Дрожжи одноклеточные грибы. Дрожжевые грибы. Хлебопекарные дрожжи: польза или вред
Царство грибов - одно из самых необычных и впечатляющих в мире живой природы. Разнообразие этих организмов действительно впечатляет, а их свойства достойны внимательного изучения. С некоторыми их видами люди сталкиваются каждый день, даже не задумываясь о том, что это грибы. Именно на таких разновидностях и стоит остановиться поподробнее.
Какими бывают грибы?
У этого царства есть сложная классификация. Большинство людей под грибами понимает лишь один их вид, основной - шляпочный. К нему относятся как съедобные, так и ядовитые варианты - шампиньоны, трюфели, боровики, лисички, мухоморы, поганки и множество других.
Другим, еще более интересным видом, являются плесневые грибы. Они отличаются микроскопическими размерами, из-за которых плодовые тела и грибницу практически невозможно заметить невооруженным глазом. Но вообще увидеть их совсем не сложно - достаточно оставить во влажном месте кусок хлеба, и уже скоро на нем появится знакомый всем пушистый налет. Это и есть плесневые грибы, а именно - сапрофиты, несъедобный вид, часто распространяющийся по фруктам, овощам, почве и стенам сырых темных помещений.
Третий вид - дрожжи. Они известны человеку с давних пор и распространены так же, как и плесневые грибы. Например, именно им люди обязаны существованием хлеба, пива, вина и кваса. Плесневые грибы и дрожжи одинаково хорошо размножаются в повседневной для человека среде, но, в отличие от первых, предпочитающих сырость и полумрак, вторые нуждаются в сахаре. Но есть и общее - дрожжи также невозможно рассмотреть в деталях без микроскопа. На сегодняшний день человеку известно 1500 их разновидностей.
Дрожжевые грибы
Такой вид отличается от всех прочих тем, что утратил классическую для царства мицелиальную структуру. Дрожжи живут в жидкой или полужидкой среде, наполненной органическими веществами. Они существуют в виде делящихся или почкующихся клеток. Такое строение позволяет им иметь максимально высокую скорость обмена веществ, поэтому они могут быстро расти и размножаться. Несмотря на то что плесневые грибы и дрожжи кажутся схожими из-за своих микроскопических размеров, у первых все же есть мицелий и все характерные особенности, в то время как последние составляют одну клетку. Интересна история происхождения названия такой разновидности. Слово «дрожжи» связано с дрожью, которую можно заметить на забродившем сусле или поднимающемся тесте.
Особенности плесневых грибов
Данная разновидность сохраняет большинство свойств шляпковых видов. При этом они отличаются микроскопическими размерами. Плесневые грибы образуют тончайший разветвленный мицелий, от которого не отделяются крупные плодовые тела. Они были первыми обитателями планеты Земля, на которой появились более двухсот миллионов лет назад. Мицелий плесневого гриба развивается практически во всех условиях в природе, независимо от наличия пищи и особенностей среды обитания. Громадные колонии моментально возникают при наличии влажности и достаточно высокой температуры.
Виды плесневых грибов очень многочисленны, но у них есть общие черты - основой служит мицелий, а тонкие ветвящиеся нити размещаются прямо внутри пораженной поверхности. В отличие от дрожжей, они размножаются половым или вегетативным путем. Клетка плесневого гриба не составляет всего его тело. Впрочем, это не мешает им распространяться с огромной скоростью.
Самые известные плесневые грибы
Некоторые из представителей царства важнее для человечества, чем другие. Это плесневые грибы пеницилл, представляющие собой зеленые пятна, разрастающиеся на растительных субстратах и обычных пищевых продуктах. Из них продуцируется антибиотик под названием пенициллин, который был первым в мире антибактериальным препаратом. Его изобретение изменило мир медицины. И плесневые грибы, и бактерии могут приносить вред человеческому здоровью. Но разновидность под названием пеницилл может спасать жизни, чем и заслужила свою широчайшую известность.
Класс фикомицетов
Одним из самых распространенных видов являются Phycomycetes, или плесневые грибы мукор. В данном семействе насчитывается более трехсот разновидностей. Самыми распространенными являются три: Mucor, Thamnidium и Rhizopus. Строение плесневых грибов мукор отличается тем, что их мицелий часто состоит из одной разветвленной клетки. От нее отходят воздушные шарообразные гифы, наполненные множеством спор. Распространение мукоровых происходит легко и быстро на многих видах субстрата, за исключением молочных продуктов, и прекращается лишь при температурах, которые ниже -8 градусов по Цепьсию.
Класс аскомицетов
Именно к этому семейству относятся грибы пеницилл, а также некоторые другие, к примеру, рода Aspergillus. Иначе этот класс называют сумчатыми. В то время как плесневые грибы мукор образуют примитивный одноклеточный мицелий, аскомицеты отличаются более сложной структурой, которая быстро образует отдельные друг от друга колонии, разрастающиеся по субстрату. На ней моментально формируются споры, которым плесень и обязана своим пушистым видом серовато-зеленого цвета. При изучении в микроскоп причины названия становятся очевидны - строение плесневых грибов включает длинные цепочки конидий, содержащих споры, которые и образуют кисточку или сумку. Идеальными условиями для развития являются сырость и плохая вентиляция при температуре, близкой к 0 градусов по Цельсию.
Отличие Aspergillus от Penicillum
Находящиеся в одном семействе, эти плесневые грибы похожи по внешнему виду. У них бесцветный мицелий с цветными конидиями шаровидной формы, как правило, они отличаются серовато-синим или серо-зеленым оттенком, реже с желтым подтоном. Тем не менее, роль плесневых грибов aspergillus заметно отличается. В то время как пенициллин служит важным компонентом лекарственных средств, в родственном пеницилловым виде содержатся вещества, вызывающие порчу молочных или мясных продуктов.
Несовершенные грибы
Этот класс изучен не столь широко, как описанные выше. Несовершенные виды плесневых грибов размножаются отличным от полового способом, неизвестным в деталях. Их отличает септированный мицелий с гроздевидными спорами темной окраски. Из-за этого поражение такими грибами образует черные бархатистые пятна. Подобная плесень хорошо развивается при низких температурах и отличается большой зоной поражения - при появлении на мясе она проникает глубоко в мышечную ткань. Именно эти грибы могут приводить к внутреннему плесневению, портят масло, сыр, яичные продукты.
Молочная плесень
Грибы разновидности Oidium lactis напоминают своим строением дрожжевые. У них белый септированный мицелий с отделенными спорами в виде одиночных клеток. Питание плесневых грибов этого вида включает разнообразные молочные продукты. Их появление проявляется в виде пушистого налета белого цвета, который может покрывать поверхность сметаны, простокваши или творога. Плесень снижает их кислотность, отчего продукт портится. Некоторые ученые относят их к дрожжам в силу простоты клеточных цепочек и войлокообразного мицелия.
Плесень, которая размножается в холодильнике
Поражать продукты, которые хранятся при достаточно низкой температуре, могут несколько разновидностей грибов. В первую очередь это Botrytis, отличающийся стелющимся мицелием войлокообразного вида, с бесцветными конидиями, появляющимися пучками. К плесневым грибам относят также те, что отличаются коричневыми или оливковыми конидиеносцами. Подобный вид развивается в холодильнике при температуре ниже 5 градусов по Цельсию и поражает разнообразные продукты. Другим опасным для еды видом является Alternaria. К ним относят грибы с грушевидными или заостренными конидиями бурого или оливкового цвета. Такая плесень может поражать не только охлажденное, но и замороженное мясо, а также масло и другие продукты питания.
Класс Фома
Эти плесневые грибы отличаются от всех прочих оригинальным строением. Они не образуют наружного мицелия и чаще всего развиваются внутри субстрата, проходящего процесс гниения. Для размножения плесневые грибы Phoma используют короткие конидиеносцы с переплетенными гифами, окружающими их, как оболочку.
Как плесень воздействует на человеческий организм?
Далеко не все виды грибов так полезны для человечества, как пеницилловые. Чаще дело обстоит совсем наоборот, и появление плесени является недобрым знаком. Прежде всего, ее споры очень негативно воздействуют на слизистые оболочки организма, вызывая иммунные реакции. Это один из самых сильных аллергенов, и у людей с определенными проблемами в этой области гарантировано будет дискомфорт при малейшем контакте с плесенью. И дело не только в кратковременной реакции - со временем все может закончиться серьезными заболеваниями. В домах, пораженных плесневыми грибами, заболевают астмой восемь из десяти жильцов. Цифра весьма впечатляющая. И это далеко не все возможные проблемы.
Если возникла такая проблема, необходимо как можно скорее задуматься о способах уничтожения грибов. Для этого следует воспользоваться специальным антисептиком, который можно приобрести в магазине стройматериалов. Работать с ним необходимо максимально осторожно, изучив инструкцию по применению. Кроме того, перед началом борьбы с плесенью стоит осмотреть, насколько глубоко поражена поверхность. Иногда зараженный предмет лучше выкинуть. Если же поражение не так уж масштабно, можно приступать к действиям. В первую очередь обратите внимание на антисептическую грунтовку. Она не только уничтожит плесень, но и предотвратит ее повторное появление. Использовать такое средство достаточно просто, чаще всего не нужно даже разбавлять водой. Рекомендуется только очистить поверхность перед обработкой.
