Плесневые грибы и дрожжи. Грибы дрожжи

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.

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.

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».

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

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

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.

Виды дрожжей, особенности работы с ними, советы по работе с дрожжами и всякие хитрости

Дрожжи - это одноклеточные организмы, относящиеся к семейству грибов.

«Дикие» дрожжи имеются всюду, в том числе в воздухе. Они питаются, вырабатывают энергию, производят побочные продукты, размножаются. Дрожжи питаются сахарами, а в их отсутствие - расщепляют крахмалы. Побочный продукт жизнедеятельности дрожжей - углекислый газ, выделяющийся в виде крохотных пузырьков. Эти пузырьки «застревают» в клейковинном каркасе, и дают нам при выпечке сетчатую структуру теста.

При накоплении газа (или при подогреве) пузырьки увеличиваются в размерах и поднимаются наверх. Вместе с ними поднимается и тесто. Это и имеется в виду, когда говорят, что тесто подходит.

Дрожжи действуют в аэробных и анаэробных условиях. Аэробные условия предполагают наличие доступа к кислороду. В процессе аэробного дыхания дрожжи вырабатывают много энергии, выделяют углекислый газ и размножаются. В анаэробных условиях доступ к кислороду минимален, поэтому дрожжи вырабатывают гораздо меньше энергии, выделяют гораздо меньше углекислого газа и производят алкоголь и различные кислоты. При малом количестве кислорода размножение дрожжей тоже минимально. Этот процесс называется брожением .

Тесто – это закрытая система, в которой дрожжи живут, питаются, размножаются и умирают. Скорость их размножения зависит от температуры и количества имеющейся в наличии пищи (сахаров). При высокой температуре (30–35 градусов и выше) скорость размножения увеличивается, при низкой - падает. Ещё один фактор, замедляющий скорость размножения дрожжей, - солёность среды. Кроме того, продукты жизнедеятельности дрожжей (углекислый газ, алкоголь и т.д.) также замедляют скорость их размножения.

Дрожжи размножаются делением клеток. Одна клетка способна делиться 20–25 раз, то есть создавать от 20 до 25 новых клеток. Продолжительность жизни одного поколения колеблется от одного часа до семи, в зависимости от среды и возраста материнской клетки.

Расстойка теста

Цель расстойки теста - натянуть сеть клейковины с помощью пузырьков углекислого газа, выделяемого дрожжами. Благодаря этим пузырькам, увеличивающимся в размерах и пытающимся подняться наверх, тесто «разбухает» в объёме и становится эластичным. Запах и вкус тоже зависят от этого процесса.

Первая расстойка

Деятельность дрожжей в тесте подвержена быстрым изменениям. Вначале, при первом замесе и первой расстойке, дрожжи находятся в аэробном состоянии, вокруг них много кислорода и питательных веществ, а дрожжей относительно мало. Они размножаются в быстром темпе (это зависит в основном от начального количества дрожжей, соли и сахара в тесте и температуры). Тесто можно выпекать уже после первой расстойки, но тогда оно будет неэластичным, а его поры – неоднородными.

Вторая расстойка

Со временем условия меняются: питательных веществ и кислорода становится меньше - кислород вытесняется углекислым газом, замедляющим процесс размножения дрожжей. Правда, в тесте их теперь гораздо больше, но они не размножаются. Чтобы вызвать второе брожение (т.е. чтобы тесто подошло вторично), необходимо воссоздать условия для аэробной деятельности. Для этого из поднявшегося теста следует удалить углекислый газ, заменив его свежим кислородом. Чтобы добиться этого, тесто обминают руками начиная с центра и проходя по всей поверхности. Цель - позволить свежему кислороду проникнуть в тесто, чтобы дрожжи могли продолжать свою деятельность и равномерно распределились по всему тесту. Кроме того, благодаря этому действию сеть клейковины остаётся напряжённой и эластичной.

Как правило, вторая расстойка проходит быстрее, ведь в тесте намного больше дрожжей и гораздо выше количество выделяющегося углекислого газа. Тесто, которое выпекается после второй расстойки, отличается эластичной структурой и более насыщенным вкусом и ароматом. Поры его однородные, а их размер зависит от количества воды, добавленной в тесто.

