Дрожжи одноклеточный организм. Промышленное производство этанола. Жизненный цикл грибков

Согласно классификации дрожжи относятся к микроскопическим грибам царства Mycota. Они представляют собой одноклеточные неподвижные микроорганизмы небольшого размера — 10-15 мкм. Несмотря на внешнее сходство дрожжей с крупными видами бактерий, к грибам их относят благодаря своей ультраструктуре клеток и методам размножения.

Рис. 1. Вид дрожжей на чашке Петри.

Часто в природных условиях дрожжи встречаются на субстратах, богатых углеводами и сахарами. Поэтому их встречают на поверхности плодов и листьев, ягод и фруктов, на раневых соках, в нектаре цветков, в мертвой растительной массе. Кроме того их находят в почвах (как пример, в подстилке), воде. Дрожжевые организмы родов Candida или Pichia часто выявляют в среде кишечника человека и многих видов животных.

Рис. 2. Место обитания дрожжей.

Состав клеток дрожжей

Во всех дрожжевых клетках содержится около 75% воды, на 50-60% — это связанная внутриклеточная, а остальные 10 — 30% — освобожденная. В сухом веществе клетки в зависимости от возраста и состояния в среднем содержится:

азот 45-60 %;
сахар 15-40 %;
жир 2,5-13 %;
минералы 7-11 %.

Помимо этого, клетки включают в себя ряд важных компонентов, необходимых для их метаболизма — ферменты, витамины. Энзимы дрожжевых организмов являются катализаторами разных видов брожения и дыхательных процессов.

Рис. 3. Клетки дрожжевых организмов.

Дрожжевые клетки имеют разную форму: эллипсов, овалов, палочек, шаров. Размерность также бывает разная: часто длина составляет 6-12 мкм, а ширина 2-8 мкм. Это зависит от условий их обитания или культивирования, питательных компонентов и факторов внешней среды. Наиболее стабильные по свойствам молодые дрожжи, поэтому характеристику и описание видов проводят именно по ним.

Дрожжевые организмы имеют все стандартные компоненты, присущие эукариотическим клеткам. Однако, помимо этого, обладают уникальными отличительными свойствами грибов и сочетают в себе признаки клеточных структур растений и животных:

стенки ригидны, как у растений,
нет хлоропластов и есть гликоген, как у животных.

Рис. 4. Разнообразие видов дрожжей: 1 — пекарские (Saccharomyces cerevisiae); 2 — мечниковия прекраснейшая (Metschnikowia pulcherrima); 3 — кандида земляная (Candida humicola); 4 — родоторула клейкая (Rhodotorula glutinis); 5 — родоторула красная (R. rubra); 6 — родоторула золотистая (R. aurantiaca); 7 — дебариомицес Кантарелли (Debaryomyces cantarelli); 8 — криптококк Лавра (Cryptococcus laurentii); 9 — надсония продолговатая (Nadsonia elongata); 10 — спороболомицес розовый (Sporobolomyces roseus); 11 — спороболомицес хольсатикус (S. holsaticus); 12 — родоспоридиум диобоватум (Rhodosporidium diobovatum).

ядро;
Гольджи аппарат;
Митохондрии клеток;
рибосомный аппарат;
жировые включения, зерна гликогена, а также валютин.

Отдельные виды имеют в составе пигменты. У молодых дрожжей цитоплазма является гомогенной. В процессе роста внутри них появляются вакуоли (содержащие органические и минеральные компоненты). В процессе роста наблюдается образование зернистости, происходит увеличение вакуолей.

Как правило, оболочки включают нескольких слоев с включенными полисахаридами, жирами и азотосодержащими компонентами. Некоторые из видов имеют ослизнелую оболочку, поэтому часто клетки склеены между собой и в жидкостях образовывают хлопья.

Рис. 5. Строение клетки дрожжевых организмов.

Дыхательные процессы дрожжей

Для дыхательных процессов дрожжевым клеткам нужен кислород, но многие их виды (факультативно-анаэробные) могут обходиться временно и без него и получать энергию от процессов брожения (бескислородное дыхание), образуя при этом спирты. В этом заключается одно из главных их отличий от бактерий:

среди дрожжей нет представителей, способных жить абсолютно без кислорода.

Процессы дыхания с кислородом энергетически выгоднее для дрожжей, поэтому при его появлении клетки завершают брожение и переходят на кислородное дыхание, выделяя при этом углекислый газ, что способствует более быстрому росту клеток. Такой эффект носит название Пастера. Иногда, при большом содержании глюкозы наблюдается эффект Кребтри, когда даже если есть кислород, клетки дрожжей ее сбраживают.

Рис. 6. Дыхание дрожжевых организмов.

Чем питаются дрожжи

Многие дрожжи-хемоорганогетеротрофны, и для того, чтобы получить энергию для питания и получения энергии используют органические питательные компоненты.

В бескислородных условиях для своего питания дрожжи предпочитают использовать такие углеводы, как гексоза и синтезированные из нее олигосахариды. Некоторые виды могут усваивать также другие виды углеводов — пентозу, крахмал, инулин. При доступе кислорода они способны к потреблению более широкого круга веществ, в то числе – жировые, углеводородные, спиртовые и другие. Такие сложные виды углеводов, как, например, лигнины и целлюлозы, для усвоения им не доступны. Источниками азота для них, как правило, служат соли аммония и нитраты.

Рис. 7. Дрожжи под микроскопом.

Что синтезируют дрожжи

Чаще всего дрожжи продуцируют при обмене веществ различные виды спиртов – большую часть составляют этиловые, пропиловые, изоамиловые, бутиловые, изобутиловые виды. Кроме того, обнаружено образование летучих жирных кислот, например, выявлен синтез уксусной, пропионовой, масляной, изомасляной, изовалериановой кислот. Помимо этого, при жизнедеятельности они в небольших концентрациях могут выделять в окружающую среду ряд веществ — сивушных масел, ацетоинов, диацетилов, альдегидов, диметилсульфида и прочих. Именно с такими метаболитами часто связывают органолептические свойства получаемых при их использовании продуктов.

