Дрожжи

История изучения дрожжей В 1803 впервые Луи Жак Тенар указал на дрожжи как на истинную причину брожения. В 1831 появились, независимо одна от другой, работы Коньяр де ла Тура, Кютцинга, Шванна. Авторы работ пришли к выводу, что дрожжи являются растением, размножающимся путем почкования. Шванн впервые наблюдал спорообразование. Мейен ввел (1838) родовое название Saccharomyces и отнес дрожжи к грибам. Луи Жак Тенар Теодор Шванн Коньяр де ла Тур

Систематика дрожжей 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. До появления методов молекулярного анализа 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

Систематика по Кудрявцеву Fungi Fungi imperfecti Ascomycetes Unicellomycetales Saccharomycetaceae Schizosaccharomycetaceae Cryptococcaceae Saccharomycodaceae Saccharomyces, Pichia, Hansenula,и еще 14 родов Schizosaccharomyces и Octosporomyces Saccharomycodes, Nadsonia, Saenkia и Hanseniaspora

Род Saccharomyces К роду Saccharomyces относится большинство дрожжей, применяемых в бродильной промышленности. Они размножаются почкованием, при неблагоприятных условиях дают споры. Сбраживают сахара Не восстанавливают нитраты Род насчитывает свыше 40 видов, из которых не менее 20 используются в виноделии.

Цитология дрожжевой клетки 1 ядро; 2 ядрышко; 3 центриоль; 4 ядерная оболочка; 5 митохондрии; 6 липидные зерна; 7 цитоплазматическая мембрана; 8 вакуоль; 9 метахроматическая корпускула; 10 клеточная стенка: 11 рубец от почкования; 12 цитоплазма.

Клеточная стенка Клеточная стенка дрожжей относительно толстая и жесткая. В ее состав входят полисахариды маннан и глюкан в примерно равном соотношении. У некоторых дрожжей маннан отсутствует. Кроме того, клеточная стенка содержит белки, липиды, фосфаты, глюкозамин и у большей части видов хитин. Внешний слой стенки образуется в первую очередь маннаном, глюкан же входит в состав промежуточного слоя, богатого белками.

Клеточная стенка дрожжей

Запасные питательные вещества Основными запасными веществами у дрожжей являются: - Гликоген - Липиды - Полифосфаты

Гликоген Гликоген полисахарид, довольно похожий на крахмал растении, находится почти во всех дрожжах; в некоторых условиях он может составлять до 40% их сухой массы. В начале брожения гликоген в клетках появляется в виде небольших скоплений с правильными очертаниями, разбросанных в цитоплазме, которые в дальнейшем быстро сливаются в большую массу, отталкивающую вакуоль и ядро к периферии. Гликоген легко обнаружить: при окрашивании клеток красителем с иодом он становится коричневым. К концу брожения он постепенно исчезает. Когда дрожжи спорулируют, гликоген накапливается в асках и используется аскоспорами во время их прорастания. Он является резервным веществом.

Структура гликогена

Липиды Липиды находятся в плазме дрожжей в виде гранул. Эти образования, преломляющие свет, очень хорошо различимы под микроскопом у пленчатых дрожжей, развивающихся на поверхности вин. По составу, у дрожжей преобладают триглицериды причем среди насыщенных жирных кислот 75% составляет пальмитиновая, а 25% - стеариновая кислота.

Гранулы липидов в дрожжах

Вакуоль Вакуоли это органоиды клетки, часто неправильной формы, ограниченные одной мембраной. В цитоплазме молодых клеток дрожжей содержится одна вакуоль, если они имеют сферическую или эллиптическую форму, и две вакуоли, расположенные соответственно на каждом из полюсов и связанных плотным цито плазменным мостом, в котором находится ядро, если клетки удлиненные. Содержащие жидкость с кислой реакцией вакуоли отделены полупроницаемой мембраной от цитоплазмы, которая нейтральна или обладает слабой щелочностью. Вакуоли играют большую роль в явлениях осмоса, содержат соли, кислоты, сахара, белки и другие вещества. Во время фазы роста вакуолярный аппарат не имеет видимых элементов структуры. В старых клетках вакуоль имеет сферические образования, состоящие из полиметафосфатов, которые за их легкую окрашиваемость назвали «метахроматическими корпускулами», а также полифосфатов, называемых волютином.

Вакуоли, окрашенные специфичными маркерными флуорохромами

Размножение дрожжей В зависимости от условий возможны два вида размножения спорогенных дрожжей: вегетативное бесполое и половое с образованием спор, которые после прорастания снова лают дрожжевые клетки. Неспорогенные дрожжи размножаются только бесполым вегетативным путем.

Бесполое размножение При размножении почкованием ядро клетки перемещается к периферии, вытягивается; часть его проникает в почку, которая появляется на поверхности клетки. Когда почка достигает достаточных размеров, она отделяется от материнской клетки; образованная таким путем новая клетка в свою очередь будет почковаться.

Размножение делением

Половое размножение

Экология дрожжей Виноградный сок был взят из ягоды посредством тонкой стеклянной трубочки в асептических условиях. Прокипяченное сусло в колбе, закрытой ватным тампоном, может храниться неопределенно долгое время и, наоборот, оно быстро забраживает, если в него ввести воду, использованную для мойки зрелого винограда; Грозди еще зеленого винограда, не отделяя их от куста, накрывают стерильными банками и закрывают ватой. Когда виноград созревает, раздавленные в сосудах ягоды не бродят, так как на кожице ягод, изолированных от внешней среды, не было дрожжей. Таким путем Пастер установил, что на зеленом винограде дрожжей не бывает; они появляются только на созревших ягодах и приносятся туда воздухом.

Дрожжи и насекомые Сержан и Ружебьеф (1926) уточнили определяющую роль насекомых в этом явлении. Они помещали в начале июля целые кусты винограда в три типа клеток: первая застекленная, куда не могли проникнуть ни насекомые, ни пыль; вторая покрытая сеткой с очень мелкими ячейками, через которые не могли проникнуть насекомые, включая и дрозофил, но свободно проходили воздух и пыль; третья с сеткой такого же типа, но с более крупными ячейками, пропускавшими насекомых.

Физиология дрожжей Кривая роста культуры дрожжей

Влияние кислорода на рост дрожжей При полном отсутствии воздуха размножение дрожжей невозможно. Контарелли (1956) провел эксперимент в строгих условиях и установил, что дрожжи развиваются лишь в первых двух колбах за счет резерва ферментов в окисленной форме. Уайт и Маннз (1951) в результате проведенных ими экспериментов констатировали, что за счет резервов дыхательных ферментов в окисленной форме у первых дрожжей могут образоваться от 4 до 5 генераций.

Влияние кислорода на рост дрожжей По Контарелли, 1956

Влияние температуры

Влияние кислорода на рост дрожжей 1 живые клетки в анаэробиозе; 2 живые клетки в аэробиозе; 3 общее число живых клеток в анаэробиозе; 4 общее число живых клеток в аэробиозе.

Влияние кратковременной аэрации на рост популяции дрожжей 1 контрольные живые клетки; 2 аэрация на 8-й день; 3 аэрация на 4-й день; 4 аэрация на 2-й день.

Сбраживающая способность различных видов дрожжей

Вторичные продукты брожения