Важно знать

Увеличение содержания дрожжей в тесте (скажем, вдвое) не приведёт к такому же увеличению скорости брожения - как из-за борьбы дрожжей за имеющиеся в наличии ресурсы (кислород и сахара), так и потому, что чем больше дрожжей, тем больше углекислого газа они производят, а он замедляет их деятельность.

Вода ускоряет активность дрожжей. Она помогает им свободно перемещаться по тесту, растворяет питательные вещества и способствует их энзиматической деятельности. Если в тесте много воды, это активизирует дрожжи, и тогда тесто лучше подходит, а его поры становятся больше и красивей. Когда же в тесто добавляют жиры или сахар и чтобы компенсировать изменения в его фактуре, уменьшают количество воды, - это мешает деятельности дрожжей.

Изменение температуры способно ускорить или замедлить скорость брожения (вне всякой связи с размножением дрожжей, требующим присутствия кислорода). Скорость брожения при температуре 30 градусов втрое выше, чем при 20 градусах, но скорость брожения при температуре 40 градусов всего в два раза выше, чем при 30 градусах. При температуре выше 50 градусов брожение прекращается. При температуре 0 градусов деятельность дрожжей также приостанавливается. Дрожжи могут пережить замораживание, но только если оно происходит достаточно быстро. Медленное замораживание может повредить структуру клеток. Французские пекари считают, что лучше всего тесто подходит при 27 градусах. При такой температуре скорость выделения газа достаточно велика - получается тесто отличного качества, а хлеб из него очень вкусный и ароматный. При температуре 35 градусов тесто подходит быстрее, но высвобождаются горьковатые компоненты, влияющие на вкус; кроме того, тесто становится более вязким.

Виды дрожжей

Пекарские дрожжи выращивают в богатой кислородом среде, в особых ёмкостях с сахарной свёклой, азотными смесями и минералами. Эти грибки появляются в виде пенистого налёта, который очищают от примесей с помощью центрифуги и воды. Затем полученный материал обезвоживают, уплотняют и в такой форме продают.

Свежие дрожжи (в виде кубиков)

Представляют из себя скопление дрожжевых клеток, выделенных из культурной среды, промытых и спрессованных. Это так называемые отечественные прессованные дрожжи, знакомые многим с давних пор. В розничной торговле они выпускаются в брусочках весом 50 и 100 г.

При выпечке хлеба чаще всего используют именно их, так как они создают идеальные вкус и фактуру. Содержание влаги в свежих дрожжах - около 70%. Из имеющихся в продаже дрожжей этот вид обеспечивает самое сильное брожение. В настоящее время в магазинах можно купить прессованные дрожжи импортного производства. Они обладают большей активностью, чем отечественные (подъёмная сила импортных дрожжей составляет 30–35 минут, а отечественных около 70 - это то время, которое требуется для поднятия теста до 70 мм), поэтому их нужно класть в тесто в 1,7–2 раза меньше, чем прессованных дрожжей отечественного производства.

При комнатной температуре такие дрожжи хранятся не более суток. В холодильнике от 0 до +4°C, до 12 суток.

Если свежие дрожжи заветрились, можно попробовать их «реанимировать»: растереть в ложке тёплой воды с добавлением 1 ч.л. сахара. Если через 10 минут дрожжи начнут пузыриться, значит, они «ожили». Тёмные сухие кусочки надо выбросить не жалея. А восстановленных дрожжей при этом следует взять в два раза больше, чем свежих.

Дрожжи сушёные активные

Они же activ dry yeast или cake yeast или compressed yeast в виде вермишели, гранул или зёрен получают высушиванием измельчённых прессованных дрожжей. Гранулы сушёных дрожжей защищены от воздействия кислорода воздуха естественным защитным слоем, состоящим из мёртвых дрожжевых клеток, который образуется в процессе сушения.

Перед введением в тесто сушёные дрожжи нуждаются в регидратации, т.е. их нужно растворить в воде. В процессе сушки клеточная мембрана дрожжей становится пористой и уязвимой и поэтому растворять сухие дрожжи нужно бережно и аккуратно, соблюдая определенные условия, а именно: к 1 части дрожжей добавляют 5 частей воды (оптимальная температура воды - 35–38°C) и дают постоять 10–15 минут, причём в это время дрожжи не перемешивают из-за риска повредить клеточную мембрану, а затем аккуратно размешивают. Обычно активные дрожжи требуют подтверждения активности. Для этого к раствору дрожжей добавляют немного муки и (или) сахара и оставляют в тепле на 10-15 минут. Если дрожжи живые, они образуют красивую пенную шапочку, если шапочки нет, дрожжи, увы, утратили свою активность и их нужно заменить.

