Дрожжи это гриб

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.

Содержание

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.

Технологии

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».

Статья «Хлебный гриб» опубликована в журнале «Популярная механика» (№11, Ноябрь 2014).

Бактерии — симбионты человека

Симбиоз, взаимовыгодное сотрудничество, — широко распространенное явление в природе, и человек на данном случае не исключение.
Бактериальные симбионты человека составляют его нормальную микрофлору. Они живут в кишечнике, на коже, на слизистых, обеспечивая либо защиту, либо участвуя в переваривании пищи и синтезировании некоторых необходимых человеку витаминов. Всего к нормальной микрофлоре человека относится около 500 видов бактерий. Например, если собрать все кишечные бактерии, то можно наполнить кофейную чашку. В ходе последних исследований американские ученые обнаружили еще одну важную роль бактерий-симбионтов — участие в уничтожении вирусов (по данным журнала Immunity) .
Каждый из нас живет с очень большим числом бактерий-симбионтов, к сожалению, иногда эти бактерии из полезных превращаются в опасных. Раньше считалось, что дело в ослабевающей иммунной системе, однако согласно новой гипотезе «бунтующего микробиома», предложенной учеными из Венгрии и Германии (Rozsa et al., 2015 / Biology Direct), популяции бактерий больных или пожилых людей отличаются по своим свойствам от тех, что живут в здоровых и молодых людях. Молекулы, выделяемые организмом во время стресса, вирусной или инфекционной атаки (болезни) или возрастных
процессов, изменяют функциональную активность бактерий: из дружественных они становятся враждебными и опасными. То есть одни и те же микробы не являются однозначно хорошими или плохими: в одних условиях они обращаются с хозяином весьма бережно, а в других — могут стимулировать развитие болезни, если посчитают это более выигрышной стратегией.
Например, в желудке человека живет бактерия Helicobacter pylori и в начале жизни она даже может помогать, регулируя кислотность, но с возрастом присутствие этой бактерии увеличивает риск развития рака желудка, а также может стать причиной различных заболеваний желудочно-кишечного тракта.
Очень важно следить за своим здоровьем, правильно питаться, заниматься спортом радоваться жизни, тем самым находиться в гармонии, в том числе и внутри своего организма!

  • Авторы
  • Научный руководитель
  • Файлы
  • Литература

Ланец В.И. 1 1 г. Крымск, Краснодарский край, МБОУ «СОШ № 1», 6 «А» класс Ткаченко И.Е. (Крымск, МБОУ «СОШ № 1») 5881 KB 1. http://biofile.ru/bio/6178.html. 2. http://fb.ru/article/158772/drojji—eto-polza-vred-i-sostav-drojjey-retsept-domashnih-drojjey. 3. http://inmoment.ru/beauty/health/yeast. 4. http://vinobio.narod.ru/1–1–1.html. 5. http://www.7dach.ru/Exspert/10–naturalnyh-udobreniy-dlya-domashnih-cvetov-4529.html.

Общеизвестная поговорка «растет, как на дрожжах» совершенно оправдана свойствами данного продукта. «Тесто поднимается – хозяйка радуется». Данную работу я решила посвятить удивительному объекту живой природы – дрожжам. Так что же это за продукт?

Много веков человек использовал эти организмы в своих целях, даже не зная, что это – живые существа. И лишь несколько веков назад великий ученый Левенгук с помощью микроскопа увидел их.

В природе нашей планеты много загадок, и, конечно, жизнь на Земле сложна и разнообразна. Мне стало интересно, почему дрожжи, так часто встречающиеся в хозяйстве, заслужили внимание многих ученых. Что особенного в этих организмах?

Актуальность. Вклад дрожжей в развитие биологических наук огромен. Дрожжи – прекрасная модель для изучения многих процессов и явлений. На дрожжевых объектах выполнены первые исследования по радиобиологии, сделаны цитологические и генетические открытия (цитоплазматическая наследственность, генетическая самостоятельность митохондрий и др.), имеющие общебиологическое значение.

Объект исследования: дрожжи.

Предмет исследования: свойства дрожжей.

Цель работы – изучить особенности строения и жизнедеятельности дрожжевых грибов; выявить условия развития дрожжевых грибов; выяснить влияние на живой организм; определить роль дрожжевых грибов в природе и практическое значение для человека.

Задачи исследования:

1. Выяснить особенности дрожжей, как представителей царства грибов.

2. Изучить строение и жизнедеятельность дрожжей;

3. Понаблюдать, как дрожжи действуют в различных условиях.

4. Определить пользу и вред дрожжевых грибов.

5. Ознакомиться с применением.

6. Экспериментально определить то, что дрожжи влияют на рост объектов живой природы.

Гипотеза: Возможно, дрожжи – живые микроорганизмы, которые могут находиться в спящем или активном состоянии и оказывать влияние на рост других объектов живой природы.

Методы исследования:

1. Изучение медицинской и природоведческой литературы по данной теме.

2. Прямые и косвенные наблюдения.

3. Эксперимент.

4. Анализ полученных сведений.

5. Обработка данных

6. Обобщение

Удивительные микроорганизмы

Немного из истории

Русское слово «дрожжи» имеет корень «дрож», который восходит к праславянскому «*drozdzi», производному от звукоподражательного глагола «*drozgati» «давить», «месить». Именно слово «дрожь» (от «дрожать») точно характеризует процессы, происходящие при брожении посредством дрожжей.

Дрожжи, вероятно, одни из наиболее древних «домашних организмов». Тысячи лет люди использовали их для ферментации и выпечки. Археологи нашли среди руин древнеегипетских городов жернова и пекарни, а также изображение пекарей и пивоваров.

Уже в ХХ веке до нашей эры человек сумел «приручить» дрожжи, даже не зная об их существовании. Дрожжи работали на человека, производя различные бодрящие напитки, содержащие этиловый спирт. Напиток, напоминающий современное пиво («буза»), был известен уже в Древнем Египте. Там же возник способ приготовления хлеба из кислого дрожжевого теста. Это стало ясно после того, как в раскопках храма и гробниц фараона Эхнатона и его супруги – легендарной Нефертити, живших во второй половине XIV века до нашей эры, археологи натолкнулись на скопление форм для выпечки хлеба и кувшинов для пивоварения. В Китае уже в Х веке до нашей эры умели отгонять спирт из дрожжевой бражки для получения крепких спиртных напитков. Европейцы пристрастились к спиртному несколько позже: производство виски началось в Ирландии в ХI веке, а в ХIII веке в Европе широко распространилось пивоварение. Венцом этого периода можно считать первое описание дрожжей, которые в 1680 г. увидел в капле бродящего пива под микроскопом голландец Антонии Ван Левенгук. Его рисунки до сих пор поражают точностью изображения дрожжевой клетки. После этого ничего нового о дрожжах не появлялось целых 150 лет.

Второй период занимает весь ХIХ век, начиная с 30-х годов . Это период зарождения научных знаний о дрожжах, когда были сделаны первые научные описания дрожжей (Каньяр де Латур во Франции, Теодор Шванн и Фридрих Кютцинг в Германии), способов их размножения, спорообразования, жизненных циклов. Именно в этот период дрожжи были названы сахарными грибами – Saccharomyces. Важнейшим событием этого периода было исследование Луи Пастером в 1860–1876 гг. спиртового брожения и доказательство его биохимической природы. В 1881 г. Эмилем Хансеном в Дании были впервые получены чистые культуры дрожжей. Использование чистых культур преобразило виноделие и пивоварение, превратив их из вида искусства в крупную отрасль промышленности. Исследования братьев Бюхнер в Германии (1890–е гг.) по сбраживанию сахара бесклеточными экстрактами дрожжей положили начало развитию энзимологии и биохимии. В самом конце ХIХ в. Хансеном и Клекером в Дании была создана первая классификация дрожжей.