Процессы размножения дрожжей

Отличительной особенностью дрожжевых клеток является их возможность вегетативно размножаться, при сравнении с остальными грибами, что происходит как от почковывание спор или, например, зигот клеток (как, например, родов Candida или Pichia). Часть дрожжей могут реализовывать процессы полового размножения, содержащие мицелиальные стадии, когда наблюдается образование зиготы и дальнейшая ее трансформация в «сумку» спорами. Некоторых дрожжи, образующие мицелий (например, родов Endomyces или Galactomyces) способны к распаду на отдельные клетки — артроспоры.

Рис. 8. Размножение дрожжей.

От чего зависит рост дрожжей

Процессы роста дрожжевых организмов зависят от разнообразных факторов внешней среды – температуры, влажности, кислотности, осмотического давления. Большинство дрожжей предпочитают среднюю температуру, среди них практически нет видов-экстремофилов, которые предпочитают чересчур высокую или, напротив, низкую температуру. Известно существование видов, способных переносить неблагоприятные условия окружающей среды. Подавить рост и развитие некоторых дрожжевых организмов можно, используя антибиотики.

Рис. 9. Производство дрожжей.

Чем полезны дрожжи

Часто дрожжи применяются в домашнем хозяйстве или промышленности. Человек уже давно начал их использование для своей жизнедеятельности, например, при приготовлении хлеба и напитков. Сегодня их биологические способности применяются при синтезе полезных веществ — полисахаридов, ферментов, витаминов, органических кислот, каротиноидов.

Рис. 10. Bино — продукт, получаемый за счет деятельности дрожжей.

Плесневые грибы появились на нашей планете около 200 миллионов лет назад. Плесень способна как лишить жизни, так и спасти от смерти. Плесень выглядит красиво, но при этом других чувств, кроме отвращения, не вызывает. Плесневые грибы – это разнообразные грибы, формирующие ветвящиеся мицелии без крупных плодовых тел. Плесень относится к микромицетам. Это грибы и грибообразные, имеющие микроскопические размеры. Плесневые грибы широко распространены в природе, они развиваются практически повсеместно. Большие колонии растут на питательных средах при высокой температуре и повышенной влажности, причем рост плесени не ограничен при условии наличия пищи. Плесневые грибы отличаются неприхотливостью к среде обитания и пище.

Рис.1. Строение мицелия и вегетативных органов размножения плесневых грибов

1 - одноклеточный (мукор); 2 - многоклеточный (пенициллиум); 3 - а- конидиеносец пенициллиума с конидиями; б - конидиеносец аспергиллуса с конидиями; в - спорангиеносец мукора со спорангиями, заполненными спорами

В строении плесневых грибов различают ветвящиеся гифы, образующие грибницу, или мицелий. Грибы, относящиеся к плесневым, чрезвычайно разнообразны, но для них всех характерны типичные черты. Мицелий (грибница) плесневых грибов является основой их вегетативного тела и выглядит как комплекс ветвящихся тонких нитей (гиф). Гифы гриба расположены на поверхности или внутри субстрата, на котором поселился гриб. В большинстве случаев плесени образуют грибницы больших размеров, занимающие обширную поверхность. Низшие грибы имеют неклеточную грибницу, тогда как у большинства плесневых грибов грибница поделена на клетки.

Размножение плесневых грибов

Грибы способны размножаться различными способами. Наиболее простым, свойственным всем грибам, является размножение частями мицелия. Каждая часть мицелия (грибница), попав на новый участок субстрата, при благоприятствующих обстеятельствах становится самостоятельной и развивается как целый организм, а часть мицелия, которая погружена в питательный субстрат, играет основную роль в обеспечении организма плесневого гриба питательными веществами, влагой и минеральными веществами. Воздушная же часть, поднимающаяся над поверхностью субстрата, как правило, служит для образования различных телец, с помощью которых плесневые грибы размножаются (оидии, споры, конидии и др.).

Оидии - это тельца, представляющие собой части мицелия. Образуются они некоторыми многоклеточными грибами, у которых зрелый мицелий распадается на множество мелких участков, приобретающих плотную оболочку.

Споры - тельца различной формы, имеющие размеры до нескольких микрон; обычно находятся на концах гиф воздушной части мицелия, внутри особых образований овальной и полукруглой формы - спорангий.

Спор ангиоспоры образуются путем распада многоядерной цитоплазмы молодого спорангия на множество отдельных участков, которые постепенно покрываются собственной оболочкой и превращаются в споры.

Нити воздушного мицелия, несущие спорангии, носят название спорангиеносцев. Такое образование спор характерно для одноклеточных грибов. У многоклеточных формируются так называемые экзоспоры, т. е. внешние, или наружные, которые чаще именуют конидиями, а воздушные гифы, несущие их,- конидиеносцами. Конидии образуются путем отделения непосредственно от конидиеносцев или особых клеток, расположенных на их вершине. Эти клетки обычно имеют продолговатую форму и называются стеригмами. Конидии располагаются на конидиеносцах (или на стеригмах) поодиночке, цепочками и др.

Спорангиеносцы и конидиеносцы на поверхностях материалов, пораженных грибами, образуют видимый пушистый налет. Различная окраска его (зеленая, черная, оливковая, розовая, белая, серая и др.) зависит от окраски конидий, спор, оидии, которые па достижении грибами физиологической’зрелости образуются в громадном количестве. Мицелий грибов, как, правило, бесцветен.

Многие грибы, размножаясь тем или иным вегетативным способом, при подходящих условиях развития могут размножаться и половым путем. Процесс этот у разных грибов неодинаков. Однако всегда при этом образуются особые плодовые тела, в отдельных случаях достигающие огромных размеров (шляпочные, пластинчатые, трубчатые и другие встречаемые в природе грибы представляют собой плодовые тела плесневых грибов).