Сушеные активные дрожжи «Саф-Левюр» обладают высокой ферментативной активностью и в тесто их нужно в 4–5 раз меньше, чем отечественных прессованных хлебопекарных дрожжей или в 2 раза меньше импортных свежих.

Открытые дрожжи в виде гранул можно около шести недель хранить в холодильнике при температуре ниже 10 градусов.

Быстродействующие (или инстантные) дрожжи

Или instant yeast или fast rising / rapid rise / quick rise или bread machin yeast известны с конца 60-х годов, они были созданы на основе новых культур дрожжей с использованием прогрессивных методов высушивания и эмульгаторов. Инстантные дрожжи не требуют предварительного размачивания и добавляются прямо в муку или только что замешанное тесто. Инстантные дрожжи обладают большей микробиологической чистотой, чем сухие дрожжи и даже чем прессованные. Инстантных дрожжей добавляют в тесто в 5–6 раз меньше, чем отечественных прессованных.

Необходимое количество дрожжей обычно прописано в рецепте и зависит от следующих факторов: подъёмной силы дрожжей (чем она выше, тем меньше нужно дрожжей), длительности процесса брожения (при большей продолжительности брожения требуется меньше дрожжей), способа приготовления теста (опарный требует меньше дрожжей, безопарный больше), содержания сахара и жира в тесте (чем выше, тем больше нужно дрожжей).

Нельзя смешивать соль непосредственно с дрожжами (а также добавлять её в дрожжевой раствор). Относительно высокая концентрация соли нейтрализует дрожжи. Соль добавляют в самом конце, когда в тесте уже есть все ингредиенты. Тогда её процентное содержание невелико, и дрожжам это не помешает.

Хотя на упаковке свежих дрожжей указано, что рекомендуемое количество дрожжей - 50 г на килограмм муки, лучше класть их вдвое меньше (25–30 г на килограмм). Удвоив порцию дрожжей, мы не заставим тесто подходить вдвое быстрее. Более того, это может придать изделию нежелательный привкус.

Убедитесь, что рецепт получен вами из надежного источника. Тщательно соблюдайте указанные в нем пропорции. Не добавляйте муку в тесто, даже если оно выглядит слишком сырым и вязким. Долгий и энергичный замес позволит клейковине впитать жидкость и хорошенько развиться. Большое количество воды необходимо для нормальной деятельности дрожжей. Если вы добавите муку, тесто станет более плотным и менее вкусным.

Лучше всего тесто подходит при температуре 27 градусов. При слишком высокой температуре оно приобретет горьковатый привкус.

Не следует использовать духовку или микроволновую печь, чтобы увеличить температуру брожения, искусственное форсирование этого процесса может повлиять на аромат и фактуру выпечки. Поэтому, если есть время, рекомендуется обычный, «естественный» процесс. Использование духовки или микроволновки может довести температуру в некоторых местах до 50 градусов и выше, что нанесет непоправимый вред дрожжам, а следовательно - объему и фактуре хлеба. Комнатной температуры для расстойки вполне достаточно.

Тесто должно подходить как минимум два с половиной - три часа (время деления дрожжевых клеток), чтобы общее количество дрожжей в тесте удвоилось. Да, можно увеличить скорость размножения дрожжей, но при изготовлении хлеба немаловажное значение имеют и органические смеси, образующиеся медленно и придающие готовому изделию насыщенный вкус и аромат.

Первая расстойка теста (в оптимальных условиях) должна длиться около часа, чтобы дрожжи «съели» весь запас сахаров и начали расщеплять крахмал.

Формула для перевода разного вида дрожжей по рецепту

Количество свежих дрожжей * 0,41 = количество сухих

Количество сухих * 2,42 = количество свежих

50 г свежих дрожжей ≈ 20 гр сухих (или 2 ст.л. вровень с краями) ≈ 50 г гранулированных (4 ст.л.)

Что такое дрожжи и как они работают was last modified: Март 27th, 2017 by dimabuko

То, что дрожжи - это грибы, известно, наверное, многим. А что можно сказать о дальнейшей классификации данных представителей царства? Известно, что дрожжи относятся к грибам отдела аскомицеты и базидиомицеты. Что это означает? Давайте попробуем разобраться вместе.