Третий период охватывает XX век. Он характеризуется дифференциацией научных направлений в области изучения дрожжей. В первой четверти прошлого века создается эволюционно-филогенетическое направление в систематике дрожжей (А. Гийермон во Франции, 1909–28 гг.), организуется первая коллекция дрожжевых культур. С 1931 г. началось издание серии определителей дрожжей в Дельфте (Голландия). В 1954 г. вышел первый отечественный определитель дрожжей В.И. Кудрявцева. Вторая половина XX в. отличается еще большей дифференциацией разделов зимологии, выделением новых направлений. Существенно изменились представления о разнообразии дрожжей и подходы к их классификации. Неуклонно растет число известных видов дрожжевых грибов, периодически издаются определители, среди которых мировую известность получила серия определителей голландской школы – крупных сводок с описанием всех известных видов дрожжей.

Таким образом, наука о дрожжах – зимология, проделав более чем полуторавековой путь, продолжает интенсивно развиваться и в XXI веке.

Морфология дрожжевой клетки

Дрожжи – это великолепный источник белка и превосходный источник натуральных витаминов группы В, один из богатейших источников органического железа, минеральных веществ, микроэлементов и аминокислот.

Согласно классификации, дрожжи относятся к микроскопическим грибам царства Mycota. Они представляют собой одноклеточные неподвижные микроорганизмы небольшого размера – 10–15 мкм (см. рис. 1). Несмотря на внешнее сходство дрожжей с крупными видами бактерий, к грибам их относят благодаря своей ультраструктуре клеток и методам размножения.

Рис. 1. Вид дрожжей

Часто в природных условиях дрожжи встречаются на субстратах, богатых углеводами и сахарами (см. рис. 2). Поэтому их можно увидеть на поверхности плодов и листьев, ягод и фруктов, в нектаре цветов и др. Дрожжевые организмы родов Candida или Pichia часто выявляют в среде кишечника человека и многих животных.

Рис. 2. Место обитания дрожжей

Дрожжевые клетки имеют разную форму: эллипсов, овалов, палочек, шаров (см. рис. 3). 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.

Рис. 3. Формы дрожжевых клеток

Дрожжевая клетка состоит из клеточной мембраны и цитоплазмы, внутри которой расположены органоиды (ядро, митохондрии, рибосомы, вакуоль) и запасные питательные вещества (см. рис. 4).

Рис. 4. Строение дрожжевой клетки

В своем составе дрожжи содержат значительное количество ценного и полезного белка, который очень легко усваивается и переваривается. Помимо этого, дрожжи, особенно пивные, богаты углеводами – их количество может достигать тридцати процентов. Присутствуют в них также и полезные минералы – магний, цинк, кальций, марганец и железо.

Роль дрожжей в природе и жизни человека

Дрожжи на страже здоровья

Дрожжи – замечательный ингредиент, который помогает сохранить или восстановить здоровье и красоту естественным путем.

В течение многих десятилетий дрожжи оставались в центре внимания исследователей, которые единогласно признают необыкновенные питательные качества и терапевтические свойства этого грибка. И все благодаря уникальному биохимическому составу этих организмов. Для человека они служат источником аминокислот, минералов, витаминов, ферментов и многих других полезных веществ, необходимых для роста, правильного метаболизма и укрепления иммунной системы. Помимо этого, дрожжи – превосходный источник растительных протеинов, что делает их важным компонентом вегетарианских блюд. Эти элементы крайне важны для бесперебойного функционирования организма. Они одинаково важны для человека, животного и даже растений.

Полезные свойства:

• пивные дрожжи содержат в себе много витаминов и минералов, в том числе цинк, хром, железо, магний, фолиевую кислоту, биотин и В-витамины;

• укрепляют иммунитет;

• нормализируют сахар в крови;

• способствуют развитию полезных бактерий в организме;

• дрожжи Torula – источник хрома, селена, аминокислот и витаминов В.

То, что дрожжи действенный компонент во многих средствах для красоты, известно давно. Но не многие знают, что косметику на дрожжах легко приготовить самостоятельно. Не знаете, как это сделать? Читайте приложение 2.

Неприятный побочный эффект от приема дрожжей может состоять в том, что они питают не только полезные бактерии, но и вредоносные, такие как Candida, вызывающие астму, подагру и другие болезни. С обострением или возникновением кандидоза важно на период лечения исключить из рациона всю дрожжевую пищу.

Обычно эти микроорганизмы хорошо переносятся человеком, но бывают люди непереносимостью. Это лица, страдающие аллергией на все виды грибков и плесень.

Кормовые дрожжи и их влияние на животных в сельском хозяйстве

Современное производство животноводческой и птицеводческой продукции уделяет особое внимание кормовым рационам. Корма растительного и животного происхождения содержат необходимые питательные вещества в недостаточном количестве. Поэтому роль кормовых дрожжей как белково-витаминно-минеральной добавки в настоящее время имеет особо важную роль для сельскохозяйственных предприятий.

Жизнедеятельность животных неразрывно связана с образованием и распадом протеина в организме. Среди питательных веществ протеин занимает одно из основных мест. С одной стороны, он необходимый компонент обменных процессов и, с другой, предшественник в образовании белков тела и продукции (молоко, шерсть, яйца и т.д.). Для того, чтобы образовать протеин своего тела, животное должно получать необходимое количество протеина в составе пищи.

Кормовые дрожжи получают из чистых дрожжевых культур, выращиваемых на гидролизатах отходов спиртовой, сахарной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности. Дрожжи – богатый источник витаминов группы В. По их содержанию дрожжи превосходят все белковые корма, в том числе и корма животного происхождения. Однако, в отличие от последних, в дрожжах отсутствует витамин В12. Эту особенность дрожжей следует учитывать, особенно при использовании их в комбикормах и кормосмесях, состоящих только из растительных компонентов.

Практическая часть

Мои наблюдения. Опыты

Чтобы изучить свойства дрожжей, на которых основано их применение, я решила провести несколько опытов.

В первую очередь мне захотелось проверить, действительно ли дрожжи выделяют углекислый газ в определенных условиях.

Опыт 1.

Сухие дрожжи похожи на маленькие безжизненные шарики. Но это лишь до тех пор, пока не оживут миллионы крохотных микробов, которые дремлют в холодном и сухом виде. Из литературных источников я узнала, что для активации дрожжей необходимы сахар и теплая жидкость.

Для своего опыта я взяла полстакана обычной теплой кипяченой воды, добавила три чайных ложки сухих дрожжей и одну чайную ложку сахара, всё перемешала. Дрожжевую смесь перелила в бутылку и натянула на её горлышко воздушный шарик. Поставила бутылку в миску с тёплой водой и стала наблюдать, что произойдёт?

Когда дрожжи «ожили» и начали «есть» сахар, смесь наполнилась пузырьками углекислого газа. Пузырьки стали лопаться, а газ надувать шарик (см. рис. 5–9).

Рис. 5. Сахар, теплая вода и дрожжи, необходимые для опыта.

Рис. 6. Выделение углекислого газа

Рис. 7. Выделение углекислого газа

Рис. 8. Выделение углекислого газа

Рис. 9. Выделение углекислого газа

Вывод: дрожжи, питаясь сахаром, выделяют в процессе своей работы углекислый газ.

Опыт 2.

