ПОВЕДЕНИЕ ДРОЖЖЕВЫХ КЛЕТОК ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ

Глава 3

ХЛЕБОПЕКАРНЫЕ ДРОЖЖИ

ХАРАКТЕРИСТИКА ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ

Хлебопекарные дрожжи — технически чистая культура Saccharomyces cerevisiae, культивируемая путем размножения дрожжевых клеток на различных питательных средах, содержащих все необходимые для синтеза органические вещества. Важным условием для размножения дрожжевых клеток является снабжение их кислородом, так как анаэробный обмен веществ не может обеспечить клетки энергией в достаточном для размножения количестве.

Основным источником энергии в процессе размножения дрожжей являются сахара мелассы, содержащей сахарозу и незначительное количество инвертного сахара. Это обстоятельство накладывает специфический отпечаток на биотехнологические свойства дрожжей и обусловливает необходимость принимать особые меры для обеспечения высокой бродильной способности дрожжей в полуфабрикатах хлебопекарного производства. Технологическая роль дрожжей при замешивании пшеничного теста заключается в образовании значительного количества диоксида углерода, участвующего в разрыхлении теста, и этанола.

Условия культивирования биомассы Saccharomyces cerevisiae на дрожжевых заводах направлены на размножение дрожжевых клеток, причем предшествуют этому определенные биохимические процессы. Из ингредиентов питательной смеси при организации внутриклеточных молекул образуются промежуточные соединения (пентозы, гексозы, a-кетокислоты, фосфопируват, малат, ацетат, мальтонат, пуриновые и пиримидиновые основания), превращающиеся в биомолекулы — строительные блоки (мононуклеотиды, аминокислоты, сахара, жирные кислоты, глицерин). Из строительных блоков дрожжевые клетки синтезируют более сложные внутриклеточные биомолекулы — макромолекулы (нуклеиновые кислоты, белки, полисахариды, липиды), которые на следующем этапе группируются в надмолекулярные комплексы (ферментные комплексы, рибосомы) с последующим преобразованием в органеллы (ядро, митохондрии). Завершающей ступенью организации внутриклеточных молекул является клетка. Разные по структуре, сложности и специфическим функциям внутриклеточные молекулы синтезированы дрожжами в нужных количествах, обеспечивающих им жизнедеятельность и условия размножения. Одним из наиболее важных процессов является образование ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Молекулы ДНК являются двухцепочечными, причем обе цепи комплементарны друг другу.

В результате расщепления двойной молекулы на две одинаковые цепи и последующего достраивания недостающих «половинок» по принципу комплементарности возникают две двойные цепи (рис. 3.1).

При клеточном размножении каждая из двух вновь образующихся клеток получает одну из этих двойных цепей, идентичных исходной.

ПОВЕДЕНИЕ ДРОЖЖЕВЫХ КЛЕТОК ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ

В течение митотического цикла (глубокой многофазной перестройки всей деятельности клетки) в дрожжевых клетках протекают сложные процессы, связанные с биосинтезом ДНК (репликация), РНК — рибонуклеиновой кислоты (транскрипция) и белка (трансляция), катализируемые соответствующими ферментами: ДНК-полимеразой, ДНК-лигазой, эндонуклеазой, рестректазой и др. Эти ферменты предопределяют рост, развитие и размножение дрожжей. Дрожжевые клетки активно реагируют на совокупность внешних факторов и способны к анабиозу, автолизу, плазмолизу, мутации, адаптации и агглютинации.

Анабиоз.При анабиозе жизненные процессы (обмен веществ) временно прекращены или настолько замедленны, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Анабиоз наблюдается при резком ухудшении условий существования и является биологическим приспособлением организма. При наступлении благоприятных условий происходит восстановление жизненных процессов — оживление. Способность дрожжей впадать в состояние анабиоза позволяет выделять их из питательной среды и хранить в прессованном и сушеном виде.

Автолиз.Возникает при старении или повреждении клетки физическими или биологическими агентами, ее отмирании. Сущность автолиза состоит в распаде белков, жиров, углеводов под влиянием собственных гидролитических ферментов (протеолитических, нуклеаз, карбогидраз и др.), присутствующих в клетке. Способность дрожжей к автолизу ограничивает их стойкость при хранении. Наиболее интенсивен при автолизе процесс протеолиза, сопровождающийся накоплением продуктов распада белков (пептидов и аминокислот), пуриновых и пиримидиновых оснований, липидов, различных витаминов и ферментов.

Плазмолиз.Наступает в условиях, при которых осмотическое давление внешней среды превышает внутреннее осмотическое давление клетки. При этом цитоплазма отдает воду и отстает от оболочки. Клетка сжимается и погибает. Иногда плазмолизованные клетки остаются живыми и, попадая в гипотонический раствор, восстанавливаются, происходит деплазмолиз. Способность к плазмолизу используется для приготовления автолизатов дрожжей.

Мутация.Под мутацией понимают способность клетки к изменению физиологических свойств под влиянием условий внешней среды. Эти изменения могут стать наследственными признаками. Мутация широко используется для получения новых рас дрожжей.

Адаптация.Под адаптацией понимают приспособление культуры к заданным условиям (температуре, рН, составу среды и др.).

Агглютинация.Под воздействием неблагоприятных условий внешней среды на микроорганизмы происходит их склеивание или выпадение в осадок. Подвергаясь агглютинации, хлебопекарные дрожжи теряют свойственную им пылевидность.

Существенное влияние на биотехнологические свойства дрожжей оказывает зараженность их посторонней микрофлорой, которая нередко проникает в культуральную среду при производстве дрожжей. Присутствие в прессованных дрожжах «диких» может заметно снизить подъемную силу и a-глюкозидазную активность сахаромицетов. Из товарных хлебопекарных прессованных дрожжей Saccharomyces cerevisiae были выделены «дикие» дрожжи: Candida crusei, Candida mycoderma, Candida utilis, Torulopsis minor, Torulopsis dattila, Torulopsis aeria. По своим биохимическим свойствам эти дрожжи отличаются от Saccharomyces cerevisiae. Так, Torulopsis сбраживает некоторые пентозы, а Candida mycoderma не утилизирует раффинозу. Значительная их примесь (около 50 %) к основной культуре снижает способность прессованных дрожжей поднимать тесто, особенно снижается их активность в расстойке.

Наряду с дикими дрожжами в прессованные дрожжи попадают следующие бактерии: Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus, Bacillus mycoides, Bacillus megaterium, Bacillus agile, Bacillus album, Bacterium citrovorum, Bacterium aerogenes, Micrococcus citreus, Micrococcus radiatus, Micrococcus candidus, Micrococcus roseus, Micrococcus cinnabareus, Sarcina /lava, Leuconostoc mesenterioides, Lactobacterium fermenti, Lactobacterium plantarum, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas liquifaciens, Pseudomonas nonliquifaciens, Chromobacterium aurantiacum.

Таким образом, вместе с дрожжами при замесе хлебопекарных полуфабрикатов вносятся микроорганизмы, жизнедеятельность которых в той или иной степени влияет на ход технологического процесса, качество готовой продукции и сохранность ее от микробиологической порчи в процессе хранения.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДРОЖЖЕЙ

Химический состав хлебопекарных дрожжей непостоянен и зависит от технологии выращивания, расы дрожжей и их физиологического состояния.

Содержание влаги в бруске дрожжей колеблется в пределах от 68 до 75 %. Она распределяется на внутри- и внеклеточную. По данным Е. А. Плевако, в дрожжах влажностью 75 % количество внутриклеточной влаги варьирует от 18,6 до 28,6 %. Внутриклеточная влага находится в свободной или связанной форме. Связанная влага в составе клетки может быть адсорбирована поверхностью мицелл или находиться внутри мицелл. Свободная влага является растворителем сухих веществ клеточного сока (табл. 3.1).

Таблица 3.1