Дрожжи - грибы

Причем Они утратили мицелий в результате эволюционных процессов, как считают, в связи с переходом к обитанию в жидкостных субстратах, которые богаты органикой и весьма благоприятны для жизнедеятельности этих организмов. Всего дрожжей насчитывается до полутора тысяч видов. Все дрожжи - одноклеточные грибы.

Размеры

Единичные обособленные клетки этих грибов достигают до 7 мкм в диаметре, но некоторые разрастаются и до 40 мкм. Однако некоторые дрожжеподобные все же образуют на стадиях своего жизненного цикла мицелий, а в некоторых случаях - и плодовое тело. В настоящее время, например, пекарские дрожжи являются первыми эукариотами, геном которых был идентифицирован и расшифрован.

Немного из истории

Дрожжи - грибы, «одомашненные» человеком, и уже достаточно давно. Их издавна, на протяжении тысячелетий, используют для кулинарных целей: выпечки, создания условий ферментации. Уже в Древнем Египте существовали хлебопекарни и, очевидно, находили применение дрожжи. А в некоторых странах в глубокой древности, наряду с выпечкой пресного (например, маца или лаваш) набирало популярность и изготовление дрожжевого хлеба. известны были египтянам уже более шести тысяч лет тому назад, и при помощи этих организмов люди варили этот пенный напиток.

Интересно, что для новой закваски во многих хозяйствах издревле использовали остатки старой. Так, по мнению ученых, происходила селекция дрожжей, появились виды, не встречающиеся в дикой природе. И многие считают некоторые виды дрожжей продуктом исключительно (например, сорта культурных злаков: пшеницы, ржи и других).

Зимология

Так называется наука, описывающая и изучающая жизнь и деятельность этих организмов. Дрожжи относятся к грибам, их впервые была выделена в 1881 году в Дании, а в 1883 она уже была использована для производства пива. В конце 19 века создана классификация дрожжей, а в 20 веке появляются коллекции и определители известных культур. Дрожжи относятся к грибам отдела аскомицеты до середины прошлого века. Ученые пронаблюдали их обобщая как таксономическую группу Но в Японии одним из ученых индуцировано размножение и дрожжей-базидиомицетов. Таким образом, специалисты пришли к выводу, что грибы-дрожжи (фото внизу) были сформированы в процессе эволюции независимо среди этих двух отделов царства (аскомицеты и базидиомицеты). Данные подтвердило и молекулярно-биологическое исследование организмов. Они представляют собой не таксон, а, скорее всего, особую жизненную форму.

Аскомицеты и базидиомицеты

Итак, дрожжи относятся к грибам отдела аскомицеты и базидиомицеты (точнее, к двум различным отделам). Все они - подцарство высших грибов. Различить их можно по характеристикам жизненных циклов и некоторым другим признакам: парам в ДНК, наличию уреазы. Аскомицеты, или сумчатые грибы - довольно обширный отдел, включающий в себя до тридцати тысяч видов (кстати, всем известные трюфели принадлежат к этому отделу, а также сморчки и строчки). Среди всех - и дрожжи, которые считаются учеными вторично одноклеточными организмами.

Места обитания

Обычно эти организмы обитают в местах, которые богаты сахарами - субстратах на поверхности плодов и ягод, листьев. Они могут питаться продуктами жизнедеятельности растений: нектаром, выделениями, раневыми соками. Не брезгуют и мертвой фитомассой. Могут обитать и в почвенных подстилках из органики, и в природных водных массах. Некоторые дрожжи присутствуют и в кишечниках насекомых, которые питаются древесиной. Много дрожжей и на листьях, которые поражены тлей.

Применение

Некоторые виды дрожжевых культур издавна востребованы в кулинарии, изготовлении выпечки и выгонке спиртного. Квас, хлеб, пиво, вино не обходятся без этих мельчайших помощников. Все эти, известные человечеству с давних пор, дрожжи относятся к грибам отдела аскомицеты. Для производства крепкого спиртного они участвуют в перегонке на этапе брожения. Ныне некоторые культуры дрожжей применяются в широкого спектра биотехнологиях: производстве топлива и пищевых добавок и ферментов. А в науке их используют в качестве подопытных культур для исследований генетиков.

Saccharomyces cerevisiae