Половые споры располагаются на пластинках или во вместилищах - сумках. Примером последних могут служить различные виды дождевиков, строчки. Грибы, способные размножаться Хламидоспоры и склероции грибовполовым путем, называют совершенными. Некоторые грибы вообще не размножаются половым путем. Их относят к несовершенным. Знание особенностей строения мицелия, органов вегетативного размножения, строения плодовых тел необходимо в практической работе для распознавания конкретных возбудителей тех или иных процессов.

Многие грибы при наступлении неблагоприятных условий способны образовывать покоящиеся стадии в виде так называемых склероций. Это крепкие, твердые с поверхности, обычно темные, а внутри белые желвачки различных размеров и форм, образованные из плотно переплетенных гиф. Склероций, попадая в благоприятные для развития условия, прорастают и образуют те или иные (в зависимости от вида гриба) органы размножения. Они часто образуются в колосьях злаков. Другой покоящейся стадией являются хламидоспоры. При их образовании цитоплазма внутри гиф собирается в виде комочков, образуя новую оболочку, обычно толстую и окрашенную, и гифы становятся похожими на цепочки или четки, состоящие из хламидоепор. Иногда хламидоспоры образуются только на концах гиф. Многоклеточное строение, дифференциация жизненных функций между частями гриба - воздушным и глубинным мицелием - свидетельствуют о том, что плесневые грибы являются более высокоорганизованными, сложными организмами по сравнению с бактериями.

Питание грибов

Рис.2. Плесневые грибы Fungus aspergillus fumigatus

В природе встречаются множество видов плесени, например, Penicillium spp, Mycorales, Aspergillus, Fusarium, Dematiaceae, Saccharomycetaceae, т.д. Большое значение для человека имеют грибы рода пенициллум. Пеницилл представляет собой плесень зеленого цвета, развивающуюся на растительных субстратах, в том числе пищевых продуктах. Пеницилл продуцирует антибиотик пенициллин – первый открытый в мире антибактериальный препарат. Также важно использование человеком в хозяйстве дрожжей, относящихся к сахаромицетовым грибам. Дрожжи – это грибы, которые не формируют классический мицелий, а их вегетативные клетки размножаются почкованием или делением. Дрожжевые грибы могут жить как отдельные одиночные клетки в течение всего жизненного цикла. С древних времен дрожжи широко используются человеком, так как эти грибы участвуют в процессе спиртового брожения. Это свойство дрожжей применяют в производстве спирта и спиртсодержащих продуктов, виноделии, хлебопечении, кондитерском деле, продукции кормового белка для питания скота.

Много видов плесневых грибов обладают патогенными свойствами, то есть могут спровоцировать заболевания человека, животных, растений. Другие виды плесени вредят хозяйству человека, потому что портят пищевые продукты, в том числе овощи и фрукты, при длительном хранении, вызывают повреждение лесоматериалов, тканей.

Дрожжи, их строение и размножение

Дрожжи представляют собой одноклеточные неподвижные организмы. Они могут быть различной формы: эллиптической, овальной, шаровидной и палочковидной. Длина клеток колеблется от 5 до 12 мкм, ширина - от 3 до 8 мкм. Форма и размеры дрожжевых клеток непостоянны и зависят от рода и вида, а также от условий культивирования, состава питательной среды и других факторов. Более стабильны молодые клетки, поэтому для характеристики дрожжей используют молодые культуры. Дрожжевая клетка состоит из клеточной оболочки, прилегающей к ней цитоплазматической мембраны, цитоплазмы или протоплазмы, внутри которой расположены органоиды и включения (запасные вещества) в виде капелек жира, зерен гликогена и волютина.

Рис.3. Схема строения дрожжевой клетки

1 - делящееся ядро; 2 - гликоген; 3 - волютин; 4 - митохондрии

Дрожжи относятся к классу сумчатых грибов (Ascomycetes - аскомицетов) к подклассу простейших сумчатых (Protoascales - протоасков). В основу классификации дрожжей положены способ размножения и некоторые физиологические признаки. Главным систематическим признаком является способность к образованию спор. По этому признаку дрожжи делятся на две группы: спорогенные дрожжи - дрожжи, способные образовывать споры, и аспорогенные дрожжи - не образующие спор, т. е. не имеющие полового размножения.

По мнению некоторых исследователей, вторую группу дрожжей следует отнести к классу несовершенных грибов (Fungi imperfecti - фунги имперфекти), хотя потеря способности к половому размножению вторична, и они могут быть также отнесены к сумчатым грибам. Классификация спорогенных грибов предложена в 1954 г. В. И. Кудрявцевым. В ее основу положен способ вегетативного размножения. В. И. Кудрявцев предлагает объединить все дрожжи в один порядок одноклеточных грибов (Unicellomycetales - уницелломицетов).

Спорогенные дрожжи он делит на три семейства по признаку вегетативного размножения:

Семейство Saccharomycetaceae (сахаромицетаце) - размножаются почкованием. К этому семейству относятся роды Saccharomyces (сахаромицес), имеющий наибольшее практическое значение, Pichia (пихия), Наsеnulа (ганзенула) и др. (всего 17 родов). Различаются они по форме спор и способу их образования и прорастания.

Семейство Schizosaccharomycetaceae (шизосахаромицетаце) - размножаются делением. К этому семейству относятся два рода: Schizosaccharomyces (шизосахаромицес) и Octosporomyces (октоспоромицес).

Семейство Saccharomycodaceae (сахаромикодаце) - размножение начинается почкованием и заканчивается делением. Главные роды этого семейства Saccharomycodes (сахаромикодес) и Наnsеniаsроrа (ганзениаспора).

Аспорогенные дрожжи классифицируются по системе Ж. Лоддер и Крегера ван Рий, предложенной в 1952 г. В основу классификации положены способность микроорганизмов образовывать ложный мицелий и способность к брожению. Главными родами этой группы являются Саndidа (кандида) и Torulopsis (торулопсис).