Если возможности или желания искать специальное средство нет, стоит обратиться к домашним способам. Например, отличным вариантом может оказаться отбеливатель. Содержащийся в нем гипохлорит натрия убивает не только плесень, но и ее споры. Отбеливатель идеально подойдет для случаев, когда нужно очистить плитку в ванной, пол или стекло. Но для других предметов он может быть опасен - многие вещи теряют цвет или портятся от такой обработки. К тому же, отбеливатель достаточно токсичен, поэтому использовать его стоит только в помещении, которое хорошо проветривается, вооружившись защитными резиновыми перчатками.
Менее опасен в таких случаях уксус. Он не настолько токсичен, поэтому его можно использовать без опасений. Использовать уксус стоит с помощью распылителя или смачивая в нем тряпку и протирая пораженную плесенью поверхность.
Тем, у кого в арсенале не найдется такого средства, подойдет перекись водорода. Ее можно купить в любой аптеке, она не опасна для здоровья и не отличается едким запахом. С помощью перекиси можно справиться с плесенью на самых разных поверхностях, но необходимо учитывать ее отбеливающий эффект, который может быть опасен для тканей или красок.
Для твердых поверхностей вроде плитки и стекла также подойдет нашатырный спирт. Достаточно в равных пропорциях смешать его с водой и распылить смесь по всей зараженной области, а через несколько часов промыть ее водой.
Самым безопасным средством станет пищевая сода. Она не навредит ни членам семьи, ни домашним животным. Для борьбы с плесенью чайная ложка соды растворяется в стакане воды, после чего смесью можно опрыскивать пораженные поверхности. Смывать раствор необязательно - он будет профилактическим средством.
Границы группы очерчены нечётко: многие грибы , способные вегетативно размножаться в одноклеточной форме и идентифицируемые поэтому как дрожжи, на других стадиях жизненного цикла образуют развитый мицелий , а в ряде случаев и макроскопические плодовые тела. Раньше такие грибы выделяли в особую группу дрожжеподобных, но сейчас их все обычно рассматривают вместе с дрожжами. Исследования 18S рРНК показали близкое родство с типичными дрожжами видов, способных к росту только в виде мицелия.
Размеры дрожжевых клеток обычно составляют 3-7 мкм в диаметре. Есть данные, что некоторые виды способны вырастать до 40 мкм .
Дрожжи имеют большое практическое значение, особенно пекарские или пивные дрожжи (Saccharomyces cerevisiae ). Некоторые виды являются факультативными и условными патогенами . К настоящему времени полностью расшифрован геном дрожжей Saccharomyces cerevisiae (они стали первыми эукариотами , чей геном был полностью секвенирован) и Schizosaccharomyces pombe .
История
Русское слово «дрожжи» имеет общий корень со словами «дрожь», «дрожать», которые применялись при описании вспенивания жидкости, зачастую сопровождающего брожение , осуществляемое дрожжами. Английское слово «yeast » (дрожжи) происходит от староанглийского «gist », «gyst », что означает «пена, кипеть, выделять газ» .
Дрожжи, вероятно, одни из наиболее древних «домашних организмов». Тысячи лет люди использовали их для ферментации и выпечки. Археологи нашли среди руин древнеегипетских городов жернова и пекарни, а также изображение пекарей и пивоваров. Предполагается, что пиво египтяне начали варить за 6000 лет до н. э., а к 1200 году до н. э. овладели технологией выпечки дрожжевого хлеба наряду с выпечкой пресного . Для начала сбраживания нового субстрата люди использовали остатки старого. В результате в различных хозяйствах столетиями происходила селекция дрожжей и сформировались новые физиологические расы, не встречающиеся в природе, многие из которых даже изначально были описаны как отдельные виды. Они являются такими же продуктами человеческой деятельности, как сорта культурных растений.
Луи Пастер - учёный, установивший роль дрожжей в спиртовом брожении
- Saccharomycotina
- Taphrinomycotina
- Schizosaccharomycetes
- Urediniomycetes
- Sporidiales
Особенности метаболизма
Дрожжи являются хемоорганогетеротрофами и используют органические соединения как для получения энергии, так и в качестве источника углерода. Им необходим кислород для дыхания , однако при его отстутствии многие виды способны получать энергию за счёт брожения с выделением спиртов (факультативные анаэробы). В отличие от бактерий , среди дрожжей нет облигатных анаэробов, гибнущих при наличии кислорода в среде. При пропускании воздуха через сбраживаемый субстрат дрожжи прекращают брожение и начинают дышать (поскольку этот процесс эффективнее), потребляя кислород и выделяя углекислый газ . Это ускоряет рост дрожжевых клеток (эффект Пастера ). Однако даже при доступе кислорода в случае высокого содержания глюкозы в среде дрожжи начинают её сбраживать (эффект Кребтри ).
Дрожжи достаточно требовательны к условиям питания. В анаэробных условиях дрожжи могут использовать в качестве источника энергии только углеводы , причём в основном гексозы и построенные из них олигосахариды. Некоторые виды (Pichia stipitis , Pachysolen tannophilus ) усваивают и пентозы, например, ксилозу . Schwanniomyces occidentalis и Saccharomycopsis fibuliger способны сбраживать крахмал , Kluyveromyces fragilis - инулин . В аэробных условиях круг усваиваемых субстратов шире: помимо углеводов также жиры , углеводороды , ароматические и одноуглеродные соединения, спирты , органические кислоты . Гораздо больше видов способно использовать пентозы в аэробных условиях. Тем не менее, сложные соединения (лигнин , целлюлоза) для дрожжей недоступны.
Источниками азота для всех дрожжей могут быть соли аммония , примерно половина видов имеет нитратредуктазу и может усваивать нитраты . Пути усвоения мочевины различны у аскомицетовых и базидиомицетовых дрожжей. Аскомицетовые сначала карбоксилируют её, затем гидролизуют, базидиомицетовые - сразу гидролизуют уреазой .
Для практического применения важны продукты вторичного метаболизма дрожжей, выделяемые в малых количествах в среду: сивушные масла , ацетоин (ацетилметилкарбинол), диацетил, масляный альдегид, изоамиловый спирт, диметилсульфид и др. Именно от них зависят органолептические свойства полученных с помощью дрожжей продуктов.
Распространение
Местообитания дрожжей связаны преимущественно с богатыми сахарами субстратами: поверхностью плодов и листьев , где они питаются прижизненными выделениями растений, нектаром цветов, раневыми соками растений, мёртвой фитомассой и т. д., однако они распространены также в почве (особенно в подстилке и органогенных горизонтах) и природных водах. Дрожжи (р. Candida , Pichia , Ambrosiozyma ) постоянно присутствуют в кишечнике и ходах ксилофагов (питающихся древесиной насекомых), богатые дрожжевые сообщества развиваются на листьях, поражённых тлёй . Представители рода Lypomyces являются типичными почвенными обитателями.
Жизненный цикл
Отличительной особенностью дрожжей является способность к вегетативному размножению в одноклеточном состоянии. При сопоставлении с жизненными циклами грибов это выглядит как почкование спор или зиготы . Многие дрожжи также способны к реализации полового жизненного цикла (его тип зависит от аффинитета), в котором могут быть и мицелиальные стадии.
У некоторых дрожжеподобных грибов, образующих мицелий, возможен его распад на клетки (артроспоры). Это роды Endomyces , Galactomyces , Arxula , Trichosporon . У последних двух артроспоры после образования начинают почковаться. Trichosporon также образует вегетативные эндоспоры внутри клеток мицелия.
Циклы аскомицетных дрожжей
Жизненный цикл аскомицетных гапло-диплоидных дрожжей.
Наиболее характерным типом вегетативного размножения для одноклеточных аскомицетных дрожжей является почкование , лишь Schizosaccharomyces pombe размножаются не почкованием, а бинарным делением . Место закладки почки является важным диагностическим признаком: полярное почкование за счёт образования шрамов почкования приводит к формированию апикулярных (лимоновидных , Saccharomycodes , Hanseniaspora , Nadsonia ) и грушевидных (Schizoblastosporion ) клеток; многостороннее не видоизменяет форму клетки (Saccharomyces , Pichia , Debaryomyces , Candida ). У родов Sterigmatomyces , Kurtzmanomyces , Fellomyces почкование происходит на длинных выростах (стеригмах).
Почкование у аскомицетных дрожжей голобластическое: клеточная стенка материнской клетки размягчается, выгибается наружу и даёт начало клеточной стенке дочерней.
Часто, особенно у аскомицетных дрожжей родов Candida и Pichia , клетки после почкования не расходятся и образуют псевдомицелий, отличающийся от истинного отчётливо видными перетяжками на месте септ и более короткими по сравнению с предшествующими конечными клетками.
