Строение и жизнедеятельность дрожжей

Виды дрожжей

Измерение величин микроорганизмов

Единицей
измерения величины микроорганиз­мов служит микрон (мкм), равный 0,001 милли­метра
(мм). При измерении пользуются окуляр-микрометром — круглым стеклом с
нанесенной на него шкалой (каждый миллиметр шкалы разделен на 10 делений).
Стекло накладывают на диафрагму окуляра так, чтобы сторона с делениями
оказалась вверху. Для тарирования значений одного деления окуляр-микрометра
используют объект-микро­метр, который помещают на столик микроскопа и
рассматривают как препарат. Объект-микрометр представляет собой стеклянную
пластинку со шка­лой, одно деление которой равно 0,01 мм (или 10 мкм). На рис.
3 показано поле зрения микроскопа со шкалами окуляр-микрометра и объект микро­метра.
По совпадению делений обоих шкал уста­навливают масштабный коэффициент для
опреде­ления истинного значения одного деления окуляр-микрометра. На рисунке с
делениями объект-мик­рометра совпали деления окуляр-микрометра №2 и №8, или 30
делений окуляр-микрометра совпали с 5 делениями объект микрометра
(составляющими 50 мкм). Таким образом, одно деление окуляр-микрометра примерно
равно 1,67 мкм (50/ 30=1,666…). Если вместо объект-микрометра на столик
микроскопа поместить препарат с живыми дрожжами, можно определить их видимые
разме­ры (длину и ширину), рассматривая препарат в те же объектив и окуляр и с
тем же выдвижением ту­буса. Для этого необходимо установить, какому числу
окулярных делений соответствует величина измеряемого объекта, и затем это число
умножить на полученное значение масштабного ко­эффициента (в нашем случае
равным 1,67 мкм). Полученные результаты измерений не поддаются математической
обработке в соответствии с теори­ей эксперимента, однако они дают представление
о размерах изучаемых микроорганизмов.

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

Дрожжи – высшие грибы, утратившие способность образовывать мицелий и превратившиеся в результате этого в одноклеточные организмы.

Клетки дрожжей имеют овальную, яйцевидную и эллиптическую форму (рис 4.2). Несколько реже встречаются цилиндрические (палочковидные), грушевидные и лимоновидные дрожжи.

Размеры клеток дрожжей колеблются от 2,5 до 10 мкм в поперечнике и от 4 до 20 мкм в длину. В среднем масса дрожжевой клетки составляет около 5х10 -11 г. Формы, размеры и масса дрожжевых клеток изменяются в зависимости от условий среды, в которой они развиваются и от возраста клеток.

Строение дрожжевой клетки описано в разделе 2.4

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

1. Вегетативное размножение

Происходит почкованием, реже – делением или почкующимся делением.

а

г

б

д

е

Рис. 4.2 Форма дрожжевых клеток: а – стреловидная, б- серповидная, в- лимоновидная, г- овальная, яйцевидная, д- цилиндрическая, е- грушевидная

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

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

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

2. Половое размножение

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

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

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

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

Представители этого семейства имеют овальную или яйцевидную форму, вегетативно размножаются почкованием. Особо важная роль принадлежит роду Saccharomyces. К этому роду относятся дрожжи, которые нашли широкое применение в пищевой промышленности – хлебопекарные, спиртовые, пивные, винные дрожжи.

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

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

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

Применение дрожжей в домашней косметологии

Используют пивные дрожжи для кожи лица. В качестве косметического средства они решают множество проблем:

• тормозят процессы увядания дермы, подтягивая ее;
• разглаживают морщинки;
• снимают процессы воспаления (угри, гнойники, нарывы, покраснения);
• регулируют деятельность сальных желез;
• убирают сухость и шелушение;
• избавляют от пигментных пятен и веснушек.

Пивные дрожжи с серой – польза для внешности, сохранение кожи, ногтей, волос. Таблетки пивного продукта продают в аптеках и на баночке указано, что в состав дополнительно введена сера.

В домашних условиях широко используют маски на основе пивных дрожжей. Они подходят для обезвоженного эпидермиса, для кожи с акне, комедонами. Хороши они и для возрастной дермы, так как способны напитать клетки кожи витаминами, минералами, усилить синтез коллагена. Один из рецептов – омолаживающая маска. Для ее приготовления необходимо:

• 30 г пивных дрожжей;
• 30 г муки;
• 3 ст.л. воды.

Состав смешать до однородной массы и нанести на кожу лица на 20-30 мин. Маску делают раз в три дня курсом 10 недель. Итогом станет посвежевшая, упругая и подтянутая кожа.

Пивные дрожжи приносят пользу и волосяному покрову. Благодаря их воздействию:

• укрепляется корневая луковица;
• волосы лучше растут и меньше выпадают;
• исчезает себорея.

Пивные дрожжи для волос полезны тем, что в их составе содержатся микроэлементы и витамины, которые питают кожу головы. Как пример – рецепт маски от перхоти:

• 50 г пивных дрожжей;
• 60 г кефира;
• 50 мл воды.