Дрожжи могут размножаться вегетативным путем (почкованием или делением) и при помощи спор. При почковании на материнской клетке возникает бугорок – почка, которая растет и, достигнув определенных размеров, отделяется от материнской клетки. При благоприятных условиях процесс почкования длится около 2 ч. У некоторых дрожжей дочерние клетки не отделяются от материнских, а остаются соединенными, образуя ложный мицелий (пленчатые дрожжи).

У большинства дрожжей при неблагоприятных условиях, например при резком переходе от хорошего питания к плохому, происходит образование спор, хотя существуют аспорогенные дрожжи, никогда не образующие спор (Candida, Torulopsis). Споры большей частью образуются бесполым путем, хотя ядро клетки перед этим претерпевает редукционное деление, так что споры обладают гаплоидным (одинарным) набором хромосом.

В клетке возникает от 2 до 8 аскоспор, которые при созревании могут продолжать размножаться почкованием, давая ослабленное гаплоидное поколение. В результате слияния двух гаплоидных аскоспор образуется диплоидная зигота, дающая впоследствии нормальное поколение. Образование половых спор наблюдается у дрожжей Zigosaccharomyces (зигосахаромицес). У них образованию спор предшествует слияние клеток (копуляция).

Практическое значение дрожжей

Наибольшее практическое значение имеют дрожжи Saccharomyces cerevisiae и Saccharomyces ellipsoideus. Дрожжи Sacch. cerevisiae могут иметь форму округлую или овальную. Широко используются в хлебопечении, пивоварении, квасоварении и для производства спирта. Под влиянием условий среды отдельные виды дрожжей приобрели некоторые обособленные признаки. Эти разновидности дрожжей принято называть расами. В различных отраслях промышленности применяют свои расы дрожжей. Спиртовая промышленность, например, применяет расы XII, XV, II, Я. М и др. Они обладают способностью активно сбраживать сахара при температуре 28-30° С и сравнительно устойчивы к спирту. Для приготовления пива используют расы с медленным брожением при сравнительно низких температурах (4-10°С), придающие напитку аромат, с небольшим содержанием спирта. В хлебопечении применяют расы, обладающие быстротой размножения, энергией брожения и подъемной силой.

Дрожжи Sacch. ellipsoideus (Sacch. vini). Эта группа дрожжей эллипсоидной формы. Они чаще всего используются в виноделии. Имеется несколько рас со свойствами придавать винам характерный вкус и аромат (букет). Представители группы дрожжей Sacch. lactis вызывают спиртовое брожение в кисломолочных продуктах.

Наряду с полезными представителями имеются виды из рода Saccharomyces (например, Sacch. Pasteurianum, Sacch. intermedius, Sacch. validus, Sacch. turbidans), которые являются вредителями пивоваренного производства. При своем развитии в пиве придают ему неприятный вкус и запах, напиток получается мутным. К классу аскомицетов относят ряд дрожжей и дрожжеподобных организмов, которые утратили способность к спорообразованию. Некоторые из них вызывают порчу сырья и готовой пищевой продукции.

Биотехнологии — слово новомодное, однако использовать микроорганизмы в своих хозяйственных нуждах человек научился тысячи лет назад. Речь, конечно, идет о дрожжах, без которых ни виноделие, ни пивоварение, ни хлебопечение было бы невозможным. Так что же такое дрожжи? Как они были« одомашнены»? Как производятся промышленным способом? И правда ли, что дрожжевой хлеб опасен? Попробуем разобраться.

Дрожжи выпускаются в трех видах: традиционные прессованные (на фото), жидкая суспензия (дрожжевое молоко) и сушеные. С точки зрения потребительских свойств разницы между ними практически нет, но российские хлебозаводы предпочитают жидкие и прессованные дрожжи, а сушеные удобнее в быту.

Возьмите в руку немытую сливу или виноградинку. Видите белый налет? Множество микроскопических сладкоежек находятся на поверхности ягод. В определенной фазе жизнедеятельности они способны вызывать брожение: поедать сахара и выделять при этом спирт и углекислый газ. Хоть для нужд хлебопечения мы и покупаем специально произведенные дрожжи, вообще-то говоря, эти микроорганизмы отнюдь не являются каким-то редким видом — они во множестве существуют вокруг нас.

Неузнанная жизнь

Не будь они так распространены, судьбоносная встреча человека с дрожжами могла и не случиться, и кто знает, как это повлияло бы на развитие человеческой цивилизации. А так, благодаря тому что дрожжи живут и на злаковых культурах, и на шишечках хмеля, пиво стало одним из древнейших пищевых продуктов — его варили, видимо, еще 10 000 лет назад. Позже, во II тысячелетии до н.э. появилось дрожжевое тесто. Оба продукта метаболизма дрожжей пришлись человечеству весьма кстати: алкоголь стал одним из древнейших и популярнейших в мире наркотиков, а углекислый газ насыщал пиво пузырьками и отлично разрыхлял тесто, придавая ему пышность и увеличивая его в объеме.

Как, наверно, многие знают, дрожжи — это грибы, но грибы необычные. В отличие от мухоморов и сыроежек, они не образуют специфического вегетативного тела — мицелия — и существуют в одноклеточной форме. Всего дрожжей насчитывается около 1500 видов, и они относятся к двум большим группам — аскомицеты и базидиомицеты.

Процесс размножения дрожжевых клеток состоит из нескольких лабораторных и промышленных этапов. Из пробирки емкостью 10 мл, заключающей в себе небольшую популяцию дрожжевых клеток в окружении стерильной среды, в итоге получается несколько десятков тонн дрожжей.

Используя дрожжи тысячелетиями, люди до сравнительно недавнего по историческим меркам времени даже не подозревали, с чем они, собственно, имеют дело. Дрожжи сумел разглядеть в микроскоп Антони ван Левенгук в 1680 году, но так и не понял, что перед ним живые организмы. Доказать связь спиртового брожения с жизнедеятельностью микроскопических грибов сумел лишь Луи Пастер в 1857 году.