Дрожжи могут изменять свой тип спаривания с помощью рекомбинации ДНК . Это изменение у клеток происходит с частотой примерно 10-6 на клетку. Кроме локуса mat в клетке ещё имеется по копии генов mat а и mat α : соответственно HMR(Hidden MAT Right) и HML (Hidden MAT Left). Но эти локусы находятся в молчащем состоянии. Клетка заменяет работающий локус mat на копию. При этом копия снимается с того локуса , который находится в противоположенном аллельном состоянии. За этот процесс отвечает ген НО . Этот ген активен только в гаплоидном состоянии. Он кодирует эндонуклеазы , которые разрезают ДНК в локусе mat. Затем экзонуклеазы убирают участок mat и на его место встает копия HMR или HML.
Применение
Некоторые виды дрожжей с давних пор используются человеком при приготовлении хлеба, пива, вина, кваса и др. В сочетании с перегонкой процессы брожения лежат в основе производства крепких спиртных напитков . Полезные физиологические свойства дрожжей позволяют использовать их в биотехнологии . В настоящее время их применяют в производстве ксилита , ферментов, пищевых добавок , для очистки от нефтяных загрязнений.
Также дрожжи широко используются в науке в качестве модельных организмов для генетических исследований и в молекулярной биологии . Пекарские дрожжи были первыми из эукариот , у которых была полностью определена последовательность геномной ДНК . Важным направлением исследований является изучение прионов у дрожжей.
Традиционные процессы
Хлебопечение
Основная статья : Хлебопечение
Гранулированные сухие активные дрожжи - коммерческий продукт для хлебопечения
Приготовление печёного дрожжевого хлеба - одна из древнейших технологий. В этом процессе используется преимущественно Saccharomyces cerevisiae . Они проводят спиртовое брожение с образованием множества вторичных метаболитов, обуславливающие вкусовые и ароматические качества хлеба. Спирт испаряется при выпечке. Кроме того, в тесте формируются пузыри углекислого газа, заставляющие его «подниматься» и после выпечки придающие хлебу губчатую структуру и мягкость. Аналогичный эффект вызывает внесение в тесто соды и кислоты (обычно лимонной), но в этом случае не образуются вкусовые соединения.
Мука обычно бедна сбраживаемыми сахарами, поэтому в тесто добавляют яйца или сахар . Для получения большего количества вкусовых соединений тесто прокалывают или перемешивают, высвобождая углекислый газ, а потом снова оставляют «подниматься». Появляется, однако, риск, что дрожжам не хватит сбраживаемого субстрата.
Виноделие
Ягоды винограда со слоем дрожжей на них.
Дрожжи в естественных условиях присутствуют на поверхности плодов винограда , часто они заметны как светлый налёт на ягодах, образованный преимущественно Hanseniaspora uvarum . Хотя «дикие» эпифитные дрожжи и могут привести к непредсказуемому результату брожения, обычно они не выдерживают конкуренции с обитающими в винных бочках бродильщиками.
Собранный виноград давят, получая сок (муст, виноградное сусло) с 10-25 % сахара. Для получения белых вин от него отделяют смесь косточек и кожуры (мезга), в мусте для красных вин она остаётся. Затем в результате брожения сахара превращаются в этанол . Вторичные метаболиты дрожжей, а также соединения, полученные из них при созревании вина определяют его аромат и вкус. Для получения ряда вин (например, шампанского) вторично сбраживают уже перебродившее вино.
Прекращение брожения связано либо с исчерпанием запасов сахаров (сухое вино), либо с достижением порога токсичности этанола для дрожжей. Хересные дрожжи, в отличие от обычных дрожжей (которые погибают, когда концентрации спирта в растворе достигает 12 %), более устойчивы. Первоначально хересные дрожжи были известны только на юге Испании (в Андалусии), где благодаря их свойствам получали крепкое вино - херес (до 24 % при длительной выдержке). Со временем хересные дрожжи были также обнаружены в Армении , Грузии , Крыму и др. Хересные дрожжи также используют при производстве некоторых крепких сортов пива.
Пивоварение и квасоварение
Ячменный солод
В пивоварении в качестве сырья используется зерно (чаще всего ячмень), содержащее много крахмала, но мало сбраживаемых дрожжами сахаров. Поэтому перед брожением крахмал гидролизуют. Для этого используются амилазы , образуемые самим зерном при прорастании. Пророщенный ячмень носит название солод . Солод размалывают, смешивают с водой и варят, получая сусло , которое впоследствии сбраживается дрожжами. Различают пивные дрожжи низового и верхового брожения (эту классификацию ввёл датчанин Христиан Хансен).
Дрожжи верхового брожения (например, Saccharomyces cerevisiae ) формируют «шапку» на поверхности сусла, предпочитают температуры 14-25°C (поэтому верховое брожение также называется тёплым) и выдерживают более высокие концентрации спирта. Дрожжи низового (холодного) брожения (Saccharomyces uvarum , Saccharomyces carlsbergensis ) имеют оптимум развития при 6-10°C и оседают на дно ферментёра.
Использование дрожжей в современной биотехнологии
Промышленное производство спирта
Спиртовое брожение - процесс, приводящий к образованию этанола (CH 3 CH 2 OH) из водных растворов углеводов (сахаров), под действием некоторых видов дрожжей (см. ферментация) как вид метаболизма .
В биотехнологии для производства спирта используют сахарный тростник , фуражную кукурузу и другие дешёвые источники углеводов . Для получения сбраживаемых моно- и олигосахаридов они разрушаются серной кислотой или амилазами грибного происхождения. Затем проводится сбраживание и ректификационная перегонка спирта до стандартной концентрации около 96 % об. . Дрожжи рода Saccharomyces были генетически модифицированы для сбраживания ксилозы - одного из основных мономеров гемицеллюлозы, что позволяет повысить выход этанола при использовании растительного сырья, содержащего наряду с целлюлозой и значительные количества гемицеллюлоз. Всё это может снизить цену и улучшить его положение в конкурентной борьбе с углеводородным топливом .
Пищевые и кормовые дрожжи
Однако в 1990-е гг., в связи с возникшими гигиеническими и экологическими проблемами производства и применения микробного белка, а также с экономическим кризисом производство резко сократилось. Накопившиеся данные свидетельствовали о проявлении ряда отрицательных эффектов применения паприна в откорме птицы и животных. По экологическим и гигиеническим причинам снизился и интерес к данной отрасли и во всём мире.
Тем не менее на Западе сейчас производятся и продаются различные дрожжевые экстракты: вегемит , мармит , боврил, ценовис. Существуют подобные производства и в России, но их объёмы невелики . Для получения экстрактов используются либо автолизаты дрожжей (клетки разрушаются и белок становится доступным благодаря ферментам самих клеток), либо их гидролизаты (разрушение специальными веществами). Они применяются как пищевые добавки и для придания блюдам вкусовых качеств; кроме того, существуют косметические средства на основе дрожжевых экстрактов.
Продаются также дезактивированные (убитые тепловой обработкой), но не разрушенные пищевые дрожжи , особенно популярные у веганов из-за высокого содержания белка и витаминов (особенно группы B), а также малого количества жиров. Некоторые из них обогащены витамином B 12 бактериального происхождения.
Дрожжи были первыми микроорганизмами, которые человек стал использовать для удовлетворения своих потребностей. Основное свойство дрожжей, которое всегда было привлекательным для человека — это способность к образованию довольно больших количеств спирта из сахара. Первое упоминание о получении спиртных напитков в Египте, так называемой «бузы», представляющей собой разновидность пива, относится к 6000 г. до н. э. Этот напиток получали в результате сбраживания пасты, полученной при раздавливании и растирании проросшего ячменя. Приготовление бузы можно считать рождением современного пивоварения. Из Египта технология пивоварения была завезена в Грецию, а оттуда в Древний Рим. В этих же странах активно развивалось виноделие. Крепкие спиртные напитки, полученные перегонкой бражки, по-видимому, были впервые получены в Китае около 1000 г. до н. э. В Европу процесс производства спирта был завезен значительно позже. Известно, что получение виски было налажено в Ирландии в XII в. Сейчас промышленное производство спиртных напитков существует в большинстве стран мира и представляет собой крупную отрасль промышленности.
Другая группа процессов, в которых издавна используются дрожжи, также связана с их способностью к спиртовому брожению: образование углекислого газа под действием дрожжей — важнейший этап в приготовлении хлеба, приводящий к заквашиванию теста. Этот процесс также очень древний. Уже к 1200 г. до н. э. в Египте была хорошо известна разница между хлебом из кислого и пресного теста, а также польза от применения вчерашнего теста для заквашивания свежего.
История применения дрожжей в пекарном деле
Впервые человек употребил в пищу зёрна диких злаков в каменном веке, примерно 15 тысяч лет назад. По мнению учёных, сначала люди ели эти зёрна в сыром виде, затем научились их растирать между камнями и смешивать с водой. Первый хлеб имел вид жидкой мучнисто-зерновой каши, которую и сегодня едят в некоторых странах Азии и Африки.
Когда человек начал добывать огонь и применять его для приготовления пищи, он стал поджаривать раздробленные зёрна перед тем, как смешивать их с водой. Каша из обработанных огнём зёрен была гораздо вкуснее, чем из обычных сырых семян.
