в больших количествах, появилась работа Балара. Б. никогда не встречается в природе в свободном состоянии, а лишь в соединении с различными металлами. Вместе с хлором (и йодом) он содержится в морской воде (в виде бромистого натрия и магния);но количество его здесь незначительно: на 1 литр приходится около 0,06 гр. Б. (однако в Мертвом море, на глубине 300 метров, содержание его доходит до 7 гр. на литр). Гораздо богаче бромом маточные растворы, получающиеся при добыче поваренной соли в некоторых местностях (Шёнебек, близ Магдебурга, соляные заводы Пенсильвании и др.) или при добыче солей калия, в Стассфурте и Леопольдсгалле. Стассфуртские копи, вместе с некоторыми американскими источниками, доставляют главную массу брома. Б. затем найден во многих минеральных водах (крейцнахских, старорусских и др.): в Чили и Мексике он встречается в виде бромистого серебра; чилийская селитра также содержит небольшие количества Б.; наконец, в золе морских водорослей присутствуют между прочим и бромистые металлы. Добычу Б. в заводских размерах производят следующим образом: маточные растворы, содержащие бромистые металлы, обрабатывают в каменных сосудах перекисью марганца и серной кислотой, в струе водяного пара; пары Б. и воды идут по свинцовой трубке в змеевик со стеклянным форштосом, а оттуда в трехгорлую вульфову склянку, служащую приемником; в начале операции гонится почти чистый Б., затем начинает выделяться хлористый Б., а под конец разложения появляется свободный хлор. По цвету газов в стеклянном форштосе легко различить эти три фазы операции; гонку следует прекращать, лишь только начнут выделяться желтые пары хлористого Б. Не успевший сгуститься Б. отводят в особый сосуд с водой и железными стружками, где и происходит окончательное поглощение. Чтобы по возможности избежать примеси хлора, маточные растворы обрабатывают предварительно слабой серной кислотой, причем выделяются соляная и бромистоводородная кислоты; смесь нагревают при 120°; соляная кислота удаляется в виде газа, а бромистый водород остается в растворе; кислую жидкость отделяют от осевших сернокислых солей и обрабатывают серной кислотой и перекисью марганца; пары Б. отводят сначала в пустую вульфову склянку, а затем в сосуд с раствором едкого натра, где они и поглощаются, образуя бромистый натрий и бромноватонатриеву соль; раствор выпаривают досуха, остаток прокаливают и получают из него обычным путем чистый Б. Для добычи Б. устраивают также сложные аппараты, действующие непрерывно; такого рода приспособление имеется, напр., на заводах в Леопольдсгалле; сущность его заключается в том, что навстречу маточному раствору, падающему в виде мелкого дождя сверху, в особой башне, направляется с известной силой струя водяных паров и хлора; этот последний вытесняет Б., который отводится по особой трубке, помещенной в верхней части башни, в приемник, а обработанный раствор стекает вниз, где в особо приспособленной камере, лишается при помощи струи водяного пара небольших количеств свободного Б. и хлора и затем отводится наружу; остатки Б., хлор и водяной пар своим чередом непрерывно идут опять в башню, действуют на новое количество раствора, и таким путем процесс идет непрерывно. Полученный на заводах Б. не представляет чистого вещества, а содержит главным образом в виде примеси хлор (собственно хлористый Б.), а также йод; этого последнего нет в продажном стассфуртском Б. Хлор удаляют, промывая Б. водою, затем сушат промытое вещество серной кислотой и перегоняют с термометром, собирая порцию, кипящую при 58°; для удаления йода, полученный этим путем Б. переводят в бромистый калий, растворяют его и обрабатывают раствор бромом, причем выделяется йод, который извлекают взбалтыванием с сернистым углеродом. Из очищенного таким образом бромистого калия уже легко приготовить чистый Б., не содержащий йода. Если растворить Б. в крепком растворе бромистого кальция и обработать все водой, то осаждается Б., не содержащий хлора. Чистый Б. представляет темно-бурую жидкость, почти черную в толстом слое, выделяющую красно-бурые пары; запах его удушливый, едкий, сходный с запахом хлора; пары сильно разъедают слизистые оболочки носа и дыхательных органов. Уд. вес Б. при 0° — 3,1872 (Пьерр), при 15° — почти 3,0; температура кипения 58,7°; замерзает при охлаждении в буроватую кристаллическую массу, плавящуюся при — 7° (Рамзай и Юнг); в воде растворим; на 1 часть Б. при 5° требуется 27 ч. воды, при 15° — 29 ч. Водный раствор Б. имеет оранжевый цвет и носит название бромной воды; при охлаждении, из раствора выделяются красные кристаллы соединения, содержащего 10 частиц воды на частицу брома: Br2+10H2O. Температура полного распадения этого гидрата +6,2° (В. Розебом).