Все это, однако, не помешало на протяжении тысячелетий улучшать культуры дрожжей путем сохранения удачных заквасок. Стихийная селекция сменилась направленной (как раз после открытия Пастера), и сегодня над совершенствованием штаммов дрожжей работают лаборатории научных институтов и пищевых компаний.

Грибы в банке

Если виноделием и пивоварением в домашних условиях занимаются лишь отдельные энтузиасты, то хлебопечение с использованием дрожжей случается время от времени почти в каждом доме, поэтому именно хлебопекарные дрожжи являются для всех нас наиболее интересным продуктом. О том, как разрабатываются и производятся хлебопекарные дрожжи, а также о некоторых связанных с ними мифах «ПМ» поговорила с Виталием Высоцким — директором Воронежского дрожжевого завода, входящего в группу Lesaffre.

«Селекцией и исследованиями штаммов дрожжевых культур занимается особое научное подразделение группы Lesaffre, — говорит Виталий Высоцкий. — Одни культуры могут хорошо работать, например, со сдобным тестом, другие — с иными видами теста. Штаммы дрожжевых клеток воспроизводят в чистом виде. Это ноу-хау компании, и их образцы хранятся при низких температурах в специальном банке-хранилище в городе Марк-ан-Бароль. Именно из этого хранилища на предприятия группы поступают пробирки, содержащие охлажденную стерильную (то есть очищенную от других микроорганизмов) среду и всего несколько граммов дрожжевых клеток точно идентифицированного вида. Производство дрожжей заключается в том, что путем нескольких этапов размножения небольшая популяция дрожжевых клеток из пробирки порождает дрожжи в товарных количествах (сотни тонн)».

Принуждение к размножению

Популяция грибов претерпевает несколько стадий размножения. Первые две проводятся в стерильных условиях лаборатории. Сначала из 10 мл получается 500 мл. Потом из 500 мл — 10 л среды, содержащей дрожжевые клетки.

Эти 10 л уже попадают на производственный участок. Начальный этап состоит в производстве чистой культуры — так называемых материнских дрожжей, сбор которых составляет уже несколько сотен килограммов. Далее в ходе первой генерации и товарной генерации дрожжевая масса увеличивается до нескольких десятков тонн.

Интересно, что процесс производства дрожжей находится в своего рода противофазе по отношению к их практическому применению. «У дрожжей есть как аэробный, так и анаэробный способы жизнедеятельности, — объясняет Виталий Высоцкий. — В отсутствие кислорода (как, например, в тесте или жидкости) организм дрожжевой клетки нацелен на выживание, а не на размножение. Именно в этой фазе клетка выделяет большое количество алкоголя и углекислого газа, так что по‑настоящему полезен для нас как раз анаэробный способ. Однако при производстве дрожжей надо, чтобы клетки активно размножались, а для этого им необходимы не только питательные вещества, но и кислород».

Дрожжи, в частности грибы из семейства сахаромицетов, которые используются в хлебопечении, размножаются вегетативным образом при помощи почкования. Сначала появляется вырост на материнской клетке, затем происходит митотическое деление ядра, образование клеточной стенки и отделение клеток друг от друга. На материнской клетке остается шрам от почкования, что позволяет определить ее возраст. Обычно материнская клетка может образовывать 20−30 почек.

Процесс производства — это создание и контролирование благоприятных условий для размножения дрожжей. Эти условия — наличие достаточного питания и доступ кислорода. Основными источниками питания для дрожжей служат легкоусвояемые сахара, то есть глюкоза, мальтоза, сахароза, галактоза. Также нужны минеральные вещества, витамины, чтобы клетка имела все необходимое для строительства почки.

Следовательно, для производства дрожжей надо подготовить питательную среду, поместить в нее дрожжи и, по мере того как дрожжи будут поглощать вещества из питательной среды, добавлять питание и продувать всю эту массу кислородом воздуха. Когда масса заполнит целиком емкость, процесс необходимо остановить и провести сепарацию — отделить дрожжевые клетки от среды. После этого остается лишь процесс формирования конечного продукта.

Традиционным конечным продуктом у нас в России, да и вообще в мире, являются прессованные дрожжи. Как правило, это брикеты, состоящие из дрожжевых клеток, очищенных от среды, где они росли, и прошедших специальную промывку и фильтрацию в вакуум-фильтрах. Брикетированные дрожжи содержат в себе 32% дрожжевых клеток и 68% воды.

При производстве сушеных гранулированных дрожжей технология размножения аналогична, правда, при этом используются другие штаммы — те, что более устойчивы к финальной стадии производства — сушке. Сушка (обезвоживание) — это экстремальное воздействие на клетку, и не все культуры способны его выдержать. Продукт проходит стадию прессованных дрожжей, которые затем выдавливаются через экструдер тонкими «вермишелинками». После этого их мелко нарезают и отправляют в сушильный аппарат. Там с помощью нагнетаемого теплого воздуха дрожжи обезвоживают. На этом процесс заканчивается, продукт готов к упаковке.

Бездрожжевая мифология

Специфика современного информационного поля такова, что зачастую в качестве инструмента привлечения внимания публики используются так называемые страшилки. Расчет делается на то, что страх — это именно та эмоция, которая заставит человека выделить ту или иную новость в бесконечном и насыщенном информационном потоке. Особенно популярны откровения о вреде тех или иных пищевых продуктов. Людей пугают генномодифицированными овощами и фруктами, консервантами и вкусовыми добавками. В этот ряд попали и обычные хлебопекарные дрожжи, которые якобы наносят урон микрофлоре кишечника, попадая внутрь нашего организма вместе с хлебопродуктами.

Один из мифов связан с так называемыми термофильными дрожжами, которые, дескать, могут пережить температуру выпечки и затем попасть в нашу пищеварительную систему живьем. В качестве альтернативы предлагаются разного рода бездрожжевые закваски. Как обычно, источником такого рода «гипотез» выступают не биологи и производственники, а некие энтузиасты «здорового питания» разных профессий.