Затем люди научились выпекать пресный хлеб в виде лепёшек из густой зерновой каши – теста. Эти плотные подгорелые куски зерновой массы мало напоминали наш хлеб, но именно с появлением этих лепёшек, выпекавшихся на горячих камнях, на костре, между каменными или глиняными дисками, началось на земле хлебопечение.
Гениальное открытие древних египтян – разрыхление теста способом брожения – по сути своей является основой современной технологии хлебопечения. В основе этого сложного биохимического процесса – деятельность хлебопекарных дрожжей и молочнокислых бактерий.
Из сахаристых веществ муки дрожжи производят углекислый газ и спирт. Вокруг каждой дрожжевой клетки возникает газовая оболочка, которая при выпечке преобразуется в пору. Хлеб становится от этого пышным, мягким, насыщенным множеством таких пор.
Вкус выпеченного хлеба зависит от наличия органических кислот. Эти кислоты образуются в процессе брожения из молочнокислых бактерий. Под действием высокой температуры биологические ускорители – ферменты – преобразовывают белки и углеводы, из которых состоит мука, придавая тем самым хлебу неповторимый вкус и аромат.
Но кроме использования дрожжей для выпечки хлеба нужно было вырастить пшеницу хорошего качества и смолоть зёрна до состояния тонкой муки. Хлеб не стал бы таким, каким мы все его любим и до сих пор, если бы египтяне не имели такого развитого земледелия и если бы они не совершили ещё одного важнейшего шага в техническом развитии, которым стало изобретение мельничных жерновов.
Так египтяне, соединив три этих важнейших достижения, создали облик хлеба, который остаётся с тех пор практически неизменным.
Искусство выпекать разрыхленный хлеб из сброженного теста почти три тысячи лет назад перешло в Грецию. Гомер, описавший трапезы своих героев, оставил нам свидетельство того, что аристократы Древней Греции считали хлеб совершенно самостоятельным блюдом. В те далёкие времена на обед подавали, как правило, два блюда: кусок мяса, жареный на вертеле, и белый пшеничный хлеб. Каждое из этих двух блюд ели отдельно, а хлебу при этом отводилась самая значительная и почётная роль. Гомер сравнивал пшеницу с мозгом человека, имея в виду её значение в жизни людей. Он говорил, что чем богаче хозяин дома. Тем обильнее угощают в его доме белым хлебом.
История применения пивных дрожжей
Пивные дрожжи (лат. Saccharomyces cerevisiae) это живые микроорганизмы относящиеся к группе одноклеточных грибов Размер дрожжевых клеток обычно составляет от 3 до 7 мкм. Процесс дрожжевого брожения известен людям уже несколько тысячелетий. Как считают археологи уже более 5000 лет до н.э. египтяне научились варить пиво, а за 1500 лет до н.э. начали выпекать дрожжевой хлеб. Для закваски как правило использовались остатки старого субстрата. Так за несколько тысячелетий произошла селекция дрожжей. Появились новые расы дрожжей не встречающиеся в природе. Поэтому пивные дрожжи наряду с сортами окультуренных растений можно считать древнейшими одомашненными организмами.
В середине 19 века французский химик Луи Пастер открыл что спиртовое брожение не химическая реакция, а процесс жизнедеятельности пивных дрожжей. Он также установил различие между дрожжами вызывающими спиртовое брожение и другими вызывающими молочнокислое брожение. Пастер также открыл простой способ остановки брожения он выяснил что при нагревании свыше 52*Ц в течении 10 минут живые пивные дрожжи погибают. Этот метод был назван в честь его первооткрывателя — пастеризацией.
Датчанин Эмиль Христиан Хансен в 1881 году впервые выделил чистую культуру живых, жидкий пивных дрожжей а в 1883 году использовал её вместо субстрата закваски при приготовлении пива. В конце 19 века появляется первая классификация пивный дрожжей, а в начале 20 века коллекции дрожжевых культур.
Огромное значение дрожжи имеют как в пищевом производстве, так и в пивоварении. Качество пива напрямую зависит от качества дрожжей. При производстве пива используют так же солод (проросшие зёрна ячменя) и хмель. Перемолотый солод заливают водой и начинают нагревать. В процессе варки добавляют хмель. Крахмал находящийся в солоде переходит в сахар. Полученный отвар называется сусло. Сусло охлаждают и перекачивают в танки для дальнейшего брожения. Во время перекачки сусло насыщают воздухом — аэрируют. Добавленные в сусло живые, жидкие пивные дрожжи начинают поглощать воздух и сахар, а выделять углекислоту и алкоголь. После окончания процесса брожения дрожжи удаляют. Обычно дрожжи используют 8-10 раз, затем меняют на свежие.
На крупных пив заводах как правило существуют лаборатории по выращиванию пивных дрожжей. В мире так же существуют несколько банков дрожжей, где при очень низких температурах хранятся различные расы дрожжевых культур.
Интересно, что немецкое слово, обозначающее дрожжи (Hefe), существовало уже в древневерхненемецком (hevo), т. е.
История применения дрожжей
в IX веке, и обозначало "средство поднятия". Но при этом наверняка имелась в виду опара! "Hevo" никак не могло быть тождественно современным дрожжам: ведь только после 1854г. Пастер занялся исследованием спиртового брожения и открыл, что для этого процесса необходимы микроорганизмы, которые посредством образования газа (углекислоты) "поднимают" жидкость. Вот для этих-то изолированных и постоянно умножающихся микроорганизмов и стали использовать укоренившееся в хлебопечении еще в средние века слово "Hefe" ("дрожжи").
Лишь много позже эти микроорганизмы были классифицированы и причислены к сборной группе одноклеточных грибов различных классов, разновидностью которых и являются собственно дрожжи. Еще позднее сами дрожжи были подразделены на группы и под. группы. Так, например, в пивоварении различают дрожжи верхнего и нижнего брожения; именно из пивных дрожжей были выделены и стали изготовляться промышленным способом "пекарные дрожжи".
Закваска и дрожжи это разные вещи. Опару для того хлеба, который издавна пекли на Руси, ставили совсем не на таких дрожжах, что сейчас используются в пищевой промышленности. Исконное изготовление хлеба на закваске за последние десятилетия почти повсеместно вытеснено хлебопечением на основе дрожжей. Причина тому — уже упомянутая экономия времени, а главное, такая выпечка не требует искусства и удается всем и каждому.
Дрожжи были выведены для убыстрения производства хлеба. Хлебопекарные дрожжи — это грибок, не встречающийся в природе, выведен искусственно. При выпечке грибок не погибает, поскольку способен выдержать 500-градусную нагрузку, и попадая в организм, размножается и атакует флору кишечника, поражая её.
Тем самым процесс разложения углеводов был направлен по другому пути, а именно по пути спиртового брожения, чуждого человеческому организму. Это развитие подкрепляется и все более заметным в последние десятилетия предпочтением пшеницы вместо ржи.
Эти дрожжи появились еще до войны. Изучая природу дрожжей, ученые в Российской Государственной библиотеке (бывшая Ленинская) наткнулись на информационные источники из фашистской Германии, где сообщалось, что дрожжи выращивались на человеческих костях и еще, что если Россия не погибнет в войне, то она погибнет от дрожжей. Нашим специалистам не позволили скопировать эти документы, т. к.
они были засекречены.
Дрожжи – это одноклеточные микроорганизмы имеющие исключительно природное происхождение, которые принимают активное участие в процессе брожения. Дрожжи обладают всеми основными свойствами одноклеточных грибов относящихся к классу «сахаромицетов». В отличие от прочих грибов они растут и размножаются очень быстро, потому что имеют высокую скорость обмена веществ.
История появления дрожжей берет свое начало вместе с первыми упоминаниями о выпечке хлеба и пивоварении в древнем Египте, которые датированы 6000 годом до нашей эры. Уже тогда Египтянам были известны природные закваски, которые они активно использовали для приготовления кваса.
Термин «дрожжи» родом из древнегреческого языка, которое передает само понятие — тревога, беспокойство.
В русском языке название дрожжи происходит от слов — дрожь, дрожать. На Английском языке слово дрожжи звучит как «yeast» что означает — пена, выделять газ, кипение.
Участие дрожжей в биологическом процессе научно было доказано и официально зафиксировано только лишь в 1857 году
, благодаря трудам великого микробиолога Луи Пастера.
Виды дрожжей
В природе существует более 1500 разновидностей этих одноклеточных организмов. Но люди смогли найти применение только лишь немногим видам — пивные, хлебопекарные, молочные и винные дрожжи . Хлебопекарные дрожжи активно используются для выпечки мучных и хлебобулочных изделий.
Винные дрожжи массово используют в производстве современных видов и сортов вина. Все кисломолочные продукты приготовленные на основе натуральных заквасок содержат молочные дрожжи и лактобактерии. Пивные дрожжи — это природный кладезь белков и витаминов, эффективны как лечебно-профилактическое средство.
Полезно знать: натуральные винные дрожжи можно встретить в природе в виде налета на гроздьях винограда.
Польза дрожжей
Эти микроорганизмы полезны тем, что в своем составе содержат большое количество полезного белка, который легко усваивается .
Краткая история происхождения дрожжей
Хлебопекарские дрожжи плотно закрепились в пищевой промышленности где нашли широкое применение. Еще дрожжи активно используют в витаминной и медицинской промышленностях, из них получают витамины В и D, все ферменты которые известны медицине получают именно из дрожжевых колоний. Пивные дрожжи богаты на минералы — магний, цинк, кальций, марганец и железо, углеводы и витамины группы В — В1, В2, В5 и В6, D и PP.
Хлебопекарные дрожжи несут смерть
Основная статья: Грибы
Дрожжи — это своеобраз-ная группа сапротрофных грибов, не имеющих мицелия и представленных оди-ночными микроскопическими клетками.
Дрожжи относятся к грибам. Без дрожжей невозможно испечь хлеб и пыш-ные пироги, приготовить квас, вино, пиво. Эта группа грибов включают более 500 видов.
В природных условиях они встречаются там, где есть сахара: на поверхности ягод (винограда), фруктов, в нектаре цветков, сокотечениях берез, кленов и других деревьев. Хлебопекарные дрожжи существуют только в культуре.
Считается, что дрожжи произошли от многоклеточных грибов. По этой причине, будучи одноклеточными, они отно-сятся к грибам, а не к протистам.
Строение дрожжей
От других грибов дрожжи от-личаются тем, что не имеют ми-целия и представляют собой оди-ночные шаровидные или оваль-ные клетки микроскопических размеров (рис.
Жизнедеятельность дрожжей
Дрожжи поглощают са-хара и в процессе жизнедеятель-ности выделяют в окружающую среду углекислый газ, а также этиловый спирт. Материал с сайта http://wiki-med.com
Размножение дрожжей
Размножают-ся дрожжи почкованием.
При почковании на материн-ской клетке образуется выпук-лость, напоминающая почку. Вы-пуклость быстро растет, превращается в самостоятельную клетку и отделяется от мате-ринской.
При недостатке питания и избытке кислорода в среде у дрожжей наблюдается половой процесс (слияние двух клеток).
На этой странице материал по темам:
дрожжи особенности строения и размножения
строение грибов дрожжи
дрожжи по типу питания относятся к
бледный шар головного мозга
каковы особенности строения дрожжей?
чем отличаюстя дрожжи от других грибов?
Вопросы к этой статье:
Каковы особенности строения дрожжей?
Чем отличаются дрожжи от других грибов?
Опишите последовательность процесса размножения дрожжей почкованием.
Как вы считаете, с ка-кой целью дрожжи добавляют в тесто?
Материал с сайта http://Wiki-Med.com
Дрожжи представляют собой эукариотические одноклеточные микроорганизмы, классифицированные как члены царства грибов. Первые дрожжи возникли сотни миллионов лет назад, и в настоящее время идентифицировано 1500 видов дрожжей. По оценкам, они составляют 1% всех описанных грибковых видов. Дрожжи – это одноклеточные организмы, которые эволюционировали от многоклеточных предков, причем некоторые виды дрожжей обладают способностью развивать многоклеточные характеристики, образуя последовательности связанных почкованных клеток, известных как псевдогифы или ложные гифы . Размеры дрожжей сильно различаются в зависимости от вида и окружающей среды, обычно диаметром 3-4 мкм, хотя некоторые дрожжи могут вырастать до 40 мкм. Большинство дрожжей размножаются бесполым путем, путем митоза, и многие делают это посредством процесса асимметричного деления, известного как почкование. Дрожжи с их одноклеточной природой могут быть противопоставлены плесени, которая растет гифами. Грибковые виды, которые могут принимать обе формы (в зависимости от температуры или других условий), называются диморфными грибами («диморфный» означает «имеющий две формы»). При ферментации, дрожжевые виды Saccharomyces cerevisiae превращают углеводы в углекислый газ и спирты. На протяжении тысяч лет, углекислота использовалась при выпечке и при изготовлении алкогольных напитков. Дрожжи также являются центрально важным модельным организмом в современных исследованиях клеточной биологии и одним из наиболее тщательно изученных эукариотических микроорганизмов. Исследователи использовали дрожжи для сбора информации о биологии эукариотической клетки и, в конечном счете, человеческой биологии . Другие виды дрожжей, такие как Candida albicans, являются оппортунистическими патогенами и могут вызывать инфекции у людей. Дрожжи в последнее время используются для выработки электроэнергии в микробных топливных элементах и для производства этанола в биотопливной промышленности. Дрожжи не образуют единой таксономической или филогенетической группы. Термин «дрожжи» часто воспринимается как синоним Saccharomyces cerevisiae, но филогенетическое разнообразие дрожжей демонстрируется их размещением в двух отдельных подцарствах: Ascomycota и Basidiomycota. Почкующиеся дрожжи («настоящие дрожжи») классифицируются в отряде Saccharomycetales, в типе Ascomycota.
История
Слово «дрожжи» происходит от древнеанглийского gist, gyst и от индоевропейского корня yes-, что означает «кипение», «пена» или «пузырь». Дрожжевые микробы, вероятно, являются одними из самых ранних доместицированных организмов. Археологи, делающие раскопки в египетских руинах, обнаружили ранние шлифовальные камни и пекарные камеры для выпечки дрожжевого хлеба, а также рисунки пекарен и пивоваренных заводов возрастом 4000 лет. В 1680 году, голландский натуралист Антон ван Левенгук впервые обнаружил дрожжи под микроскопом, но в то время он не считал их живыми организмами, а, скорее, глобулярными структурами. Исследователи сомневались, являются ли дрожжи водорослями или грибами , но в 1837 году Теодор Шванн признал их грибами. В 1857 году французский микробиолог Луи Пастер доказал в статье «Mémoire sur la fermentation alcoolique», что алкогольная ферментация производится с помощью живых дрожжей, а не с помощью химического катализатора. Пастер показал, что, путем барботирования кислорода в дрожжевом бульоне, рост клеток можно было увеличить, но ферментация была подавлена – это наблюдение позже называлось «эффектом Пастера». К концу 18 века были идентифицированы два штамма дрожжей, используемые при пивоварении: Saccharomyces cerevisiae (верхнебродильные дрожжи) и S. carlsbergensis (нижнебродильные дрожжи). S. cerevisiae продавались на коммерческой основе голландцами для хлебопечения с 1780 года; в то время как около 1800 года немцы начали производить S. cerevisiae в виде крема. В 1825 году был разработан метод удаления жидкости, так что дрожжи могли быть получены в виде твердых блоков . Промышленное производство дрожжевых блоков было усилено внедрением фильтровального пресса в 1867 году. В 1872 году Барон Макс де Спрингер разработал производственный процесс для создания гранулированных дрожжей, техника, которая использовалась до первой мировой войны. В Соединенных Штатах, естественные дикие дрожжи использовались почти исключительно до тех пор, пока коммерческие дрожжи не были проданы на Всемирной выставке в 1876 году в Филадельфии, где Чарльз Л. Флейшманн продемонстрировал продукт и способ его использования, а также подавал полученный хлеб.
Питание и рост
Дрожжи являются химиорганотрофами, поскольку они используют органические соединения в качестве источника энергии и не требуют солнечного света для роста. Углерод получают, главным образом, из гексозных сахаров, таких как глюкоза и фруктоза, или дисахаридов, таких как сахароза и мальтоза. Некоторые виды могут метаболизировать пентозные сахара, такие как рибоза, спирты и органические кислоты. Виды дрожжей требуют либо кислорода для аэробного клеточного дыхания (исключительно аэробные бактерии), либо являются анаэробными, но также имеют аэробные методы производства энергии (факультативные анаэробы). В отличие от бактерий, неизвестные виды дрожжей растут только анаэробно (исключительные анаэробы). Большинство дрожжей растут лучше всего в нейтральной или слегка кислой среде рН. Дрожжи растут по-разному, в зависимости от температурного диапазона, в котором они растут лучше всего. Например, Leucosporidium frigidum растет от -2 до 20 °C (28-66 °F), Saccharomyces teluris – при температуре от 5 до 35 ° C (41-95 ° F) и Candida slooffi – при 28-45 ° C (от 82 до 113 ° F). При определенных условиях, клетки могут выдерживать замораживание, при этом их жизнеспособность уменьшается с течением времени. В целом, дрожжи выращивают в лаборатории на твердых растительных средах или в жидких питательных средах. Обычные среды, используемые для культивирования дрожжей, включают картофельный агар с декстрозой или среду с картофельной декстрозой, питательный агар Wallerstein Laboratories, дрожжевой агар с пептон-декстрозой и агар или формовочный агар дрожжей. Домашние пивовары, которые выращивают дрожжи, часто используют высушенный солодовый экстракт и агар в качестве твердой среды для роста. Антибиотик циклогексимид иногда добавляют в среду для роста дрожжей, чтобы ингибировать рост дрожжей Saccharomyces и выращивать дикие / местные виды дрожжей. Это изменит процесс выращивания дрожжей. Вид белых дрожжей, обычно известных как кахм дрожжи, часто является побочным продуктом лактоферментации (или заквашивания) некоторых овощей, обычно в результате воздействия воздуха. Несмотря на их безвредность, белые дрожжи могут придавать маринованным овощам плохой вкус и должны регулярно удаляться во время ферментации.