В слегка подогретый кефир добавить воды, измельчить и ввести пивные дрожжи, довести состав до однородной массы. Состав подержать в теплом месте 30 мин, а затем нанести на кожу головы, накрыть пленкой и полотенцем и оставить на 1-1,5 ч. Затем смесь смыть с шампунем. Достаточно 1-2 процедур в неделю.

Что нужно учесть

Природа дрожжей такова, что они могут выдержать высушивание, дробление, прессование. Основное правило при работе с брожением — это чистоплотность. Дрожжи могут не выжить с другими бактериями, их ёмкость надо содержать в максимальной чистоте и стерильности.

Стерильность

Тщательно промывайте дрожжевые генераторы горячей водой, не используйте мыло. Храните запасные бутылки плотно закрытыми крышками. Кипятите воду, которую вы хотите использовать, стерилизуйте крышки. Ошпаривайте вашу двухлитровую бутыль с помощью воронки. Пока вода горячая, добавьте сахар и плотно закройте стерильной крышкой. Потрясите. пока сахар не растворится. Это простерилизует бутыль, воду и сахар, не открывайте бутылку пока вода не остынет до комнатной температуры и вы не будете готовы добавить дрожжи.

Активация сухих дрожжей

Если вы планируете использовать сухие дрожжи, нужно сначала активировать культуру. Как ранее обсуждалось, дрожжи нуждаются в аэробном окружении при старте, после чего они с готовностью переключатся на анаэробные условия. Многие пропускают этот этап и наливают смесь прямо в бутылку. Многие дрожжи погибают из-за того, что они не успели закончить свою аэробную фазу жизни перед сменой её на анаэробную и из-за разрушения клеточных стенок.

Использует

Активные сухие дрожжи Saccharomyces cerevisiae (промышленное производство для энологического использования)

Использование дрожжей для выпечки хлеба и виноделия известно с доисторических времен. Однако понимание микробиологических механизмов , реализуемых даты работы Луи Пастер в в XIX — м  века . Полученные таким образом научные и технические знания позволили выращивать и использовать большие количества дрожжей в промышленных процессах ферментации , а также для производства витаминов группы В , тиамина , антибиотиков и стероидных гормонов . В качестве побочного продукта производственных процессов дрожжи используются в качестве корма для животных. Другим важным преобразованием дрожжей является их автолиз и концентрирование с помощью различных процессов для производства дрожжевых экстрактов, которые используются в качестве элементов питания или ароматизаторов в пище человека . Эти экстракты богаты глутаматами , глюканами, нуклеотидами, витаминами группы B и т. Д.

Витаминный состав сухих активных пекарских дрожжей:

В более широком смысле термин дрожжи — это общее название, данное всем эукариотическим одноклеточным живым организмам, принадлежащим царству Mycetes, которые вызывают брожение .

Дрожжи ( Saccharomyces дрожжи ) представляет собой побочный продукт промывают, просеивают , а затем прессуют и сушат при производстве пива .

В пекарские дрожжи ( Saccharomyces дрожжи ) используется для закваски хлеба , за счет производства диоксида углерода путем ферментации .

Парафиновые дрожжи также широко используются в текстильном производстве.

Термин «  разрыхлитель  » используется в кулинарии для обозначения порошка, в основном состоящего из бикарбоната натрия , поэтому он не связан с микроорганизмами . Его используют в выпечке и выпечке, чтобы быстро поднять тесто и сделать его очень легким.

Дыхательные процессы дрожжей

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

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

Рис. 6. Дыхание дрожжевых организмов.

Как сделать дрожжи самостоятельно

Наверняка, вы задавались вопросом, из чего делают дрожжи и как происходит этот процесс. Сейчас вы узнаете, как вырастить эти одноклеточные грибы самостоятельно дома.

Пивные

Лучшие материалы месяца

• Коронавирусы: SARS-CoV-2 (COVID-19)
• Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: на сколько эффективны
• Самые распространенные «офисные» болезни
• Убивает ли водка коронавирус
• Как остаться живым на наших дорогах?

Способ первый. Взять по 1 стакану воды и муки, смешать и оставить на 7 часов. Затем дополнить смесь небольшой ложкой сахара и стаканом живого пива (имеет срок хранения до 2 недель). Оставить на пару часов. Готовые пивные дрожжи хранить в стеклянной емкости в холодильнике.

Способ второй. В стеклянной таре смешать 200 г изюма, молоко, теплую воду и немного сахара. Сосуд плотно накрыть марлей (сложить в 4 слоя и обвязать). Держать в теплом месте 5 дней.

По этим рецептам вы создадите обычные пищевые дрожжи, которые врачи рекомендуют принимать при разных заболеваниях. Этот натуральный продукт поможет при нарушениях метаболизма, нехватке витаминов группы В, болезнях пищеварения, малокровии, атеросклерозе, укрепит организм после простудных и инфекционных заболеваний. Кстати, пивные дрожжи домашнего производства похожи по своему воздействию на медпрепараты, содержащие эти грибки, например гефефитин.