Для следующего опыта, с помощью которого я хотела узнать, какие условия необходимы для выделения углекислого газа, мне понадобились два стакана, сухие дрожжи, сахар, теплая вода и спички.

В стакане №1 (экспериментальный) я, как и в первом опыте, приготовила смесь из дрожжей, воды и сахара.

В стакан №2 (контрольный) я налила воду и дрожжи, без сахара. Стаканы прикрыла. Через полчаса в каждый стакан поместила горящую спичку. В стакане №2 она продолжала гореть, а в №1 погасла, так как там скопился углекислый газ (см. рис. 10–13).

Рис. 10. Выделение углекислого газа

Рис. 11. Выделение углекислого газа

Рис. 12. Выделение углекислого газа

Рис. 13. Выделение углекислого газа

Вывод: дрожжи, питаясь сахаром, выделяют в процессе своей работы углекислый газ.

Далее я решила проверить, действительно ли влияет температурный режим на активность дрожжевых грибов. Правда ли, что быстрее будут «работать» дрожжи в тепле.

Опыт 3.

Для опыта я взяла следующие продукты: прессованные дрожжи, вода, мука, сахар, яйцо и соль.

Замесила тесто и разложила его в две вазочки. Для дальнейшего наблюдения я обозначила их – образец №1 и образец №2 (см. рис. 14).

Одну вазочку я поставила в прохладное место (№2), а другую в тёплое (№1). Через 30 минут сравнила образцы и увидела разницу. В тёплом месте брожение происходило быстрее (см. рис. 15).

Вывод: дрожжи чувствительны к температуре окружающей среды. Скорость их размножения уменьшается в ответ на понижение температуры.

Дрожжи – это грибковые микроорганизмы. Углекислый газ – это продукт их жизнедеятельности, а сахар (сладкая вода) является для них питательной средой.

Рис. 14. Образцы для опыта

Рис. 15. Результаты брожения в разных температурных условиях

Опыт 4.

Я заинтересовалась вопросом о том, есть ли разница в дрожжах? Будут ли с одинаковой скоростью «оживать» сухие и прессованные дрожжи? Для этого я взяла по 1 стакану теплой воды, по 0,5 стакана муки и по 1 чайной ложечке дрожжей (сухих и прессованных). Все тщательно перемешала и поместила две массы в теплое место.

Спустя 30 минут я проверила наличие пенной шапки. Визуально определила, в каком из образцов пенная шапка из пузырьков больше и занесла полученные данные в таблицу.

Наименование вида дрожжей

Результат

Дрожжи прессованные

Пенная шапка ярко выражена

Дрожжи сухие

Пенная шапка слабо выражена

Вывод: при одинаковых условиях, в которых я выдержала опару, более активное выделение углекислого газа происходило в 1 образце (дрожжи прессованные), что свидетельствует о том, что активность дрожжей все-таки зависит от их культуры.

Опыт 5.

Из получившегося в опыте 3 теста я решила испечь булочки. Для этого миску с тестом я поместила в теплое место. Тут-то и началась работа дрожжей, точнее – дрожжевых грибков. Они, попав в благоприятные для их развития условия, начали размножаться. Питаются грибки крахмалом, содержащимся в муке, и сахаром. При этом выделяется углекислый газ, спирт и ряд органических соединений – происходит процесс брожения. Образующиеся пузырьки углекислого газа создают в тесте поры, разрыхляющие тесто. Чем больше этих пор, тем сильнее увеличивается объем теста, тем быстрее оно поднимается.

Однако процесс брожения замедляется при избытке углекислого газа. Поэтому я тесто осторожно перемешивала. При этом излишки углекислого газа из теста выходили, но зато оно обогащалось кислородом, что стимулирует развитие дрожжевых грибков.

После очередного подъема теста, я раскатала булочки. Затем поднявшиеся булочки я поставила в нагретую духовку. В жаркой атмосфере клейковина подсыхает, упругость ее снижается. И каждый пузырек углекислого газа разрывает свою оболочку и выходит на свободу. А поры остаются и выпекающиеся булочки получаются рыхлыми, пористыми, воздушными – такими, какими мы их любим (см. рис. 16–19).

Рис. 16

Рис. 17

Рис. 18

Рис. 19

Я выяснила, «какую работу» выполняют дрожжи и поняла, что они могут обеспечить подъем теста, поэтому изделия из дрожжевого теста имеют совершенно другой вкус и вид, обладая пышностью и воздушностью.

Опыт 6.

Проводя свое исследование, я поняла, что данная работа актуальна на сегодняшний день, так как многие люди являются цветоводами. Все стараются использовать больше органических удобрений и меньше прибегать к химии. А иногда в качестве удобрения используют достаточно неожиданные продукты, результат действия которых не заставляет себя долго ждать. Таким «неожиданным» продуктам являются пекарские дрожжи.

Мой эксперимент, доказывающий, что дрожжи являются средством для быстрого роста, начался с подготовки дрожжевой подкормки. Сначала я сделала дрожжевой раствор: сухие дрожжи развела в теплой воде в соотношении 2,0 г. на 2,0 л, потом добавила 0,5 столовой ложки сахара и дала постоять раствору около 30 минут. После этого раствор разбавила 12,0 л. воды.

Далее начался сам эксперимент. В своем опыте я использовала свои комнатные растения. Полила я их дважды с интервалом в 3 недели (см. рис. 20, 21).

Рис. 20. Эксперимент

Рис. 21. После полива дрожжевым раствором

Результат был заметен уже на шестой день. Мой цветок начал усиленно расти, а через три недели стал зацветать. Злоупотреблять подкормками нельзя. Достаточно полить один-два раза с интервалом в 3–4 недели слабым раствором.

Вывод: дрожжи являются средством для быстрого роста других объектов живой природы.

В заключение своего исследования я решила провести анкетирование своих одноклассников, чтобы узнать, насколько хорошо знакомы ребята с дрожжевыми грибами. В результате выяснила, что не все знают, что дрожжи – это одноклеточные грибы. Образец анкеты в приложении 1.

Заключение

В ходе исследовательской работы, я узнала много интересного о дрожжах. Оказывается, некоторые их виды с давних пор используются человеком при приготовлении хлеба, пива, вина, кваса и др. Полезные физиологические свойства дрожжей позволяют использовать их в медицине и сельском хозяйстве.

Мне удалось провести несколько экспериментов, доказывающих условия, необходимые для жизни, роста, размножения данных микроорганизмов.

Я узнала, что дрожжи, на самом деле, являются хорошим и недорогим средством для роста объектов живой природы. Таким образом, их можно считать «гормоном» роста. И тот факт, что фраза «Расти как на дрожжах» имеет смысл. Поставленная мною цель была достигнута полностью, все задачи решены.

Я считаю, что моя исследовательская работа будет интересна для людей, занимающихся земледелием, так как дрожжевым раствором можно подкармливать абсолютно любые растения: овощи, цветы, плодово-ягодные и культурные растения. Но надо соблюдать некоторые условия, так как в процессе брожения дрожжи поглощают много калия.

Работая над этим исследованием, я прочитала много интересных статей об этих организмах. Благодаря своей работе я нашла полезную информацию о распространении дрожжей, что, несомненно, пригодится в жизни. Наука о дрожжах еще очень молодая и она продолжает развиваться. Дрожжи не относятся к числу организмов, полностью изученных: в их биологии есть нераскрытые тайны. Я надеюсь, что моя работа не останется незамеченной и поможет другим ученикам узнать больше о таких интересных и таинственных организмах.

Приложение 1

АНКЕТА

1. Что такое дрожжи?