Экология
Воспроизводство
Как и все грибы, дрожжи могут иметь бесполые и половые репродуктивные циклы. Наиболее распространенным способом вегетативного роста у дрожжей является бесполое размножение почкованием. Небольшой бутон (также известный как пузырь), или дочерняя ячейка, формируется на родительской клетке. Ядро родительской клетки расщепляется на дочернее ядро и мигрирует в дочернюю клетку. Бутон продолжает расти, пока не отделится от родительской клетки, образуя новую клетку. Дочерняя клетка, созданная в процессе почкования, как правило, меньше, чем материнская клетка. Некоторые дрожжи, включая Schizosaccharomyces pombe, размножаются делением, а не почкованием, тем самым создавая две дочерние клетки одинакового размера. В целом, в стрессовых условиях, таких как недостаток пищи, гаплоидные клетки будут умирать; однако, при тех же условиях диплоидные клетки могут подвергаться споруляции, вступать в половое размножение (мейоз) и продуцировать различные гаплоидные споры, которые могут продолжать спариваться (конъюгировать) и реформировать диплоид. Гаплоидные делящие дрожжи Schizosaccharomyces pombe являются факультативным половым микроорганизмом, который может подвергаться спариванию, когда присутствует недостаток питательных веществ. Воздействие S. pombe на перекись водорода, средство, вызывающее окислительный стресс, приводящее к окислительному повреждению ДНК, индуцирует спаривание и образование мейотических спор. Почкующиеся дрожжи Saccharomyces cerevisiae воспроизводятся митозом как диплоидные клетки, когда питательные вещества находятся в изобилии, но при голодании эти дрожжи подвергаются мейозу, образуя гаплоидные споры. Гаплоидные клетки затем могут размножаться бесполым путем посредством митоза. Кац Эзов и др. представили доказательства того, что в естественных популяциях S. cerevisiae преобладают клональные размножения и самоопыление (в форме внутригруппового спаривания). В природе, спаривание гаплоидных клеток с образованием диплоидных клеток чаще всего происходит между членами одной и той же клональной популяции, и ауткроссинг (скрещивание особей разных линий) является редким явлением. Анализ происхождения естественных штаммов S. cerevisiae привел к выводу, что ауткроссинг происходит только примерно раз на каждые 50000 клеточных делений. Эти наблюдения указывают на то, что возможные долгосрочные преимущества ауткроссинга (например, создание разнообразия), вероятно, будут недостаточными для поддержания пола в целом от одного поколения к другому. Скорее, краткосрочная польза, такая как рекомбинационное восстановление во время мейоза, может быть ключом к поддержанию пола у S. cerevisiae. Некоторые дрожжи пуччиниомицетов, в частности, виды Sporidiobolus и Sporobolomyces, производят аэроразбрасываемые, бесполые баллистоконидии .
Использование
Полезные физиологические свойства дрожжей привели к их использованию в области биотехнологии. Ферментация сахаров дрожжами является самым старым и самым распространенным применением этой технологии. Многие виды дрожжей используются для производства многих продуктов: пекарские дрожжи – в производстве хлеба, пивные дрожжи – при ферментации пива, а также дрожжи используются при ферментации вина и для производства ксилита. Так называемые красные рисовые дрожжи в действительности представляют собой плесень, Monascus purpureus. Дрожжи включают некоторые из наиболее широко используемых модельных организмов для генетики и клеточной биологии.
Алкогольные напитки
Вино
Дрожжи используются в виноделии, когда они превращают сахара (глюкозу и фруктозу) в виноградном соке (сусле) в этанол. Дрожжи, как правило, уже присутствуют в кожуре винограда. Ферментация может быть осуществлена с помощью этих эндогенных «диких дрожжей» , но эта процедура дает непредсказуемые результаты, которые зависят от конкретных видов присутствующих дрожжей. По этой причине, в сусло обычно добавляют чистую дрожжевую культуру; эти дрожжи быстро доминируют в ферментации. Дикие дрожжи подавляются, что обеспечивает надежную и предсказуемую ферментацию . Большинство добавленных дрожжей для вина являются штаммами S. cerevisiae, хотя не все штаммы видов подходят для этой цели. Различные штаммы дрожжей S. cerevisiae имеют разные физиологические и ферментативные свойства, поэтому фактическое выделение дрожжей может оказать прямое воздействие на готовое вино. Значительные исследования были предприняты для разработки новых штаммов виноградных дрожжей, которые производят атипичные профили вкуса или повышенной сложности в винах. Рост некоторых дрожжей, таких как Zygosaccharomyces и Brettanomyces, в вине может привести к дефектам вина и последующей порче. Brettanomyces производит массу метаболитов при выращивании в вине, некоторые из которых являются летучими фенольными соединениями. Вместе, эти соединения часто называются «характером Brettanomyces» и часто описываются как «антисептические» или «ароматные» типы. Brettanomyces являются важным источником винных дефектов в винодельческой промышленности. Исследователи из Университета Британской Колумбии, Канада, обнаружили новый штамм дрожжей, который имеет уменьшенное количество аминов. Амины в красном вине и Шардоне производят неприятные запахи и вызывают головные боли и гипертонию у некоторых людей. Около 30% людей чувствительны к биогенным аминам, таким как гистамин.
Выпечка
Дрожжи, самым распространенным из которых является S. cerevisiae, используется при выпечке в качестве разрыхлителя, где они превращают пищевые / ферментируемые сахара, присутствующие в тесте, в газ диоксид углерода. Это заставляет тесто расширяться или повышаться, поскольку газ образует пузырьки. Когда тесто запекается, дрожжи умирают и воздушные пузырьки «устанавливаются», придавая испеченному продукту мягкую и губчатую текстуру. Использование картофеля, воды из картофельного кипячения, яиц или сахара в хлебном тесте ускоряет рост дрожжей. Большинство дрожжей, используемых при выпечке, представляют собой один и тот же вид, распространенный при алкогольной ферментации. Кроме того, Saccharomyces exiguus (также известный как S. minor), дикие дрожжи, содержащиеся в растениях, фруктах и зернах, иногда используются для выпечки. В хлебопечении, дрожжи изначально дышат аэробно, производя углекислый газ и воду. При недостатке кислорода начинается ферментация, в качестве побочного продукта которой образуется этанол; однако, он испаряется во время выпечки. Первые записи, которые указывают на это использование, были получены из Древнего Египта. Исследователи считают, что смесь мучной муки и воды оставили на воздухе в теплый день дольше обычного, и дрожжи, которые встречаются в естественных загрязняющих веществах муки, заставляли тесто «бродить» перед выпечкой. Полученный хлеб был легче и вкуснее, чем обычный плоский твердый пирог. На сегодняшний день есть несколько ритейлеров пекарских дрожжей; одним из ранних предприятий, производящих дрожжи в Северной Америке, является Fleischmann"s Yeast (дрожжи Флейшманна), начавшие производство в 1868 году. Во время Второй мировой войны, Флейшманн разработал гранулированные активные сухие дрожжи, которые не требовали охлаждения, имели более длительный срок хранения, чем свежие дрожжи, и росли в два раза быстрее. Пекарские дрожжи также продаются как свежие дрожжи, спрессованные в квадратный «пирог». Эта форма быстро погибает, поэтому ее следует использовать вскоре после производства. Слабый раствор воды и сахара можно использовать, чтобы определить, истек ли срок хранения дрожжей. В растворе, активные дрожжи будут пениться и пузыриться, когда сахар превращается в этанол и двуокись углерода. Некоторые рецепты говорят об этом методе как о доказательстве пригодности дрожжей, так как он «доказывает» (тестирует) жизнеспособность дрожжей перед добавлением других ингредиентов. При использовании стартера с закваской, вместо сахара добавляют муку и воду; это называется доказательством закваски. Когда дрожжи используются для изготовления хлеба, их смешивают с мукой, солью, теплой водой или молоком. Тесто замешивают до тех пор, пока оно не станет мягким, а затем оставляют его подниматься, иногда до тех пор, пока оно не удвоится по размеру. Затем тесто формируют в буханки. При изготовлении некоторых хлебобулочных изделий, тесто снова приминают после одного поднятия и оставляют подниматься снова (это называется проверкой теста), а затем из него пекут продукт. Более длительное время роста дает лучший вкус, но дрожжи могут не поднять хлеб на заключительных этапах, если оставить их на слишком долгое время.
Биомедицина
Некоторые дрожжи могут иметь потенциальное применение в области биомедицины. Известно, что один из таких видов дрожжей, Yarrowia lipolytica, разлагает отходы из пальмового масла, TNT (взрывчатый материал) и другие углеводороды, такие как алканы, жирные кислоты, жиры и масла. Он также может переносить высокие концентрации соли и тяжелых металлов и исследуется относительно его потенциала в качестве биосорбента тяжелых металлов . Saccharomyces cerevisiae имеет потенциал для биовосстановления токсичных загрязнителей, таких как мышьяк, из промышленных стоков. Известно, что бронзовые статуи разрушаются некоторыми видами дрожжей. Различные дрожжи из бразильских золотопромышленных рудников биоаккумулируют свободные и комплексные ионы серебра.