Специалисты группы Lesaffre считают все эти рассуждения непрофессиональными и смехотворными. Во‑первых, никаких «термофильных дрожжей», способных пережить выпечку, не существует в природе. К концу выпечки в центре мякиша хлебобулочного изделия температура достигает +96−98°С. При температуре +50° начинается угнетение жизнедеятельности дрожжевых клеток, а при +55° находящийся в них белок денатурируется, и дрожжевые клетки погибают.

Во-вторых, избежать попадания живых дрожжей в организм невозможно. Как уже говорилось, дрожжи не только продаются в магазинах, но и живут вокруг нас. Микроскопические грибы обязательно будут съедены нами вместе с фруктами и другой растительной пищей. Существует, например, «народная» альтернатива магазинным дрожжам в виде обычной воды, настоянной на изюме. На самом деле альтернатива эта мнимая, так как покупные дрожжи заменяются теми же дрожжами, только других видов, населяющих поверхность сушеного винограда. Кстати, если просто соединить муку с водой, заместить тесто и поставить его в тепло, через некоторое время там все равно начнется дрожжевое брожение, ибо мука содержит множество микроорганизмов, в том числе и дрожжевых клеток. Другое дело, что культурные штаммы, прошедшие направленную селекцию, дадут предсказуемый результат, а вот другие виды дрожжей, взятые из окружающей среды, особенно в сочетании с другими микроорганизмами, могут придать тесту нежелательные вкусовые и органолептические качества.

В-третьих, если не говорить о чисто химических разрыхлителях теста, то предлагаемые биологические бездрожжевые закваски таковыми на 100% не являются. Действительно, в хлебопечении, например при изготовлении ржаного хлеба, издавна использовались закваски на основе кисломолочных бактерий. Но в реальности они представляют собой симбиоз бактерий и тех же дрожжевых клеток. Кисломолочные бактерии сами по себе не могут обеспечить достаточное газообразование для быстрого насыщения теста углекислым газом.

Сухие или мокрые?

Последний вопрос, который мы задали директору Воронежского дрожжевого завода, наверняка не раз задавали себе все домашние пекари. В чем отличие прессованных (влажных) дрожжей от сушеных, которые производятся не в брикетах, а в мелких гранулах?

«С точки зрения потребительских свойств разницы нет, и мы выпускаем дрожжи во всех формах, — говорит Виталий Высоцкий. — Но есть технологическая разница. Для старых хлебопекарных предприятий предпочтительнее прессованные дрожжи, так как именно под них выстроена технология их работы. Главный недостаток прессованных дрожжей — необходимость хранить их при низкой температуре — в диапазоне от 0 до +4°С. При более высоких температурах клетки переходят в активную фазу, начинаются процессы жизнедеятельности, что приводит к дальнейшему повышению температуры брикета. Сушеные дрожжи имеют больший срок хранения, причем условий им создавать не нужно — они прекрасно хранятся при комнатной температуре. К тому же они обычно фасуются в мелкую упаковку, что гораздо удобнее в быту».

14 ..

4.4 Дрожжи. Их формы, размеры. Размножение дрожжей. Принципы классификации дрожжей

Дрожжи – высшие грибы, утратившие способность образовывать мицелий и превратившиеся в результате этого в одноклеточные организмы.
Клетки дрожжей имеют овальную, яйцевидную и эллиптическую форму (рис 4.4). Несколько реже встречаются цилиндрические (палочковидные), грушевидные и лимоновидные дрожжи.
Размеры клеток дрожжей колеблются от 2,5 до 10 мкм в поперечнике и от 4 до 20 мкм в длину. В среднем масса дрожжевой клетки составляет около 510–11 г. Формы, размеры и масса дрожжевых клеток изменяются в зависимости от условий среды, в которой они развиваются, и от возраста клеток.
Строение дрожжевой клетки описано в разделе 2.4.

Рис. 4.4 - Форма дрожжевых клеток:

а – стреловидная, б – серповидная, в – лимоновидная,

г – овальная, яйцевидная, д – цилиндрическая, е – грушевидная

Размножение дрожжей зависит от условий жизнедеятельности дрожжевой клетки и от вида дрожжей.

1. Вегетативное размножение

Происходит почкованием, реже – делением или почкующимся делением.

Почкование – это процесс образования на клетке маленького бугорка – почки, которая постепенно увеличивается в размерах. В месте соединения почки с материнской клеткой постепенно образуется сужение – перетяжка. Когда почка достигает примерно одной трети размеров материнской клетки, ядро перемещается в перетяжку и здесь происходит его деление на 2 ядра. Одно из ядер переходит в почку, а другое остается в материнской клетке. Постепенно перетяжка ограничивает дочернюю клетку от материнской, затем слои перегородки разделяются, оставляя на материнской клетке почковой рубец. Почкованием обычно размножаются дрожжи овальной формы.

Бинарное деление дрожжевой клетки происходит путем возникновения поперечной перегородки, которая, развиваясь, приводит к образованию двух дочерних клеток, идентичных родительской. Делением размножаются дрожжи цилиндрической формы.

Почкующееся деление характерно для дрожжей лимоновидной формы. Вначале на полюсе возникает почка, которая после деления ядра ограничивается от материнской клетки перегородкой.

2. Половое размножение

Этим способом размножаются некоторые виды гаплоидных дрожжей. Перед спорообразованием такие гаплоидные клетки сливаются, в результате образуется диплоидная клетка, ядро которой делится путем мейоза с образованием четырех или восьми аскоспор. Половое размножение дрожжей осуществляется в неблагоприятных условиях.

Классификация дрожжей

Дрожжи относятся к царству грибов (Mycota), отделу истинных грибов (Eumycota). В зависимости от того, способны ли дрожжи размножаться половым путем, их можно отнести к 2-м классам: классу аскомицетов и классу дейтеромицетов. Небольшая часть дрожжей относится к классу базидиомицетов.

Так как дрожжи отличаются по своим культуральным свойствам от грибов, существуют их отдельные классификации.