Для выпечки

Пожалуй, такое бывало в каждой хозяйки. Вот захотелось испечь пирогов к ужину, а дрожжей нет. Но это не повод расстраиваться, если знаешь, как приготовить домашние дрожжи в виде закваски.

Способ 1

Из 200 г муки и небольшого количества воды надо замесить комок из теста, обкатать в муке и оставить на несколько дней. Когда комок подсохнет, затвердеет и станет кислым – можно использовать вместо магазинных дрожжей.

Способ 2

Очистить и отварить 10 картошек, которые еще горячими протереть через сито. Добавить столовую ложку муки, столько же меда и грамм 25 водки. Оставить смесь на 2 суток в тепле. Когда на поверхности образуется пенная шапка, можно использовать закваску для выпечки (брать только пену).

Значение дрожжей

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.

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.

Процессы размножения дрожжей

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

Рис. 8. Размножение дрожжей.

Где и почему возможно появление дрожжевого грибка

У женщин дрожжевой грибок часто проявляется на органах половой системы, а без лечения повреждает поверхность кожи и внутренние органы. Особо опасно заражение при беременности по причине того, что грибок способен вызывать досрочные роды. В ходе родового процесса грибок способен проникнуть в полость рта новорожденного, переходя в дальнейшем на кожу и внутренние органы ребенка. У мужчин инфицированию также подвержены органы половой системы и поверхность кожи.

Кожные проявления грибка обычно поражают пространство между складками кожи, паховую область, подмышки и нижнюю часть живота. Грибок может встречаться на поверхности кожи и ногтевых пластинах рук, но более часто он проявляется на ногах. Происходит это по той причине, что дрожжевой грибок на ногах находится в намного более благоприятных условиях для развития: ноги в обуви потеют, что создает необходимую для развития грибка обстановку. Здесь поражению могут подвергаться как ногтевые пластины, так и околоногтевые валики, а также межпальцевое пространство и стопа целиком.

Основные причины возникновения грибковых заболеваний следующие:

• нездоровое и нерегулярное питание;
• большие физические нагрузки, переутомление;
• ослабленный иммунитет;
• появление аллергических реакций;
• наличие разного вида травм;
• нарушенный обмен веществ;
• терапия с использованием антибиотических средств;
• прием гормональных препаратов;
• наличие сахарного диабета;
• заражение паразитарными организмами;
• стрессовое состояние и эмоциональные перегрузки.

Оздоровительные свойства дрожжей

Настоящие пивные и пекарские дрожжи используют в оздоровительных целях; с ними также приготавливают специализированные препараты – к примеру, гефефитин, в большинстве случаев назначаемый деткам и тинейджерам при расстройствах центральной нервной системы, фурункулёзах и прочих кожных проблемах, нарушениях процессов обмена и гиповитаминозе витаминов группы В.

В жидком виде дрожжи могут назначаться в середину для исправления всасываемости питательных веществ, исправления работы кишечника, желудка и поджелудочной железы; увеличения сопротивляемости организма к болезням, вызываемым бактериями и вирусами. Жидкие дрожжи более энергичны в данном отношении, чем сухие. Предписывают их также при энтероколитах, гастритах, язвенной заболевания и для восстановления после перенесённых тяжёлых болезней.

Лечиться дрожжами без посторонней помощи не нужно – их дозу должен назначать доктор, в зависимости от характерных особенностей организма. Средняя доза сухих дрожжей в день – 25 г, свежих – 100 г, дрожжевой пасты – 50 г, а жидких дрожжей – до 500 г.

При передозировке возможны нежелательные эффекты: понос, метеоризм, ощущение тяжести в желудке и «под ложечкой», отрыжка и др. Нельзя использовать дрожжи в оздоровительных целях при некоторых видах полиартритов и тяжёлых нарушениях функции почек.

Значение дрожжей, пеницила в природе и жизни человека

Поскольку грибы нетребовательны к субстрату, грибоводство решает очень важную проблему утилизации отходов деревообрабатывающей, пищевой промышленностей и сельского хозяйства, так как их выращивают на опилках, подсолнечной шелухе или соломе.

В пищевой промышленности грибы используются при изготовлении молочнокислых продук­тов, в хлебопечении, виноделии и пивоварении, при изготовлении мясных и колбасных изделий, получении лимонной кислоты.

Например, получение знаменитых французских сыров Рокфор и Бри невозможно без плесневых грибов, тогда как в производстве кефира и хлеба применяются дрожжи, выделяющие в процессе брожения углекислый газ.

Не меньшее значение имеет и получение из грибов лекарственных препаратов — антибио­тиков.

Хотя в настоящее время большую часть этих биологически активных веществ получают из других микроорганизмов, именно грибные антибиотики — пенициллины и цефалоспорины обеспечивают выживание пациентов даже при таких тяжелых состояниях, как перитонит или сепсис.

Недавно открытые антибиотики — циклоспорины — искусственно снижают иммунитет организма, что позволило поставить трансплантацию (пересадку) органов на новую основу.