Промышленное производство этанола
Способность дрожжей превращать сахар в этанол была использована в биотехнологической промышленности для производства этанолового топлива. Процесс начинается с измельчения исходного сырья, такого как сахарный тростник, кукуруза или другие зерновые культуры, после чего следует добавление разбавленной серной кислоты или ферментов грибковой альфа-амилазы для разрушения крахмалов в сложные сахара. Затем добавляют глюкоамилазу для разрушения сложных сахаров до простых сахаров. После этого добавляют дрожжи для превращения простых сахаров в этанол, который затем отгоняют, чтобы получить этанол с чистотой до 96%. Дрожжи Saccharomyces были генетически модифицированы для ферментации ксилозы, одного из основных ферментируемых сахаров, присутствующих в целлюлозных биомассах, таких как остатки сельскохозяйственного производства, бумажные отходы и древесная щепа. Такое развитие означает, что этанол может эффективно производиться из более недорогого сырья, делая целлюлозное топливо из этанола более конкурентоспособной альтернативой бензиновым топливам.
Безалкогольные напитки
Некоторые сладкие газированные напитки могут производиться теми же способами, что и пиво, за исключением того, что ферментация в этом случае прекращается раньше, производя углекислый газ и только следовые количества спирта, оставляя в напитке значительное количество остаточного сахара. Корневое пиво, первоначально изготовляемое американскими индейцами, коммерциализированное в Соединенных Штатах Чарльзом Элмером Хайресом и ставшее особенно популярным во время Сухого закона. Квас, ферментированный напиток из ржи, популярный в Восточной Европе. Он имеет слабоалкогольное содержание. Комбучча, ферментированный подслащенный чай. При его приготовлении используют дрожжи в симбиозе с бактериями уксусной кислоты. Виды дрожжей, содержащиеся в этом чае, могут варьироваться и могут включать Brettanomyces bruxellensis, Candida stellata, Schizosaccharomyces pombe, Torulaspora delbrueckii и Zygosaccharomyces bailii. Также популярен в Восточной Европе и некоторых бывших советских республиках так называемый чайный гриб. Кефир и кумыс производятся путем ферментации молока дрожжами и бактериями. Mauby (испанский: mabí), изготовленный путем ферментации сахара с дикими дрожжами, естественно присутствующими в коре дерева Colubrina eelliptica, напиток, популярный в странах Карибского бассейна.
Пищевые добавки
Пробиотики
В некоторых пробиотических добавках содержатся дрожжи S. boulardii для поддержания и восстановления естественной флоры в желудочно-кишечном тракте. Было показано, что S. boulardii уменьшает симптомы острой диареи , уменьшает вероятность инфицирования Clostridium difficile (часто идентифицируется просто как C. difficile или C. diff), уменьшает кишечную перистальтику при синдроме раздраженного кишечника с диареей и уменьшает частоту случаев диареи, связанной с антибиотиками, путешествиями и ВИЧ / СПИДом .
Аквариумное хобби
Дрожжи часто используются любителями аквариумов для получения углекислого газа (CO2) для питания растений в аквариумах. Уровни CO2 от дрожжей сложнее регулировать, чем уровни, создаваемые системами CO2 под давлением. Однако, низкая стоимость дрожжей делает их широко используемой альтернативой .
Научные исследования
Несколько видов дрожжей, в частности, S. cerevisiae, широко используются в генетике и клеточной биологии, главным образом, потому, что S. cerevisiae представляет собой простую эукариотическую клетку, служащую моделью для всех эукариот, включая людей, для изучения фундаментальных клеточных процессов, таких как как клеточный цикл, репликация ДНК, рекомбинация, деление клеток и обмен веществ. Кроме того, дрожжи легко поддаются воздействию и культивируются в лаборатории, что позволило разработать мощные методы стандартизации, такие как двухгибридный дрожжевой анализ, синтетический генетический анализ и тетрадный анализ. Многие белки, важные в биологии человека, были впервые обнаружены путем изучения их гомологов у дрожжей; эти белки включают белки клеточного цикла, сигнальные белки и ферменты, способствующие переработке белка. 24 апреля 1996 года было объявлено, что S. cerevisiae является первым эукариотом, который имеет свой геном, состоящий из 12 миллионов пар оснований, полностью секвенированных как часть проекта генома. В то время это был самый сложный организм, который имел полный геном, который разрабатывался в течение семи лет при участии более 100 лабораторий. Второй вид дрожжей, в котором был выделен геном, - Schizosaccharomyces pombe, изучение которого было завершено в 2002 году. Это был шестой эукариотический геном, состоящий из 13,8 миллионов пар оснований. По состоянию на 2014 год, более 50 видов дрожжей имели секвенированные и опубликованные геномы.
Генетически спроектированные биофакторы
Различные виды дрожжей были генетически сконструированы для эффективного производства различных лекарств, и эта техника называлась метаболической инженерией. S. cerevisiae легко генетически программируется; его физиология, метаболизм и генетика хорошо известны и пригодны для использования в суровых промышленных условиях. Разнообразные химические вещества в различных классах могут быть получены генетически спроектированными дрожжами, включая фенолы, изопреноиды, алкалоиды и поликетиды. Около 20% биофармацевтических препаратов производятся в S. cerevisiae, включая инсулин, вакцины против гепатита и человеческий сывороточный альбумин.
Патогенные дрожжи
Некоторые виды дрожжей являются оппортунистическими патогенами, которые могут вызывать инфекцию у людей с нарушенной иммунной системой. Cryptococcus neoformans и Cryptococcus gattii являются значительными патогенами для людей с ослабленным иммунитетом. Это виды, которые, в первую очередь, ответственны за криптококкоз, грибковое заболевание, которое встречается примерно у одного миллиона пациентов с ВИЧ / СПИДом, ежегодно вызывая более 600000 смертей. Клетки этих дрожжей окружены жесткой полисахаридной капсулой, которая помогает предотвратить их распознавание и поглощение лейкоцитами в организме человека. Дрожжи рода Candida, еще одна группа оппортунистических патогенов, вызывают оральные и вагинальные инфекции у людей, известные как кандидоз. Candida обычно встречается в виде симбиотических дрожжей в слизистых оболочках человека и других теплокровных животных. Однако, иногда эти же штаммы могут становиться патогенными. Дрожжевые клетки выращивают гифальный отросток, который локально проникает в слизистую оболочку, вызывая раздражение и шелушение тканей. Патогенные дрожжи кандидоза в вероятном нисходящем порядке вирулентности для людей: C. albicans, C. tropicalis, C. stellatoidea, C. glabrata, C. krusei, C. parapsilosis, C. guilliermondii, C. viswanathii, C. lusitaniae и Rhodotorula mucilaginosa. Candida glabrata является вторым наиболее распространенным возбудителем Candida после C. albicans, вызывающая инфекции мочеполового тракта и кровотока (кандидемия).
Загрязнение продуктов питания
Дрожжи могут расти в пищевых продуктах с низким pH (5,0 или ниже) и в присутствии сахаров, органических кислот и других легко усваиваемых источников углерода. Во время роста, дрожжи метаболизируют некоторые пищевые компоненты и производят метаболические конечные продукты. Это приводит к изменению физических, химических и чувствительных свойств пищи, а также к порче пищи. Рост дрожжей в пищевых продуктах часто наблюдается на их поверхности, как в сырах или мясе, или путем ферментации сахаров в напитках, таких как соки и полужидкие продукты, такие как сиропы и джемы. Дрожжи рода Zygosaccharomyces имеют долгую историю использования в качестве загрязняющих дрожжей в пищевой промышленности. Это связано, главным образом, с тем, что эти виды могут расти в присутствии высоких концентраций сахарозы, этанола, уксусной кислоты, сорбиновой кислоты, бензойной кислоты и диоксида серы, представляющих некоторые из широко используемых методов консервирования пищевых продуктов. Метиленовый синий используется для проверки наличия живых дрожжевых клеток . В энологии, основными дрожжами, вызывающими порчу, являются Brettanomyces bruxellensis.
:Tags
Список использованной литературы:
Hoffman CS, Wood V, Fantes PA (October 2015). «An Ancient Yeast for Young Geneticists: A Primer on the Schizosaccharomyces pombe Model System.». Genetics. 201 (2): 403–23. PMC 4596657 Freely accessible. PMID 26447128. doi:10.1534/genetics.115.181503
Kurtzman CP, Fell JW (2005). in: The Yeast Handbook, Gábor P, de la Rosa CL, eds. Biodiversity and Ecophysiology of Yeasts. Berlin: Springer. pp. 11–30. ISBN 978-3-540-26100-1
Ostergaard S, Olsson L, Nielsen J (2000). «Metabolic Engineering of Saccharomyces cerevisiae». Microbiology and Molecular Biology Reviews. 64 (1): 34–50. PMC 98985 Freely accessible. PMID 10704473. doi:10.1128/MMBR.64.1.34-50.2000
Теодор Шван (1810-1882) назвал дрожжевые клетки Zuckerpilz, сахарными грибами, и это имя дальше трансформировалось в сахаромицеты, saccharomyces - род к которому принадлежат все дрожжи.