грибы

• бактерии

• растения

• животные

2. Как думаешь, что означает фраза «Расти, как на дрожжах»?

• быстро выздороветь

• быстро увеличить рост

3. Из какого количества клеток состоят дрожжи?

• одна

• множество

• две

4. Как считаешь, что лучше для активации дрожжей?

• тепло

• прохлада

• мороз

5. Как ты думаешь, есть ли польза от дрожжей в медицине?

• да

• они только вредят здоровью

• да, но есть ограничения

6. По твоему, дрожжи могут помочь расти другому объекту живой природы?

• да

• никогда

• не знаю

Правильный ответ обведи кружочком. Спасибо.

Приложение 2

Домашняя дрожжевая косметика

То, что дрожжи действенный компонент во многих средствах для красоты, известно давно. Но не многие знают, что косметику на дрожжах легко приготовить самостоятельно. Не знаете, как это сделать?

Дрожжевая маска для тела

Пакетик сухих дрожжей развести в сливках и добавить в смесь 4 столовые ложки меда. Оставить на 20 минут. Наносить на тело и оставлять на 15–20 минут. Смывать теплой водой. Такая маска улучшает кровообращение, стягивает поры, делает кожу упругой и гладкой.

Средство для волос

В стакане кефира развести столовую ложку пивных дрожжей. Настоять смесь в теплом месте на протяжении нескольких часов. Наносить на волосы и держать около получаса. Такая маска избавит от перхоти.

Дрожжи для лица

Примерно чайную ложку пивных дрожжей развести в небольшом количестве кефира. После того, как смесь немного настоится в теплом месте, и приобретет консистенцию жиденькой сметаны, наносить на кожу лица и держать примерно 20 минут. Это средство избавляет от прыщей, улучшает цвет лица, подходит для жирной кожи.

Библиографическая ссылка

Ланец В.И. ДРОЖЖИ – УДИВИТЕЛЬНЫЕ ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ ГРИБЫ // Старт в науке. – 2017. – № 6-1. – С. 13-21;

6 признаков того, что ваш организм убивает грибок КАНДИДА! Избавься от него натуральным способом

Кандида — это грибок, который обычно живет безвредно в небольших количествах в организме людей, чтобы помочь пищеварению и усвоению питательных веществ, но когда его слишком много, он может разрушить стенки кишечника и попадает в кровоток.

Затем он выпускает токсичные побочные продукты в организм, вызывая нечто, известное как синдром негерметичных кишек, одной из основных причин заболевания и дисфункции, что составляет, по крайней мере, 50% хронических жалоб, которые были подтверждены в лабораторных тестах.

Если иммунная система не функционирует должным образом, кандидоз инфекция может даже мигрировать в другие участки тела, в том числе кровь, мембраны вокруг мозга и мембраны сердечной мышцы.

Большую часть времени здоровые бактерии в кишечнике способны поддерживать уровень кандида под контролем. Есть определенные факторы, которые могут заставить их количество выйти из-под контроля, в том числе потребление много алкоголя, диета с высоким содержанием сахара и рафинированных углеводов, большого стресса и приём антибиотиков, которые убивают слишком много «хороших» бактерий, или приём оральные контрацептивов в сочетании с некоторыми другими факторами.

Кандида гипертрофия — диагноз, который очень трудно диагностировать, так как он стремится представить себя по-разному в организме разных людей, но есть определенные признаки того, что вы столкнулись с чрезмерно быстрым ростом количества кандиды.

1. Истощение и усталость
Одним из наиболее распространенных признаков кандидозного дисбаланса — это чувство усталости и переутомления большую часть времени. Если это вы чувствуете, независимо от того, сколько часов вы спите, необходимо обратиться за врачебной консультацией.

2. Пищеварительные проблемы
Стойкие кишечные проблемы, такие как вздутие живота, газы, запор, спазмы желудка или диарея явные признаки того, что что-то происходит в пищеварительном тракте. Одной из причин может быть недостаточный уровень полезных бактерий, которые могут быть результатом колоний кандиды. После того, как кандидоз инфекция была устранена, пациенты испытывают значительное облегчение и избавление от хронических кишечных проблем.

3. Перепады настроения, раздражительность и другие расстройства настроения
Резкие перепады настроения, раздражительность, депрессия, СДВГ, тревоги и панические атаки — также могут быть симптомами боьшого количества кандиды.

Кандидоз может повлиять на нервную систему. Это потому, что значительная часть производства гормонов в организме происходит прямо в желудочно-кишечном тракте. На самом деле, около 90 до 95% серотонина, гармона «хорошего настроения» , производится здесь. Когда уровни кандидоза выходят из-под контроля, они подавляют выработку важных нейромедиаторов, как серотонин — и, без достаточного количества серотонина, тревоги, депрессии и других психические расстройства часто происходят. Побочным веществом кандидоза является ацетальдегид, который также реагирует с нейромедиатором дофамина, который может привести к чувству растерянности, неспособности сконцентрироваться, депрессии и тревоги.

4. Повторяющиеся инфекции мочеполовых путей
Часто, когда человек испытывает повторяющиеся инфекции мочевых путей или вагинальные , кандидоз находится в корне проблемы. Многие люди не понимают, что кандидоз может также передается половым путем, а значит, вы можете распространять его вами и вашим партнером. Частые вагинальные инфекции, инфекции мочевыводящих путей, ректального или вагинального зуда может указать на кандидоз. У женщин признаки молочницы влагалища включают толстые, белые выделения, а также зуд и другие раздражение влагалища. Жжение при мочеиспускании или боли при половом акте могут также произойти.

5. Синусит
Синуситы являются общими, и могут быть вызваны многими разными вещами, а это значит, как и со многими другими симптомами кандидоза, это может быть стимулирующим, чтобы точно определить корень причины. Исследование, проведенное в клинике Mayo посмотрел на группу 210 хронических больных синуситом, собирая слизь из носовой полости каждого участника, и испытали каждый образец для грибков и бактерий.

Исследователи обнаружили поразительный результат — 96% имели грибки в их слизи. Кандида поражает пазухи в ряде направлений, в том числе повышенной заложенности носа, сезонной аллергии, насморка и даже вообще, гриппоподобные симптомы. Они пришли к выводу, что все эти симптомы вызваны реакцией организма на патогенные грибы, которые вызвали иммунный ответ, который привел к синуситу, воспалению и раздражению.

6. Гормональный дисбаланс
Кандида также может привести к гормональному дисбалансу. Когда происходит кандидоз разрастание, в результате чего дрожжи распространяются еще дальше, за пределы желудочно-кишечного тракта. В качестве одного из побочных продуктов кандида фактически имитирует эстроген, что может привести к серьезным гормональным дисбалансом. Инфекция может даже вызвать PMS, раннюю менопаузу, эндометриоз и неспособность похудеть.

Если вы столкнулись с какой-либо из этих симптомов , вполне вероятно, что кандидоз является причиной ваших проблем со здоровьем.

Устранение проблемы:
Хорошая новость заключается в том, что существуют естественные способы лечения. Чтобы быть успешным в выздоровлении, вы должны остановить разрастание грибов кандиды.

Устраните причины, которые способствуют росту кандида.

Ваш первый шаг, чтобы устранить все, что вносит свой вклад в чрезмерно быстрый рост кандиды. Это включает в себя сахар, алкоголь, рафинированные углеводы и молоко (молоко сахара лактозы, который имеет тенденцию способствовать разрастание дрожжей). Избегайте сахара в его простых формах, как конфеты, десерты,а также алкоголь. Это потому, что кандида процветает на сахаре, и она также нуждается в более кислой среде, чтобы выжить. Продукты с высоким содержанием сахара, в том числе переработанной и рафинированной пищи,такой как фаст-фуд, упакованные хлебобулочные изделия, печенье и крекеры, все это создает идеальный дом для кандида.