Так, существует отдельная классификация совершенных (спорогенных) дрожжей – классификация Кудрявцева. По этой классификации дрожжи относятся к классу аскомицетов, порядку одноклеточных грибов – дрожжей, который включает три семейства: сахаромицетов, шизосахаромицетов и сахаромикодов. Семейства различаются формой клеток, способом вегетативного размножения.

Семейство сахаромицетов

Представители этого семейства имеют овальную или яйцевидную форму, вегетативно размножаются почкованием. Особо важная роль принадлежит роду Saccharomyces. Главным биохимическим признаком этих дрожжей является то, что они сбраживают сахара с образованием этилового спирта и диоксида углерода. Дрожжи, используемые в промышленности, называются культурными дрожжами. Так, в хлебопекарном производстве и в производстве спирта используются верховые дрожжи рода Saccharomyces cerevisiae . Дрожжи вида Saccharomyces minor нашли применение в производстве ржаного хлеба и кваса. В пивоварении используются низовые дрожжи Saccharomyces carlsbergensis . Дрожжи-сахаромицеты имеют овальную форму, вегетативно размножаются почкованием, в неблагоприятных условиях размножаются половым путем аскоспорами.

Культурные дрожжи относятся к ацидофилам, т. е. развиваются в кислой среде, оптимальное значение рН для дрожжей 4,5-5,0. В аэробных условиях они активно растут и размножаются, а в анаэробных – осуществляют спиртовое брожение (эффект Пастера).

Дрожжи чувствительны к высокой концентрации растворенных в среде веществ. При высокой концентрации сахара в среде жизнедеятельность дрожжей прекращается, так как при этом увеличивается осмотическое давление среды и наступает плазмолиз клеток. Величина предельной концентрации сахара для различных рас дрожжей неодинакова.

Различают дрожжи верхового и низового брожения. Дрожжи верхового брожения в стадии интенсивного брожения распределяются на поверхности сбраживаемой среды в виде довольно толстого слоя пены и остаются в таком состоянии до окончания брожения. К таким дрожжам относятся спиртовые и хлебопекарные дрожжи. Дрожжи низового брожения , развиваясь в сбраживаемой жидкости, не переходят в поверхностный слой – пену, быстро оседают по окончании брожения, образуя плотный слой на дне бродильной емкости. К дрожжам низового брожения относятся пивные дрожжи. Такие различия при сбраживании жидких сред дрожжами верхового брожения и дрожжами низового брожения обусловлены тем, что дрожжи верхового брожения принадлежат к пылевидным дрожжам , не склеивающимися друг с другом, а дрожжи низового брожения относятся к хлопьевидным дрожжам , так как имеют клейкие оболочки, что приводит к агглютинации и быстрому осаждению клеток.

Семейство шизосахаромицетов

Клетки палочковидной формы, размножаются делением, в неблагоприятных условиях – спорообразованием. Представители этого семейства рода Schizosaccharomyces вызывают спиртовое брожение и используется в странах с жарким климатом для производства пива, кубинского рома.

Семейство сахаромикодов

Клетки лимоновидной формы, размножаются почкующимся делением, а в неблагоприятных условиях – спорообразованием. Дрожжи рода Saccharomycoides вызывают спиртовое брожение, но являются вредителями в виноделии, так как образуют продукты, придающие винам неприятный прокисший запах. Такие дрожжи называются дикими дрожжами.

По классификации Ж. Лоддера и Крегера Ван Рия несовершенные дрожжи, не способные размножаться половым путем, а также утратившие способность к спиртовому брожению, представляют собой почкующиеся или делящиеся клетки, некоторые из них образуют псевдомицелий (вытянутые клетки). Классификация основана на следующих систематических признаках: способность образовывать ложный мицелий и отношение к сахарам. К аспорогенным относятся дрожжи родов Candida, Torulopsis, Rhodotorula (дикие дрожжи).

Вопросы для самопроверки

1. В чем сходство и различия грибов с растениями, с животными?

2. Что такое «мицелий», «гифы»?

3. Какой тип клеточной организации имеют большинство грибов?

4. Чем отличаются между собой высшие и низшие грибы?

5. В чем отличие совершенных грибов от несовершенных?

6. Какие признаки положены в основу классификации грибов?

7. Охарактеризуйте класс аскомицетов. Назовите наиболее важных представителей этого класса.

8. Охарактеризуйте класс дейтеромицетов. Какие из представителей дейтеромицетов являются возбудителями порчи плодов и овощей?

9. Каково строение спорангиеносцев, конидиеносцев?

10. Какие способы размножения грибов Вы знаете?

11. Что такое «оидии», «хламидоспоры»?

12. Перечислите основные стадии полового размножения грибов.

13. Что образуется в результате полового размножения у фикомицетов, аскомицетов, базидиомицетов?

15. Каковы формы и размеры дрожжевых клеток?

16. Каково строение дрожжевой клетки?

17. Как размножаются дрожжи?

18. Какие признаки положены в основу классификации спорогенных дрожжей Кудрявцева?

19. Охарактеризуйте семейство дрожжей-шизосахаромицетов.

20. Какие признаки положены в основу классификации аспорогенных дрожжей Ж. Лоддера и Крегера Ван Рия?

21. Что такое культурные и дикие дрожжи?

22. Охарактеризуйте дрожжи низового и верхового брожения.

В каких условиях осуществляется половое размножение дрожжей - аскомицетов?

Литература

1. Шлегель Г. Общая микробиология. – М.: Мир, 1987. – 500 с.

2. Чурбанова И.Н. Микробиология. – М.: Высшая школа, 1987. – 240 с.

3. Мудрецова-Висс К.А., Кудряшова А.А., Дедюхина В.П. Микробиология, санитария и гигиена – Владивосток: Изд-во ДВГАЭУ, 1997. – 312 с.

4. Асонов Н.Р. Микробиология. - 3-е издание, перераб. и доп.– М.: Колос, 1997. – 352 с.

