Лекція 5 - дріжджі 1
Семіхатова Н.М. Хлібопекарські дріжджі: - М. Вид-во «Харчова промисловість», 1980 г. - 200 с. шифр 6П8.2 С30, інв. № 845314 хр
Дріжджова промисловість України виробляє дріжджі пресовані і сушіння. Крім хлібопечення, де дріжджі використовуються як розпушувачі тесту, вони використовуються в вітамінної промисловості, як сировини для отримання вітамінів D і В2. в медичній - для отримання ряду лікарських препаратів, нуклеїнових кислот і різних ферментів. Використовуються дріжджі і в сільському господарстві. Дріжджові заводи, як самостійні підприємства стали функціонувати в 1870-і рр. в Москві і Києві.
Під назвою «дріжджі» зазвичай об'єднують почкующиеся або діляться одноклітинні гриби. В даний час відомо велика кількість дріжджів різних родів і видів. Сахароміцети займають одне з головних місць за своїм промисловим значенням.
За В.І. Кудрявцеву, дріжджі відносяться до класу грибів Fungi - біологічно самостійної групі мікроскопічних бесхлорофильное організмів з чіткою структурної дифференцировкой протопласта, загальною властивістю яких є потреба в безазотистих джерелах вуглецевого живлення. Клас грибів включає порядок одноклітинних грибів - дріжджі cohors Unicellomycetales nov. cohors Kudriavzew. Вони являють собою біологічно самостійну всередині свого класу групу найпростіших одноклітинних з чітко висловленої оболонкою неміцелліальних грибів на противагу організмам того ж класу, вегетативне тіло яких є або голу протоплазматическими масу, або справжній розгалужений міцелій.
У виробництві хлібопекарських дріжджів вирощують дріжджі, які стосуються, по В.І, Кудрявцеву, до сімейства Saccharomycetaceae роду Saccaharomys увазі cerevisiae, зброджують і засвоюють глюкозу, галактозу, сахарозу, раффинозу (на 1/3) і мальтозу. В даний час вважається, що дріжджі Saccharomyces cerevisiae мають таке систематичне положення: вони відносяться до відділу грибів Mycota, класу аскомицетов (Ascomycetes), підкласу голосумчатих (Hemiascomycetidae), порядку ендоміцетових (Endomycetales), сімейству сахароміцетів (Saccharomycetaceae), роду сахароміцес (Saccharomyces) .
Ці дріжджі мають клітини круглої і овальної форми розміром від 5-6 до 10-14 мкм, розмножуються брунькуванням і спорами. Крім перерахованих цукрів вони засвоюють етиловий спирт і гліцерин, молочну та оцтову кислоти; в якості джерел азоту використовують амінокислоти і амонійні солі. При несприятливих умовах дріжджі утворюють сумки, в кожній з яких від 1 до 4 суперечка. Спори кулясті і злегка овальні, з гладкими оболонками, безбарвні. Сумки зі спорами виникають партеногенетически з припинили брунькування клітин. При сприятливих для вегетативного розмноження умовах суперечки перетворюються в почкующиеся клітини, цьому передує копуляція двох проростають суперечка або їх перших нирок.
Дріжджі Saccharomyces cerevisiae, звані Сахароміцети, зазвичай відносять до культурних дріжджів. У вигляді чистої культури їх вводять в дрожжерастітельние апарати для отримання товарних хлібопекарських дріжджів. Крім хлібопекарських дріжджів в середовищі з дрожжерастітельних апаратів часто зустрічаються дріжджі, що зовні нагадують сахароміцети, однак відрізняються від них своїми фізіологічними особливостями і, зокрема, відсутністю здатності до спороутворення. Потрапляючи в середу дрожжерастітельних апаратів випадково (з сировиною, повітрям і т.д.) вони розмножуються одночасно з Сахароміцети і наносять виробництва значної шкоди. Ці дріжджі називають «дикими» - сторонніми, або несахароміцетамі. Вони порушують хід технологічного процесу тим, що споживають поживні речовини середовища для свого зростання, крім того, продукти обміну цих дріжджів впливають на життєдіяльність сахароміцетів, знижуючи їх ферментативну активність. Кудрявцев В.І. не приводить докладної класифікації бесспорових дріжджів, в зв'язку з чим для визначення видової приналежності бесспорових дріжджів користуються систематикою Дж. Лоддера і Крегера Ван-Рия. Згідно з цією класифікацією всі дріжджові організми - і культурні та дикі підрозділяються на 3 сімейства:
дріжджі з аскоспорами, які формуються в асках, або сумках, - сімейство Endomycetaceae (включає 5 підродин і велике число пологів);
дріжджі, у яких є базидіоспори, розташовані на стерігмах, - сімейство Sporobolomycetaceae (включає 3 підродини і 9 пологів);
дріжджі бесспоровие, які не формують ні аскоспор, ні базидий - сімейство Cryptococcaceae (включає 5 пологів);
В якості домішки до Сахароміцети в дріжджовому виробництві зустрічаються гриби родів Candida (підродина Mycotoruloideae) - види (C. utilis, C. guilliermondii, C. krusei, C. reucaufii), Torulopsis (підродина Torulopsidaceae). Було встановлено, що гриби роду Torulopsis відрізняються низькою активністю бродильних ферментів, їх підйомна сила становить 125-140 хв, внаслідок чого домішка цих мікроорганізмів сильно знижує підйомну силу хлібопекарських дріжджів. В процесі вирощування сахароміцетів і сторонніх дріжджових грибів в одному середовищі відбуваються явища, подібні до вегетативної гибридизацией рослин, в результаті чого сторонні культури змінюють метаболізм сахароміцетів в сторону формування дріжджових клітин зі зниженою активністю бродильних ферментів. Т.ч. підйомна сила хлібопекарських дріжджів знижується не тільки внаслідок механічної домішки сторонніх дріжджових грибів, а й в результаті впливу їх в процесі вирощування на сахароміцети. Встановлено, що продукти життєдіяльності сахароміцетів активізують розвиток плівчастих дріжджів. Але в деяких випадках вважають, що до 10% домішок сторонніх дріжджів, наприклад, Candida robusta не робить негативного впливу на хлібопекарські дріжджі і їх властивості, а навпаки сприяє поліпшенню їх стійкості при зберіганні.
Морфологія клітини дріжджів
Морфологія дріжджової клітини вивчалася в рамках дисципліни «Загальна мікробіологія».
Мітохондрії являють собою поліморфні (гранулярні, нітевідине, гіллясті) структури. Довжина мітохондрій близько 15 нм. Основний їх функцією є здійснення процесів, пов'язаних із забезпеченням клітини енергією: окислювальні реакції, в результаті яких звільняється енергія, реакції, за допомогою яких енергія переноситься на систему аденозинтрифосфату (АТФ) - речовини, що уловлює енергію. Мітохондрії розташовуються в цитоплазмі, але відділені від неї двома мембранами. Крім енергетичних процесів в мітохондріях відбуваються і процеси синтезу, тому що в них виявлені всі елементи синтезує білок системи.
Хімічний склад дріжджової клітини Сахароміцети
Хімічний склад хлібопекарських дріжджів різниться в залежності від умов їх культивування, складу живильного середовища і фізіологічного стану клітин. У пресованих дріжджах міститься 70-75% води і 25-30% СВ. склад СВ (в%): білки та інші азотовмісні речовини 50, жири 1,6, вуглеводи 33,2, клітковина 7,6, зола 7,6. Однак цей склад непостійний, може коливатися в широких межах.
Азотовмісні речовини дріжджів представлені: білками (63,8%), нуклеопротеїдами (26,1%), амидами і пептонами (10,1%).
Жирові речовини дріжджів є нейтральні жири, жирні кислоти, а також жироподібні речовини: липоиди, стероли (ергостерол). Зазвичай в пресованих дріжджах є близько 2% жиру. Стероли в свою чергу є провитаминами D.
В дріжджах міститься цілий ряд вітамінів - В1. В 2. У 3. В 5. О 6. D. Дуже багато провитаминов. Крім того дріжджі містять парааминобензойную кислоту в кількості 8-95 мкг на 1 г СВ і фолієву кислоту - 19-35 мкг на 1 г СВ. Парааминобензойная кислота діє як вітамін самостійно і в ідеї складової частини фолієвої кислоти. Ці кислоти входять до складу ферментів, що каталізують синтез нуклеїнових підстав.
Склад поживних середовищ при вирощуванні дріжджових клітин може сприяти підвищенню вмісту вітамінів в дріжджових клітинах. Можна збагачувати хлібопекарські дріжджі вітамінами групи В, поміщаючи їх для бродіння на 1-2 години в середовища, які містять або вітаміни, або складові частини вітамінів (піримідин, тіазол).
Відомо, що для утворення повноцінної біомаси дріжджів живильне середовище повинна містити азот, фосфор, калій, магній, засвоювані форми вуглецевмісних сполук, мікроелементи та ін. Як вже було сказано вище, джерелами вуглецю для дріжджів є різні вуглеводи, моно- і дисахара, а також спирти, альдегіди і органічні кислоти. При відсутності аерації дріжджі використовують зазвичай тільки цукру. В умовах аерації дихальна функція дріжджів посилюється і процес накопичення біомаси активізується, дріжджі засвоюють не тільки цукру, але і етиловий спирт, гліцерин, манить, альдегіди, а також органічні кислоти (молочну, оцтову, лимонну, яблучну) і їх солі. Доведено, що амінокислоти також служать джерелом вуглецю. Джерелом азотистого харчування дріжджових клітин є розчинні сполуки азоту, органічні і неорганічні. Складні високомолекулярні протеїни не засвоюються Сахароміцети, тому що вони не містять екзоферментів, що розщеплюють складні білки. Продукти розпаду білків можуть засвоюватися дріжджами. Легко засвоюються амінокислоти, а також аміди, амонійні сполуки. Нітрати не засвоюються більшістю дріжджових грибів.
Велику роль в харчуванні дріжджів грають макроелементи - калій, натрій, фосфор, магній, кальцій - і мікроелементи - залізо, мідь, марганець, кобальт, цинк, молібден, нікель, кремній, алюміній, бор. Встановлено, що збільшення концентрації іонів натрію в середовищі, де нарощуються дріжджі, призводить до активації процесів синтезу, збільшення кількості СВ, збільшення активності розмноження і до збільшення внаслідок цього швидкості росту дріжджів, стійкості дріжджів, осмоустойчівості, ферментативної активності, зниження вологості. Поліпшення консистенції. Необхідно відзначити, що підвищений осмотичний тиск середовища є чинником, що обумовлює її захисні властивості: сторонні дріжджові гриби в середовищі з підвищеним осмотичним тиском розмножуються повільніше, їх кількість в товарних дріжджах зменшується, що робить позитивний вплив на якість дріжджів. Вихід дріжджів при цьому трохи нижче в результаті того, що сторонні дріжджові гриби не розмножуються.