Заменить «плохие» продукты на более здоровые. Замените все на продукты с большим количеством сложных углеводов, таких как органические фрукты и овощи (морковь, капуста, шпинат и сладкий картофельи т.д), бобы и зерна. Также кормите ваше тело продуктами, которые имеют здоровые жиры и с высоким содержанием белка, как пойманных лососей, семяна конопли и здоровые пищевые масла. Это поможет предотвратить рост кандиды , в конечном счете, заставляя их отмирать.

Возьмите противогрибковые травы, чтобы помочь убить кандиды. Некоторые из лучших включают экстракт оливковых листьев , экстракт семян грейпфрута, берберин, орегано масло и чеснок. Чеснок хорошо известен мощным противогрибковым агентом — на самом деле, кандидоз не может выжить, если чеснок присутствует, что означает, используя чеснок последовательно является ключевым фактором для эффективности. Добавьте его в ваше регулярное питание, или по крайней мере один или два раза в день.

В дополнение к противогрибковым травам, включают кисломолочные продукты в рацион, например, кефир, чтобы помочь убить кандиды. Неподслащенный клюквенный сок также помогает, поскольку это создает среду, которая делает его трудную для кандидыь. Приготовление пищи с кокосовым маслом может также помочь бороться с кандидозом, благодаря своим мощным антимикробным свойствам. Сочетание каприловой кислоты и лауриновой кислоты в этом масле помогает устранить вредные кандиды, как для местного применения так и для приема внутрь, поэтому постарайтесь использовать его как часть вашего ежедневного ухода за кожей.

Возьмите расторопшу для поддержки функции печени. Если у вас есть кандидоз , это необходимо, чтобы обеспечить вашей печени функционировать в лучшем виде. Это потому, что этот орган является фильтром организма, и, когда вы устраните кандиды, она должна функционировать оптимально, чтобы помочь организму избавиться от избытка дрожжей. Кандида может повредить печень, что делает это еще более важным, чтобы дать этому органу поддержку.

Расторопша помогает очистить печень от лекарств,таких как оральные контрацептивы, антибиотики и многие другие), а также от продуктов загрязнения окружающей среды, тяжелых металлов и остатков от лучевой терапии и химиотерапии.

Следуя этим советам, вы можете помочь вашему организму восстановиться при создании среды, в которой кандидоза не в состоянии процветать.

Дрожжевые грибы

Дрожжевые грибы Клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae под микроскопом.

Дрожжи — внетаксономическая группа одноклеточных грибов, утративших мицелиальное строение в связи с переходом к обитанию в жидких и полужидких, богатых органическими веществами субстратах. Объединяет около 1500 видов, относящихся к аскомицетам и базидиомицетам.

Общие сведения

Границы группы очерчены нечётко: многие грибы, способные вегетативно размножаться в одноклеточной форме и идентифицируемые поэтому как дрожжи, на других стадиях жизненного цикла образуют развитый мицелий, а в ряде случаев и макроскопические плодовые тела. Раньше такие грибы выделяли в особую группу дрожжеподобных, но сейчас их все обычно рассматривают вместе с дрожжами. Исследования 18S рРНК показали близкое родство с типичными дрожжами видов, способных к росту только в виде мицелия.

Размеры дрожжевых клеток обычно составляют 3—7 мкм в диаметре. Есть данные, что некоторые виды способны вырастать до 40 мкм.

Дрожжи имеют большое практическое значение, особенно пекарские или пивные дрожжи (Saccharomyces cerevisiae). Некоторые виды являются факультативными и условными патогенами. К настоящему времени полностью расшифрован геном дрожжей Saccharomyces cerevisiae (они стали первыми эукариотами, чей геном был полностью секвенирован) и Schizosaccharomyces pombe.

История

Русское слово «дрожжи» имеет общий корень со словами «дрожь», «дрожать», которые применялись при описании вспенивания жидкости, зачастую сопровождающего брожение, осуществляемое дрожжами. Английское слово «yeast» (дрожжи) происходит от староанглийского «gist», «gyst», что означает «пена, кипеть, выделять газ».

Дрожжи, вероятно, одни из наиболее древних «домашних организмов». Тысячи лет люди использовали их для ферментации и выпечки. Археологи нашли среди руин древнеегипетских городов жернова и пекарни, а также изображение пекарей и пивоваров. Предполагается, что пиво египтяне начали варить за 6000 лет до н. э., а к 1200 году до н. э. овладели технологией выпечки дрожжевого хлеба наряду с выпечкой пресного. Для начала сбраживания нового субстрата люди использовали остатки старого. В результате в различных хозяйствах столетиями происходила селекция дрожжей и сформировались новые физиологические расы, не встречающиеся в природе, многие из которых даже изначально были описаны как отдельные виды. Они являются такими же продуктами человеческой деятельности, как сорта культурных растений.

Луи Пастер — учёный, установивший роль дрожжей в спиртовом брожении

В 1680 году голландский натуралист Антони ван Левенгук впервые увидел дрожжи в оптический микроскоп, однако не распознал в них из-за отсутствия движения живых организмов . И лишь в 1857 году французский микробиолог Луи Пастер в работе «Mémoire sur la fermentation alcoholique» доказал, что спиртовое брожение — не просто химическая реакция, как считалось ранее, а биологический процесс, производимый дрожжами.

В 1881 году Эмиль Христиан Хансен, работник лаборатории датской компании 1883 году впервые использовал её для получения пива вместо нестабильных заквасок. В конце XIX века при его участии создаётся первая классификация дрожжей, в начале XX века появляются определители и коллекции дрожжевых культур. Во второй половине века наука о дрожжах (зимология) помимо практических вопросов начинает уделять внимание экологии дрожжей в природе, цитологии, генетике.

До середины XX века учёные наблюдали только половой цикл аскомицетных дрожжей и рассматривали их всех как обособленную таксономическую группу сумчатых грибов. Японскому микологу Исао Банно в 1969 году удалось индуцировать половой цикл размножения у Rhodotorula glutinis, которая является базидиомицетом. Современные молекулярно-биологические исследования показали, что дрожжи сформировались независимо среди аскомицетных и базидиомицетных грибов и представляют собой не единый таксон, а скорее жизненную форму.

24 апреля 1996 года года было объявлено, что Saccharomyces cerevisiae стал первым эукариотическим организмом, чей геном (12 млн пар оснований) был полностью секвенирован. Секвенирование заняло 7 лет, и в нём принимали участие более 100 лабораторий. Следующим дрожжевым организмом и шестым эукариотом с полностью расшифрованным геномом в 2002 году стал Schizosaccharomyces pombe с 13,8 млн пар оснований.

Аскомицетные и базидиомицетные дрожжи

Различить дрожжи, принадлежащие к разным отделам грибов можно как по характеристикам их жизненного цикла, так и без его наблюдения по признакам аффинитета. К ним относится: синтез каротиноидов (встречается только у базидиомицетных дрожжей), тип убихинонов (с 5—7 изопреноидными остатками у аскомицетных и с 8—10 у базидиомицетных, хотя есть исключения), тип почкования (см. раздел Жизненный цикл), содержание ГЦ пар в ДНК (26—48 % у аскомицетных, 44—70 % у базидиомицетных), наличие уреазы (характерна за несколькими исключениями только базидиомицетным) и др.