Дрожжи принадлежат к царству грибов, подразделяются на два больших типа: базидомицеты, почкообразующие дрожжи, названные так, поскольку они делятся с образованием почки; и аскомицеты имеющие палочкообразную форму и делящиеся удлинением одного из концов.
Большинство дрожжей используют почкообразующий тип деления. Хотя простой рост на культуральной среде клеток вида saccharomyces cerevisiae, как и большинство других видов дрожжей, дает ограниченное количество почек, около 20. Как бы то ни было, в культуре только половина клеток делится, и совсем немногие дают до 20 почек. Отравление, мутации, температура и другие факторы влияют на жизнеспособность дрожжей. Ближе к концу брожения много дрожжей собирается в комки, феномен известный, как флокуляция. Процесс флокуляции не полностью ясен, но известно, что он вызывается двухвалентными ионами - такими как магний, кальций, и марганец.
Биология
Дрожжи - живые организмы образованные одной клеткой. Каждая клетка, сферической или яйцевидной формы - гриб, размером не превышающий 6-8 тысячной части миллиметра.
Дрожжи, как и любой другой живой организм, живут благодаря присутствию кислорода (аэробиозис). Но у них есть способность адаптироваться к окружающей среде, лишённой кислорода (анаэробиозис).
Для обеспечения себя энергией они могут использовать разные углеводные субстраты, в основном сахара:
- глюкоза - наиболее предпочтительная пища для Saccharomyces cerevisiae
- сахароза - сразу же трансформируется в глюкозу и фруктозу ферментами дрожжей
- мальтоза - основной эндогенный субстрат французского хлебного брожения
- многие другие сахара
В своей интересной научной работе Vern J. Elliot показал, как дрожжи используют разные типы сахаров. Если вы посмотрите на график, вы увидите скорость роста дрожжей во времени при питании их разными сахарами.
Поскольку в эксперименте изучались 250 видов дрожжей, разные виды дрожжей показали похожие результаты: сахароза приводила к самому быстрому росту. Можно предположить, что и ваши дрожжи дадут подобный результат.
Что это значит? Если использовать меньше дрожжей и больше тростникового сахара (сахарозы), можно получить длительное выделение CO 2 . С другой стороны, количество и продолжительность выделения CO 2 больше зависит от вида дрожжей, чем от типа сахара. Существуют специфические мутированные виды дрожжей. Также продолжительность жизни культуры дрожжей, прежде чем она вымрет из-за отравления, больше зависит от количества выделяемого спирта, чем от вида сахара. Кислотность играет менее существенную роль, чем принято думать. В общем, резоннее всего использовать сахарозу, хоть это и не обязательно.
В зависимости от условий окружающей среды, дрожжи запускают два типа метаболизма: аэробный, анаэробный.
Аэробное состояние
В присутствии кислорода дрожжи продуцируют из сахара и кислорода диоксид углерода, воду и огромное количество энергии. Этот метаболический процесс называется дыхание. В этих условиях окисление глюкозы происходит полностью (цикл Кребса):
Глюкоза + Кислород -> Диоксид углерода + Вода + Энергия.
Вся энергия, содержащаяся в глюкозе, высвобождается. Эта энергия необходима дрожжам для жизни. Они также способны синтезировать органику для роста и размножения. Это в том случае, если они найдут необходимые питательные элементы в окружающей среде, в частности азот.
Анаэробное состояние
Без кислорода дрожжи тоже могут использовать сахар для получения энергии в необходимых для жизни количествах. Этот метаболический процесс называется брожением (гликолиз). Сахара трансформируются в диоксид углерода и спирт. Глюкоза окисляется не полностью:
Глюкоза -> Диоксид углерода + Спирт + Энергия
или
C 6 H 12 O 6 + Saccharomyces cerevisiae = 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 !
Спирт, который образуется в результате этого преобразования, всё ещё содержит огромное количество энергии. Это только часть энергии, содержащейся в молекуле глюкозы, одна двадцатая часть вырабатываемой при дыхании энергии. Этот процесс обеспечивает минимум энергии для жизни, но не позволяет делиться быстро.
Описание видов дрожжей
Пекарские дрожжи
Пекарские дрожжи - самые легкодоступные. Их наверняка можно купить в ближайшем супермаркете. Это высушенные активные дрожжи. Большинство из них продаются в маленьких пакетиках.
Прессованные дрожжи
Также называемые кондитерскими. Прессованные дрожжи состоят из примерно 30 % сухого вещества и 70 % сырого содержимого. Они очень быстро портятся и их следует хранить в морозилке.
Прессованные дрожжи живут приблизительно две недели от момента их производства и распаковки, если они хранились при температуре 23 °C. При температуре 0-5 °C прессованные дрожжи теряют приблизительно 10 % их газообразующих способностей каждые 4 недели. При температуре 7 °C они теряют 4 % активности в неделю. При температуре 35 °C половина активности теряется в 3-4 дня. Их можно хранить два месяца при −1 °C, тогда производство CO 2 можно получить от дрожжей хранившихся два месяца.
Для прессованных дрожжей используйте тёплую воду.
Активные сухие дрожжи
Активные сухие дрожжи состоят примерно на 92 % из сухого остатка и на 8 % из смеси. Их хранят в холодном сухом месте при температуре не выше 25 °C. Время жизни активных сухих дрожжей при комнатной температуре - около 2 лет с момента производства. Открытые дрожжи желательно хранить в герметичном контейнере в холодильнике, где они будут сохранять активность около 4 месяцев.
Растворять активные сухие дрожжи следует в четырёх объёмах тёплой воды, через 10 минут после растворения их нужно перемешать. Вода не должна быть горячей, не теплее 35 °C.
Быстрорастворимые активные сухие дрожжи
Быстрорастворимые активные дрожжи состоят на 96 % из твёрдого остатка и на 4 из % смеси. Я бы рекомендовал их хранить в прохладном сухом месте при температуре не выше 25 °C.
Время жизни быстрорастворимых дрожжей при комнатной температуре - около 2 лет с момента изготовления. Открытые быстрорастворимые дрожжи можно хранить в герметичной упаковке в холодильнике, где они сохраняют активность до 4 месяцев. Для растворения этих дрожжей их надо залить пятью объёмами теплой воды, подождать 10 минут и перемешать.
Не имеет значения как вы храните дрожжи в холодильнике, но если вы их замораживаете, то вы продлеваете их время жизни. Единственный аргумент против заморозки - это перепады температуры в холодильнике при открывании и закрывании дверей и циклах разморозки. Перепады температуры разрушают дрожжевые клетки.
После разморозки дрожжам надо дать время нагреться до комнатной температуры перед растворением их в тепловатой воде. В противном случае температурный шок может разрушить дрожжевые клетки.
Пивные дрожжи
Это специфический вид дрожжей, используемых в пивоварении. Существует множество видов дрожжей, которые используются в приготовлении разных видов пива с совершенно разными вкусовыми характеристиками. Это не «…чистая горная вода…», или «…любимые руки пивного мастера…». Это всё делают дрожжи. Используя разные виды дрожжей, получают разный вкус пива. Saccharomyces cerevisiae, и Saccharomyces uvarum - это виды темного и светлого пива соответственно.
Первичные виды дрожжевых культур производят пиво во всем мире. Дрожжи для эля - особый штамп S. cerevisiae, который лучше адаптирован к повышенному содержанию спирта. Большинство таких живых культур находятся в жидкой форме, они не требуют процесса растворения, как сухие дрожжи.
Винные или шампанские дрожжи
Они могут бродить в более высоком диапазоне температур и более терпимы к высокому уровню спирта в растворе, который токсичен для большинства других дрожжей.
Эти дрожжи осаждаются на дно, в отличие от хлебных и пивных дрожжей, которые скапливаются у поверхности клейкой массой. Шампанские дрожжи обычно не образуют пены на поверхности. То есть, при использовании их в дрожжевых генераторах для аквариума, возникает гораздо меньше проблем с попаданием дрожжей в трубки.
Что нужно учесть
Природа дрожжей такова, что они могут выдержать высушивание, дробление, прессование. Основное правило при работе с брожением - это чистоплотность. Дрожжи могут не выжить с другими бактериями, их ёмкость надо содержать в максимальной чистоте и стерильности.
Стерильность
Тщательно промывайте дрожжевые генераторы горячей водой, не используйте мыло. Храните запасные бутылки плотно закрытыми крышками. Кипятите воду, которую вы хотите использовать, стерилизуйте крышки. Ошпаривайте вашу двухлитровую бутыль с помощью воронки. Пока вода горячая, добавьте сахар и плотно закройте стерильной крышкой. Потрясите. пока сахар не растворится. Это простерилизует бутыль, воду и сахар, не открывайте бутылку пока вода не остынет до комнатной температуры и вы не будете готовы добавить дрожжи.
Активация сухих дрожжей
Если вы планируете использовать сухие дрожжи, нужно сначала активировать культуру. Как ранее обсуждалось, дрожжи нуждаются в аэробном окружении при старте, после чего они с готовностью переключатся на анаэробные условия. Многие пропускают этот этап и наливают смесь прямо в бутылку. Многие дрожжи погибают из-за того, что они не успели закончить свою аэробную фазу жизни перед сменой её на анаэробную и из-за разрушения клеточных стенок.