Грибок дрожжевой, лечение которого не отличается особой сложностью, является довольно распространенным заболеванием среди представителей женского и мужского пола. Лечение дрожжевого грибка нужно производить своевременно, так как дрожжевая инфекция может стать причиной серьезных патологий.

Организм человека населяют тысячи разновидностей грибов и бактерий, которые формируют микрофлору различных органов. Ряд внешних факторов, патологии и нарушения в организме человека могут спровоцировать стремительное размножение дрожжей и грибков. Среди основных факторов можно выделить:

Выявить и определить наличие пагубной микрофлоры может только врач. Диагноз ставится после обследования и сдачи анализов. Основные симптомы заболевания:

жжение и зуд;
покраснения;
отеки;
белые выделения и образования на слизистых;
сыпь различного характера;
хроническая усталость, апатия;
боли в районе живота;
расстройства пищеварения, изжога, запор;
неврозы и расстройства психики;
повышенное потоотделение;
сильные головные боли;
боли при мочеиспускании, половом акте.

Дрожжевые грибки могут поражать как женщин, так и мужчин.

Грибковая инфекция (кандидоз) может передаваться воздушно-капельным путем, через предметы и пищу, а также при половом контакте.

Грибки начинают активно размножаться на кожных покровах и слизистых оболочках человека. Медики выделяют несколько типов заболевания:

кандидоз внутренних органов (висцеральный кандидоз), который поражает желудочно-кишечный тракт, дыхательную систему, половые органы и мочевыводящую систему;
поверхностный кандидоз, который поражает кожные покровы и ногти;
кандидоз слизистых оболочек, что проявляется в виде молочницы и стоматита.

В большинстве случаев дрожжевой грибок находят на лице, в области подмышек и паха. После обнаружения патогенной микрофлоры врач назначает соответствующее лечение грибка.

Вернуться к оглавлению

Медикаментозное лечение

Грибки дрожжевые, лечение которых можно провести в домашних условиях, можно одолеть следующими препаратами:

Гинофорт;
Миконазол;
Фентиконазол;
Циклопирокс;
Бутоконазол;
Нистатин;
Клотримазол;
Натамицин;
Каприловая кислота и др..

Часть из этих препаратов принимают внутрь. Другие медикаменты в виде мазей, кремов, растворов и свечей - наносят на кожу и слизистые оболочки. Лечить кандидоз нужно комплексно. Из наружных средств можно выделить раствор натрия тетрабората. При любых стадиях заболевания дополнительно назначается терапия общеукрепляющими и иммуностимулирующими препаратами. Не лишним будет прием молочнокислых бактерий или лактобактерина.

Не стоит забывать о правильном питании и приеме пробиотиков. Пробиотики содержат лактулозу, которая необходима организму для борьбы с болезнью. Наиболее популярными препаратами являются:

Кандинорм;
Лактусан;
Нормазе.

осуществляют с использованием специальных мазей, гелей, лаков, растворов и спреев. Среди таких средств можно выделить лак лоцерил. Лак проникает вглубь кожи и уничтожает грибок. Параллельно назначаются препараты тербинафина или дифлюкана. При сильных воспалениях может быть назначена антибактериальная терапия. Дозировку препаратов, периодичность и продолжительность лечения определяет только лечащий врач.

При используют комбинированную терапию Люмексином и Флуконазолом. Для подавления роста анаэробных бактерий назначают антимикробные препараты. При несвоевременном лечении вагинального кандидоза возникает риск распространения инфекции в мочевой пузырь и толстый кишечник. Лечение хронических форм может затянуться на многие месяцы. Также больному стоит отказаться от курения и приема алкоголя.

Вернуться к оглавлению

Народные средства при борьбе с инфекцией

В народной медицине есть масса рецептов и рекомендаций, которые помогут избавиться от дрожжевого грибка. Из средств местного применения можно выделить:

Мед. Для приготовления раствора необходимо растворить 1 столовую ложку меда в 0,2 стакана теплой воды. Раствором протирают пораженные участки на коже.
Мята и поваренная соль. Смесь из измельченной мяты и поваренной соли прикладывают к пораженному месту на 30-50 минут.
Содовые ванночки. Для приготовления раствора необходимо растворить 4 чайных ложки соды и 1,5 чайной ложки йода в 2 литрах теплой воды. Принимать ванночку нужно 5-10 минут.
Морковный сок и молочная сыворотка. Сок или сыворотку прикладывают к пораженному месту на 20-40 минут.
Настой молочая поможет устранить грибок на ногтях. Из травы готовится настой. Далее в настое нужно парить ноги или руки.
Компресс из луковой мякоти или чеснока.
Раствор прополиса.

Из рецептов внутреннего применения свою эффективность доказали:

Настой из одуванчика, тысячелистника, мяты, лабазника, алтея и горечавки поможет избавить от грибка желудочно-кишечный тракт. Травяной сбор измельчите до однородной массы. Залейте 1 стаканом воды 1 столовую ложку сбора. Настой употреблять дробно на протяжении всего дня.
Настой из багульника, бузины, фенхеля и дудника поможет при кандидозе дыхательных путей. Вышеуказанный травяной сбор нужно измельчить до однородной массы. Залейте 1 стаканом воды 1 столовую ложку сбора. Настой употреблять дробно на протяжении всего дня.
Отвар из плюща, гусиной лапчатки, медицинской ромашки, марены красильной и бальзамической пижмы назначают при поражении мочевыводящих путей. Для приготовления отвара нужно в равных пропорциях смешать все компоненты сбора. Варить отвар необходимо на маленьком огне. Время приготовления составляет 2-3 минуты. Стакан настоя нужно выпить на протяжении суток.
Чай из ромашки и зверобоя укрепит защитные свойства организма, а также окажет общее антибактериальное действие.

Любое лечение народными средствами должно согласовываться с лечащим врачом. Медики советуют, что для профилактики заболевания нужно следить за гигиеной, поддерживать свой иммунитет и употреблять только здоровую пищу.