Типичное разделение

Аскомицеты

  • Saccharomycotina
  • Taphrinomycotina
    • Schizosaccharomycetes

Базидиомицеты

  • Urediniomycetes
    • Sporidiales

Особенности метаболизма

Дрожжи являются хемоорганогетеротрофами и используют органические соединения как для получения энергии, так и в качестве источника углерода. Им необходим кислород для дыхания, однако при его отстутствии многие виды способны получать энергию за счёт брожения с выделением спиртов (факультативные анаэробы). В отличие от бактерий, среди дрожжей нет облигатных анаэробов, гибнущих при наличии кислорода в среде. При пропускании воздуха через сбраживаемый субстрат дрожжи прекращают брожение и начинают дышать (поскольку этот процесс эффективнее), потребляя кислород и выделяя углекислый газ. Это ускоряет рост дрожжевых клеток (эффект Пастера). Однако даже при доступе кислорода в случае высокого содержания глюкозы в среде дрожжи начинают её сбраживать (эффект Кребтри).

Дрожжи достаточно требовательны к условиям питания. В анаэробных условиях дрожжи могут использовать в качестве источника энергии только углеводы, причём в основном гексозы и построенные из них олигосахариды. Некоторые виды (Pichia stipitis, Pachysolen tannophilus) усваивают и пентозы, например, ксилозу. Schwanniomyces occidentalis и Saccharomycopsis fibuliger способны сбраживать крахмал, Kluyveromyces fragilis — инулин. В аэробных условиях круг усваиваемых субстратов шире: помимо углеводов также жиры, углеводороды, ароматические и одноуглеродные соединения, спирты, органические кислоты. Гораздо больше видов способно использовать пентозы в аэробных условиях. Тем не менее, сложные соединения (лигнин, целлюлоза) для дрожжей недоступны.

Источниками азота для всех дрожжей могут быть соли аммония, примерно половина видов имеет нитратредуктазу и может усваивать нитраты. Пути усвоения мочевины различны у аскомицетовых и базидиомицетовых дрожжей. Аскомицетовые сначала карбоксилируют её, затем гидролизуют, базидиомицетовые — сразу гидролизуют уреазой.

Для практического применения важны продукты вторичного метаболизма дрожжей, выделяемые в малых количествах в среду: сивушные масла, ацетоин (ацетилметилкарбинол), диацетил, масляный альдегид, изоамиловый спирт, диметилсульфид и др. Именно от них зависят органолептические свойства полученных с помощью дрожжей продуктов.

Распространение

Местообитания дрожжей связаны преимущественно с богатыми сахарами субстратами: поверхностью плодов и листьев, где они питаются прижизненными выделениями растений, нектаром цветов, раневыми соками растений, мёртвой фитомассой и т. д., однако они распространены также в почве (особенно в подстилке и органогенных горизонтах) и природных водах. Дрожжи (р. Candida, Pichia, Ambrosiozyma) постоянно присутствуют в кишечнике и ходах ксилофагов (питающихся древесиной насекомых), богатые дрожжевые сообщества развиваются на листьях, поражённых тлёй. Представители рода Lypomyces являются типичными почвенными обитателями.

Жизненный цикл

Отличительной особенностью дрожжей является способность к вегетативному размножению в одноклеточном состоянии. При сопоставлении с жизненными циклами грибов это выглядит как почкование спор или зиготы. Многие дрожжи также способны к реализации полового жизненного цикла (его тип зависит от аффинитета), в котором могут быть и мицелиальные стадии.

У некоторых дрожжеподобных грибов, образующих мицелий, возможен его распад на клетки (артроспоры). Это роды Endomyces, Galactomyces, Arxula, Trichosporon. У последних двух артроспоры после образования начинают почковаться. Trichosporon также образует вегетативные эндоспоры внутри клеток мицелия.

Циклы аскомицетных дрожжей

Жизненный цикл аскомицетных гапло-диплоидных дрожжей.

Наиболее характерным типом вегетативного размножения для одноклеточных аскомицетных дрожжей является почкование, лишь Schizosaccharomyces pombe размножаются не почкованием, а бинарным делением. Место закладки почки является важным диагностическим признаком: полярное почкование за счёт образования шрамов почкования приводит к формированию апикулярных (лимоновидных, Saccharomycodes, Hanseniaspora, Nadsonia) и грушевидных (Schizoblastosporion) клеток; многостороннее не видоизменяет форму клетки (Saccharomyces, Pichia, Debaryomyces, Candida). У родов Sterigmatomyces, Kurtzmanomyces, Fellomyces почкование происходит на длинных выростах (стеригмах).

Почкование у аскомицетных дрожжей голобластическое: клеточная стенка материнской клетки размягчается, выгибается наружу и даёт начало клеточной стенке дочерней.

Часто, особенно у аскомицетных дрожжей родов Candida и Pichia, клетки после почкования не расходятся и образуют псевдомицелий, отличающийся от истинного отчётливо видными перетяжками на месте септ и более короткими по сравнению с предшествующими конечными клетками.

Гаплоидные аскомицетные дрожжевые клетки имеют два типа спаривания: a и α. Термин «пол» не используется, поскольку клетки морфологически идентичны и различаются только одним генетическим локусом mat (от англ. mating — спаривание). Клетки разных типов у могут сливаться и образовывать диплоид a/α, который после мейоза даёт 4 гаплоидных аскоспоры: две a и две α. Вегетативное размножение аскомицетных дрожжей возможно у разных видов либо только на гаплоидной стадии, либо только на диплоидной, либо на обеих (гапло-диплоидные дрожжи).

Циклы базидиомицетных дрожжей

Энтеробластическое почкование у Malassezia sp.

Почкование базидиомицетных дрожжей энтеробластическое: клеточная стенка материнской клетки разрывается, из разрыва выходит почка и синтезирует свою клеточную стенку с нуля. Деление дрожжевых клеток для базидиомицетов не характерно.

Помимо обычного почкования многие виды исключительно базидиомицетных дрожжей (р. Sporidiobolus, Sporobolomyces, Bullera) способны образовывать вегетативные баллистоспоры: споры на выросте, наполненном гликогеном. Из-за гидролиза гликогена давление увеличивается и спора отстреливается на расстояние до нескольких миллиметров. При тесте на образование баллистоспор дрожжи высеваются на пластинку агаризованной питательной среды, закреплённую на крышке чашки Петри. Рост дрожжей на среде под этой пластинкой означает наличие у них баллистоспор и их принадлежность к базидиомицетам.

Плодовое тело Tremella mesenterica.

При половом размножении у базидиомицетов при слиянии гаплоидных дрожжевых клеток (плазмогамия) слияние ядер (кариогамия) не происходит и формируется дикариотическая клетка, дающая начало мицелию. Уже на мицелии происходит кариогамия и образуются базидиоспоры, часто даже на плодовом теле (порядок Tremallales). Единственными дрожжами среди базидиомицетов, не образующими мицелия даже при половом цикле размножения являются Xanthophyllomyces dendrorhus.

Следует отметить, что у базидиомицетовых дрожжей типы спаривания различаются обычно не одним, а большим количеством локусов. Могут сливаться только те клетки, у которых все эти локусы различны, то есть типов спаривания больше двух.

Типы спаривания

Расположение неактивных локусов HML и HMR и активного mat на хромосоме III

При половом размножении дрожжей сливаться могут не любые 2 клетки, а только гаплоидные клетки разных типов спаривания. Существуют два типа таких клеток, которые различаются между собой по одному генетическому локусу, обозначаемому mat (от английского mating). Локус может находится в одном из двух аллельных состояний: mat а и mat α. Mat а клетки синтезируют половые гормоны, которые дают сигнал α -клеткам. α -клетки отвечают а-клеткам, активируя мембранные рецепторы, которые воспринимают только феромоны от клетки противоположенного типа спаривания. Поэтому слияние двух одинаковых клеток невозможно.

После слияния образуется диплоидная клетка с генотипом а/α, которой необходимо стать бесполой, чтоб больше не сливаться, и затем осуществить мейоз. Клетка этого добивается следующим образом. Ген mat а кодирует белок а1, который выполняет две функции: он подавляет считывание мРНК для белка α1 с гена mat α, поэтому фенотип α не развивается (не синтезируются α-феромоны), но он не мешает синтезу белка α2, который репрессирует а-специфичные гены, и фенотип а тоже не развивается. Во-вторых, белки а1 и α2 вместе активируют α/а-специфичные гены, которые необходимы для осуществления мейоза.

Дрожжи могут изменять свой тип спаривания с помощью рекомбинации ДНК. Это изменение у клеток происходит с частотой примерно 10-6 на клетку. Кроме локуса mat в клетке ещё имеется по копии генов mat а и mat α: соответственно HMR(Hidden MAT Right) и HML (Hidden MAT Left). Но эти локусы находятся в молчащем состоянии. Клетка заменяет работающий локус mat на копию. При этом копия снимается с того локуса, который находится в противоположенном аллельном состоянии. За этот процесс отвечает ген НО. Этот ген активен только в гаплоидном состоянии. Он кодирует эндонуклеазы, которые разрезают ДНК в локусе mat. Затем экзонуклеазы убирают участок mat и на его место встает копия HMR или HML.

Применение

Некоторые виды дрожжей с давних пор используются человеком при приготовлении хлеба, пива, вина, кваса и др. В сочетании с перегонкой процессы брожения лежат в основе производства крепких спиртных напитков. Полезные физиологические свойства дрожжей позволяют использовать их в биотехнологии. В настоящее время их применяют в производстве ксилита, ферментов, пищевых добавок, для очистки от нефтяных загрязнений.

Также дрожжи широко используются в науке в качестве модельных организмов для генетических исследований и в молекулярной биологии. Пекарские дрожжи были первыми из эукариот, у которых была полностью определена последовательность геномной ДНК. Важным направлением исследований является изучение прионов у дрожжей.

Традиционные процессы

Хлебопечение

Основная статья: Хлебопечение Гранулированные сухие активные дрожжи — коммерческий продукт для хлебопечения

Приготовление печёного дрожжевого хлеба — одна из древнейших технологий. В этом процессе используется преимущественно Saccharomyces cerevisiae. Они проводят спиртовое брожение с образованием множества вторичных метаболитов, обуславливающие вкусовые и ароматические качества хлеба. Спирт испаряется при выпечке. Кроме того, в тесте формируются пузыри углекислого газа, заставляющие его «подниматься» и после выпечки придающие хлебу губчатую структуру и мягкость. Аналогичный эффект вызывает внесение в тесто соды и кислоты (обычно лимонной), но в этом случае не образуются вкусовые соединения.

Мука обычно бедна сбраживаемыми сахарами, поэтому в тесто добавляют яйца или сахар. Для получения большего количества вкусовых соединений тесто прокалывают или перемешивают, высвобождая углекислый газ, а потом снова оставляют «подниматься». Появляется, однако, риск, что дрожжам не хватит сбраживаемого субстрата.

Виноделие

Основная статья: Виноделие Ягоды винограда со слоем дрожжей на них.

Дрожжи в естественных условиях присутствуют на поверхности плодов винограда, часто они заметны как светлый налёт на ягодах, образованный преимущественно Hanseniaspora uvarum. Хотя «дикие» эпифитные дрожжи и могут привести к непредсказуемому результату брожения, обычно они не выдерживают конкуренции с обитающими в винных бочках бродильщиками.

Собранный виноград давят, получая сок (муст, виноградное сусло) с 10—25 % сахара. Для получения белых вин от него отделяют смесь косточек и кожуры (мезга), в мусте для красных вин она остаётся. Затем в результате брожения сахара превращаются в этанол. Вторичные метаболиты дрожжей, а также соединения, полученные из них при созревании вина определяют его аромат и вкус. Для получения ряда вин (например, шампанского) вторично сбраживают уже перебродившее вино.

Прекращение брожения связано либо с исчерпанием запасов сахаров (сухое вино), либо с достижением порога токсичности этанола для дрожжей. Хересные дрожжи, в отличие от обычных дрожжей (которые погибают, когда концентрации спирта в растворе достигает 12 %), более устойчивы. Первоначально хересные дрожжи были известны только на юге Испании (в Андалусии), где благодаря их свойствам получали крепкое вино — херес (до 24 % при длительной выдержке). Со временем хересные дрожжи были также обнаружены в Армении, Грузии, Крыму и др. Хересные дрожжи также используют при производстве некоторых крепких сортов пива.

Пивоварение и квасоварение

Основные статьи: Пивоварение, Квасоварение Ячменный солод

В пивоварении в качестве сырья используется зерно (чаще всего ячмень), содержащее много крахмала, но мало сбраживаемых дрожжами сахаров. Поэтому перед брожением крахмал гидролизуют. Для этого используются амилазы, образуемые самим зерном при прорастании. Пророщенный ячмень носит название солод. Солод размалывают, смешивают с водой и варят, получая сусло, которое впоследствии сбраживается дрожжами. Различают пивные дрожжи низового и верхового брожения (эту классификацию ввёл датчанин Христиан Хансен).

Дрожжи верхового брожения (например, Saccharomyces cerevisiae) формируют «шапку» на поверхности сусла, предпочитают температуры 14—25°C (поэтому верховое брожение также называется тёплым) и выдерживают более высокие концентрации спирта. Дрожжи низового (холодного) брожения (Saccharomyces uvarum, Saccharomyces carlsbergensis) имеют оптимум развития при 6—10°C и оседают на дно ферментёра.

При создании пшеничного пива часто используется Torulaspora delbrueckii. При изготовлении ламбика применяются случайно попавшие в ферментёр дрожжи, обычно они принадлежат к роду Brettanomyces.

Квас производится по аналогичной схеме, однако помимо ячменного широко применяется ржаной солод. К нему добавляется мука и сахар, после чего смесь заливается водой и варится с образованием сусла. Важнейшим отличием квасоварения от производства пива является использование при сбраживании сусла помимо дрожжей молочнокислых бактерий.

Использование дрожжей в современной биотехнологии

Промышленное производство спирта

Спиртовое брожение — процесс, приводящий к образованию этанола (CH3CH2OH) из водных растворов углеводов (сахаров), под действием некоторых видов дрожжей (см. ферментация) как вид метаболизма.

В биотехнологии для производства спирта используют сахарный тростник, фуражную кукурузу и другие дешёвые источники углеводов. Для получения сбраживаемых моно- и олигосахаридов они разрушаются серной кислотой или амилазами грибного происхождения. Затем проводится сбраживание и ректификационная перегонка спирта до стандартной концентрации около 96 % об.. Дрожжи рода Saccharomyces были генетически модифицированы для сбраживания ксилозы — одного из основных мономеров гемицеллюлозы, что позволяет повысить выход этанола при использовании растительного сырья, содержащего наряду с целлюлозой и значительные количества гемицеллюлоз. Всё это может снизить цену и улучшить его положение в конкурентной борьбе с углеводородным топливом.

Пищевые и кормовые дрожжи

Дрожжи богаты белками, их содержание может доходить до 66 %, при этом 10 % массы приходится на незаменимые аминокислоты. Дрожжевая биомасса может быть получена на отходах сельского хозяйства, гидролизатах древесины, её выход не зависит от климатических и погодных условий. Поэтому её использование чрезвычайно выгодно для обогащения белками пищи человека и корма сельскохозяйственных животных. Добавление дрожжей в колбасы началось ещё в 1910-е годы в Германии, в 1930-е кормовые дрожжи начали производить в СССР, где эта отрасль особенно развилась.

В СССР первый крупный завод по производству белка — паприна, мощностью 70 000 т. в год, был пущен в 1973 году. В качестве сырья использовались отходы нефтепереработки. В 1980-е годы в СССР производилось 1 млн тонн микробного белка, в том числе и дрожжевого, что составляло 2/3 от общемировых объёмов, среди лидеров биотехнологического производства дрожжевого кормового белка и липофильно-жировых комплексов были ГДР и Венгрия.

Однако в 1990-е гг., в связи с возникшими гигиеническими и экологическими проблемами производства и применения микробного белка, а также с экономическим кризисом производство резко сократилось. Накопившиеся данные свидетельствовали о проявлении ряда отрицательных эффектов применения паприна в откорме птицы и животных. По экологическим и гигиеническим причинам снизился и интерес к данной отрасли и во всём мире.

Тем не менее на Западе сейчас производятся и продаются различные дрожжевые экстракты: вегемит, мармит, боврил, ценовис. Существуют подобные производства и в России, но их объёмы невелики. Для получения экстрактов используются либо автолизаты дрожжей (клетки разрушаются и белок становится доступным благодаря ферментам самих клеток), либо их гидролизаты (разрушение специальными веществами). Они применяются как пищевые добавки и для придания блюдам вкусовых качеств; кроме того, существуют косметические средства на основе дрожжевых экстрактов.

Продаются также дезактивированные (убитые тепловой обработкой), но не разрушенные пищевые дрожжи, особенно популярные у веганов из-за высокого содержания белка и витаминов (особенно группы B), а также малого количества жиров. Некоторые из них обогащены витамином B12 бактериального происхождения.

Применение в медицине

  • Высушенные пивные дрожжи используют для производства лекарственных препаратов и БАД.
  • Длительное время выпускался препарат Гефефитин, как общеукрепляющее лекарственное средство.
  • Жидкие пивные дрожжи традиционно прописывались ослабленным, лицам с аллергическими заболеваниями
  • Существует ряд препаратов на основе Saccharomyces boulardii, поддерживающих и восстанавливающих флору желудочно-кишечного тракта. Показано, что S. boulardii снимает симптомы острой диареи у детей, предотвращает реинфекцию Clostridium difficile, снижает частоту сокращений мускулатуры кишечника у больных синдромом раздражённого кишечника, снижает риск возникновения различных видов диареи.

Применение в качестве модельного объекта

Многие данные по цитологии, биохимии и генетике эукариот были впервые получены на дрожжах рода Saccharomyces. Особенно это положение касается биогенеза митохондрий: дрожжи оказались одними из немногих организмов, способных существовать только за счёт гликолиза и не гибнущих в результате мутаций в геноме митохондрий, препятствующем их нормальному развитию. Для генетических исследований важен короткий жизненный цикл дрожжей и возможность быстрого получения большого числа их особей и поколений, что позволяет изучать даже очень редкие явления.

В настоящее время интенсивно ведётся изучение прионов дрожжей, поскольку те близки по строению к открытым ранее прионам млекопитающих, однако абсолютно безопасны для человека; их также существенно проще исследовать.

Чайный гриб

Чайный гриб в банке Основная статья: Чайный гриб

Чайный гриб является ассоциацией дрожжей и уксуснокислых бактерий. Наиболее часто наблюдались ассоциации дрожжей Brettanomyces bruxellensis, Candida stellata, Schizosaccharomyces pombe, Torulaspora delbrueckii, Zygosaccharomyces bailii и других, с рядом штаммов семейства Acetobacteraceae. Его использование в Российской империи началось в 1900-е годы, видимо, он был завезен после русско-японской войны.

В 50-е годы XX века в СССР активно исследовали различные природные вещества для их медицинского использования. В брошюре «Чайный гриб и его лечебные свойства» (Г. Ф. Барбанчик, 1954) отмечены антимикробные и противоатеросклеротические свойства зооглеи чайного гриба и его культуральной жидкости.

Коммерческие продукты, продаваемые под названием «сухие дрожжи»

В состав таких дрожжей входят не только клетки микроорганизмов, но и минеральные добавки, некоторые ферменты.

Дрожжи как фактор порчи пищевых продуктов

Дрожжи способны расти на средах с низкими pH (5,5 и даже ниже), особенно в присутствии углеводов, органических кислот и других легко утилизируемых источников органического углерода. Они хорошо развиваются при температурах 5—10°С, когда мицелиальные грибы уже неспособны к росту.

В процессе жизнедеятельности дрожжи метаболизируют компоненты пищевых продуктов, образуя собственные специфические конечные продукты метаболизма. При этом физические, химические и, как следствие, органолептические свойства продуктов изменяются — продукт «портится». Разрастания дрожжей на продуктах нередко видны невооруженным глазом как поверхностный налёт (например, на сыре или на мясных продуктах) или проявляют себя, запуская бродильный процесс (в соках, сиропах и даже в достаточно жидком варенье).

Дрожжи рода Zygosaccharomyces уже долгое время являются одними из важнейших агентов порчи продукции пищевой промышленности. Особенно затрудняет борьбу с ними тот факт, что они могут расти в присутствии высоких концентраций сахарозы, этанола, уксусной кислоты, бензойной кислоты и диоксида серы, являющихся важнейшими консервантами.

Патогенные дрожжи

Candida albicans, образующая скопления дрожжевых клеток и псевдомицелий

Некоторые виды дрожжей являются факультативными и условными патогенами, вызвая заболевания у людей с ослабленной иммунной системой.

Дрожжи рода Candida являются компонентами нормальной микрофлоры человека, однако при общем ослаблении организма травмами, ожогами, хирургическим вмешательством, длительном применении антибиотиков, в раннем детском возрасте и в старости и т. д. грибы рода кандида могут массово развиваться, вызывая заболевание — кандидоз. Существуют различные штаммы этого гриба, в том числе достаточно опасные. В нормальных условиях в человеческом организме дрожжи рода Candida ограничиваются в своём развитии естественной бактериальной микрофлорой человека (лактобактерии и пр.), но при развитии патологического процесса многие из них образуют высокопатогенные сообщества с бактериями.

Cryptococcus neoformans вызывает криптококкоз, особенно опасный для ВИЧ-инфицированных людей: среди них заболеваемость криптококкозом достигает 7—8 % в США и 3—6 % в Западной Европе. Клетки C. neoformans окружены прочной полисахаридной капсулой, которая препятствует их распознаванию и уничтожению лейкоцитами. Дрожжи этого вида наиболее часто обнаруживаются в помёте птиц, при том что сами птицы не болеют.

Род Malassezia включает облигатных симбионтов теплокровных животных и человека, не встречающихся нигде, кроме их кожных покровов. При нарушениях иммунитета вызывают питириаз (пёстрый лишай), фолликулит и себорейный дерматит. У здоровых людей при нормальном функционировании сальных желез Malassezia никак себя не проявляют и даже играют положительную роль, препятствуя развитию более опасных патогенов.

См. также

  • Брожение
  • Кандидоз
  • Пивоваренные дрожжи
  • Пищевые дрожжи

Примечания

В Викисловаре есть статья «дрожжи»

Дрожжи это гриб

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *