Drojdia de brutar - Biologie

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Antibiotice din bacterii

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Drojdia de panificație

Drojdia de panificație (Saccharomyces cerevisiae). Mărcile de absolvire corespund fiecăruia cu 1 µm.

Drojdia de panificație, de asemenea drojdie de bere, (Sin.: Drojdia de panificație, Gest); Bavareză: Germeni; (lat.-wiss. Saccharomyces cerevisiae) - col., Scurt drojdie, aparține drojdiilor (ciuperci unicelulare) și este o drojdie în devenire (engl. drojdie în devenire).

După cum se poate vedea din denumirea științifică (lat. cerevisiae; „De bere”), originea lor în drojdia de bere fermentată de sus. Partea limbii străine a numelui Saccharomyces din nou provine din greaca veche și înseamnă „ciupercă de zahăr”.

Celulele din Saccharomyces cerevisiae sunt rotunde până la ovale, cu cinci până la zece microni în diametru și se înmulțesc prin procesul de înmugurire. S. cerevisiae poate fi, de asemenea, sub formă de hife [1] și formează ascospori [2] .

poveste

Cea mai veche înregistrare a utilizării drojdiilor la coacerea pâinii provine din Egiptul antic. Este posibil ca un amestec de făină și apă să rămână într-un loc cald mai mult decât de obicei, iar drojdiile naturale au cauzat fermentarea aluatului înainte de coacere. Pâinea rezultată a fost mai ușoară și mai gustoasă decât prăjiturile plate tari anterioare. Utilizarea aluatului pentru coacerea pâinii a dus la selectarea, reproducerea și dezvoltarea tulpinilor de drojdie, deși fără înțelegerea noastră modernă a microbiologiei. Începând cu secolul al XVIII-lea, brutarii primesc drojdii cu fermentare superioară de la fabricile de bere, ceea ce a făcut posibilă producerea de pâine fermentată dulce, cum ar fi rulourile Kaiser. Cu drojdia ca agent de dospire, se poate face pâine cu un gust mai fin decât cu aluatul acru, care conține nu numai drojdie, ci și bacterii lactice și altele asemenea. sunt implicate în fermentare. La mijlocul secolului al XIX-lea, producătorii de bere au trecut încet de la fermentarea de sus la drojdiile de fermentare inferioară, dar acestea nu sunt în același mod potrivite pentru prepararea pâinii. Ca urmare, marea cerere a condus la producția industrială de drojdie de panificație de înaltă calitate în afara procesului de fabricare a berii, mai întâi în 1846 în „procesul vienez”.

ştiinţă

Eucariotul Saccharomyces cerevisiae este ca procariotul Escherichia coli un organism model în cercetarea biologică moleculară și biologică celulară. Datorită condițiilor simple de cultură și a relației structurii celulare interne cu alte celule eucariote din lumea plantelor și a animalelor, este utilizată, de exemplu, pentru a studia ciclul celular sau descompunerea proteinelor. Saccharomyces cerevisiae a fost primul organism eucariot a cărui secvență de bază a acidului nucleic din genom a fost complet determinată. Genomul este format din 13 milioane de perechi de baze și 6.275 de gene. Genele omoloage pot fi găsite în genomul uman pentru mai mult de 23% din genele genomului drojdiei.

O modalitate utilă de a face acest lucru Saccharomyces cerevisiae Sistemul cu doi hibrizi de drojdie nu acționează ca un organism model, ci mai degrabă ca un instrument pentru cercetarea interacțiunilor proteinelor.

Există trei baze de date majore pe genomul drojdiei. [3]

metabolism

Drojdia de panificator este considerată anaerobă facultativ. Aceasta înseamnă că energia poate fi generată fie aerob (cu oxigen) sub formă de respirație celulară, fie prin fermentare. Drojdia de panificație folosește aproape exclusiv carbohidrați (zahărul) ca materii prime pentru metabolismul său energetic. Produsele de excreție sunt în principal dioxid de carbon din respirație și etanol (alcool) din fermentație. Proporțiile produselor depind de mediul în care crește drojdia conține sau nu oxigen, precum și de concentrația de zahăr din mediu. Metabolismul anaerob este crucial în producția de alcool și utilizarea acestuia ca agent de dospire la coacere.

Desemnarea drojdiei de panificator ca anaerobă facultativă nu este pe deplin corectă, deoarece cantități mici de oxigen elementar sunt necesare pentru biosinteza ergosterolului.

Dacă sunt prezente cantități mai mari de substanțe organice ușor de utilizat (în special zahăr), acestea sunt fermentate în ciuda cultivării aerobe. Acest fenomen este cunoscut sub numele de efectul Crabtree. Efectul Crabtree reduce creșterea drojdiei și, prin urmare, este de obicei nedorit în producția de drojdie. Acest lucru poate fi minimizat prin furnizarea adecvată de substrat (a se vedea procesul alimentat în lot).

Dacă drojdia de panificație nu mai este disponibilă zahăr, oxidarea etanolului auto-produs cu oxigen este utilizată ca sursă de energie în condiții oxicale. În acest fel, drojdia poate continua să se înmulțească atâta timp cât nu există inhibiție din cauza concentrațiilor excesive de etanol sau o limitare din cauza lipsei altor nutrienți (fosfați, aminoacizi).

Cea mai bună temperatură pentru fermentare („lăstarul”) drojdiei este în jur de 32 ° C. Aproximativ 28 ° C este optim pentru ca drojdia să se înmulțească. Cu o cantitate bună de nutrienți și oxigen (aerob), masa de drojdie din cultura de drojdie de bere se dublează în aproximativ două ore, astfel încât creșterea este semnificativ mai lentă decât în cazul multor tipuri de bacterii. În cazul fermentației anaerobe, reproducerea are loc considerabil mai lent. La temperaturi peste 45 ° C, drojdia de panificație începe să moară.

Drojdia de brutar este sensibilă la presiune. Când presiunea din rezervorul de fermentare crește peste 8 bari, drojdia încetează fermentarea. Acest efect este, de asemenea, utilizat pentru a controla procesul de fermentare.

utilizare

Drojdii din gen Saccharomyces sunt utilizate în multe domenii. Pe lângă utilizarea lor la coacere, aceste drojdii sunt implicate și în fermentarea berii, a cidrului, a vinului și a oțetului. Ele sunt folosite și astăzi în producția de combustibil etanol și etanol celulozic. Drojdia de panificație este, de asemenea, utilizată pentru biosorbția metalelor grele precum zincul, cuprul, cadmiul și uraniul din apele uzate. Metalele grele se acumulează în interiorul și în exteriorul celulelor sub formă de cristale și pot fi separate chimic de drojdie. [4]

În medicină va fi Saccharomyces cerevisiae Similar speciei înrudite Saccharomyces boulardii, este utilizat ca medicament probiotic pentru tratamentul bolilor diareice, pentru întărirea stării generale și pentru prevenirea căderii părului.

de fabricație

Baza pentru producția industrială de drojdie de panificație sunt două lucruri:

O tulpină de drojdie (drojdie pură) care a fost obținută de secole prin selecție și creștere din drojdie de aluat sau din drojdia de bere a berilor cu fermentare superioară. Drojdiile de panificație se caracterizează prin forța lor mare de conducere și nivelurile scăzute de enzime care distrug glutenul. Ca urmare a creșterii ulterioare, drojdia de brutar este mai puternică decât drojdia sălbatică din aluatul acru, dar spre deosebire de drojdia de aluat nu tolerează multe alte substanțe: acizi, săruri, grăsimi și multe altele.
Un mediu de cultură cu melasă servește ca ingredient principal pentru ca drojdia să se înmulțească.

În timp ce tulpina de drojdie este secretul comercial al producătorilor respectivi de drojdie, procesul tehnic de propagare a drojdiei este bine cunoscut.

Pentru a produce mase de microorganisme în cultură pură, acestea sunt de obicei produse în biotehnologie în procese de cultură în mai multe etape. Un proces într-o etapă în care un volum mare de mediu de cultură este inoculat cu o cantitate mică de organisme este foarte dezavantajos din mai multe motive. Dacă s-ar face acest lucru, un sistem de volum mare ar dura relativ mult timp să se propage. Aceasta ar avea următoarele dezavantaje:

Tehnic: Cu cât este un sistem mai mare, cu atât este mai dificil să se prevină pătrunderea microorganismelor străine, nedorite. Prin urmare, faza de propagare într-o plantă mare trebuie menținută cât mai scurt posibil. Acest lucru reduce randamentul. Alternativ, fermentarea poate fi efectuată mai mult timp cu adăugarea de auxiliare antibacteriene [5].
Economică: o plantă mare și costisitoare ar dura mult timp pentru a multiplica o cantitate mică de microorganisme, pentru a căror producție sunt suficiente plante mai mici și mai ieftine.
Biologic: După pregătirea lor, mediile de cultură nu sunt de obicei optime pentru reproducerea microorganismelor (printre altele, potențial redox prea mare, concentrație prea mică de dioxid de carbon, concentrație prea mică de stimulatori specifici de creștere). Organismele trebuie mai întâi să creeze un mediu mai favorabil prin metabolismul lor. Cu o cantitate mică de microorganisme într-un volum mare de mediu de cultură, acest lucru durează foarte mult, iar creșterea ar fi mult întârziată la început.

De asemenea, și în producția de drojdie de panificație, reproducerea se efectuează în mai multe etape, de exemplu dintr-o cultură de eprubetă pe mediu de cultură lichid cu 50 ml, 1 l, 10 l, 40 l, 400 l, 4 m³, 10 m³ și 200 m³. De asemenea, gradațiile pot fi diferite.

O soluție apoasă de 8-10% melasă este utilizată ca mediu de cultură. Melasa conține aproximativ 50% zahăr. Soluția este adusă la un pH de aproximativ 4,5 folosind acizi, fiartă (astfel încât microorganismele străine să fie ucise) și filtrată. Apoi se adaugă săruri nutriționale (în principal săruri de amoniu și fosfați) și vitamine din grupul B, deoarece acestea sunt necesare pentru creșterea drojdiei și nu sunt prezente în cantități suficiente în melasă. Culturile sunt aerobe, ceea ce înseamnă cu aerare, pentru a obține cel mai mare randament posibil de biomasă.

Primele patru etape până la aproximativ 40 l sunt efectuate în laborator, instalațiile de cultură fiind sterilizate, adică drojdia se propagă în cultură pură. Aceasta durează aproximativ opt zile. Următoarele două până la trei etape de până la aproximativ 10 m³ se desfășoară într-un sistem tehnic staționar, așa-numitul sistem de cultivare pur, care este, de asemenea, sterilizat (abur supraîncălzit 120 ° C sub suprapresiune de 1 bar), cu o durată de aproximativ două zile. Datorită dimensiunii lor (200 m³), sistemele nesterilizate sunt utilizate pentru ultimele două etape, dar microorganismele străine sunt în mare parte excluse. Aceste culturi durează doar un timp scurt (10 până la 20 de ore fiecare) și sunt începute cu o concentrație ridicată de drojdie, astfel încât organismele străine să nu se dezvolte practic. În exemplul dat, inițial se obțin în jur de 18 t de "drojdie" în etapa de 200 m³. Uneori, drojdia este produsă și în două etape. Într-o fază finală, tot într-o plantă de 200 m³, drojdia este produsă din drojdia reglabilă în aproximativ 10 ore, de exemplu în patru culturi paralele cu 200 m³ de mediu fiecare aproximativ 65-70 t.

În aproximativ unsprezece zile, de aproape zece miliarde de ori masa de drojdie este produsă din aproximativ 8 mg de masă inițială, cu aproximativ 33 de duble.

Drojdia este concentrată cu ajutorul separatoarelor (rezultă așa-numitul „lapte de drojdie” sau „smântână de drojdie”) și procesată în continuare în funcție de rezultatul dorit:

Drojdie comprimată Laptele de drojdie este concentrat la un conținut de substanță uscată de aproximativ 30% folosind prese cu filtru sau filtre rotative cu vid. Masa este apoi modelată și ambalată folosind o presă de extrudare. Un gram de drojdie comprimată conține aproximativ 10 10 (10 miliarde) celule de drojdie. Drojdie uscată activă Drojdia comprimată este formată în cilindri mici în extruder, care sunt apoi uscați într-un proces cu pat fluidizat. Drojdie uscată Restul de lapte de drojdie este uscat într-un uscător cu tambur sau într-un sistem de uscare prin congelare prin pulverizare, prin care activitatea enzimatică este complet pierdută, astfel încât această drojdie este utilizată în principal ca aditiv pentru hrana animalelor sau în scopuri dietetice și culinare (așa-numitul Drojdie nutrițională) este folosit sau vândut ca o pungă de 7 g. Drojdie lichidă În formă lichidă, laptele de drojdie este ajustat la forța motrice cerută de client și apoi preluat de camion cisternă.

În general, la fabricarea melasei se produc cantități mai mari de substanțe organice și chimice, precum și apă de drojdie care conține microorganisme, care reprezintă încă o problemă de eliminare.

Perspective de viitor În prezent se află o încercare de a utiliza ingineria genetică pentru a induce drojdia să formeze arome (de exemplu, vanilie).

Dozarea drojdiei de brutar

Pe baza cantității de făină, aproximativ 3 până la 6% din drojdie se adaugă la aluatul de drojdie. Greutate, d. H. Mai presus de toate, aluaturile bogate în grăsimi necesită mai puțină lichidă datorită fluidului inferior asociat - drojdia are nevoie pentru metabolismul său u. A. Apă - o doză de până la 8%. În cazul aluaturilor extrem de lungi sau aluatului pre-aluat, conținutul de drojdie utilizat este de aproximativ 1-2%. Malțul copt este utilizat ca bază nutritivă optimă.

Forme comerciale de drojdie de panificație și termenul lor de valabilitate

Drojdia este oferită ca drojdie proaspătă presată (drojdie bloc), ca drojdie uscată (termen de valabilitate aproximativ 1 an) sau drojdie lichidă. Pentru a produce drojdia uscată, majoritatea apei este îndepărtată treptat din drojdia care a fost curățată din piure. De obicei se adaugă emulgatorul citrem (ester al acidului citric cu monogliceride). Aceasta este pentru a preveni celulele de drojdie să se usuce prea mult, astfel încât celulele să devină inactive doar, dar să nu moară. Drojdia inactivată în acest mod poate fi păstrată mult timp la temperatura camerei. Cu toate acestea, ar trebui să luați în serios data de expirare tipărită pe ambalaj, deoarece capacitatea celulelor de drojdie de a se reactiva se pierde în timp. Un pachet tipic de 7 g de drojdie uscată, vândut în magazinele cu amănuntul, are aproximativ aceeași putere de fermentare ca jumătate de cub de 42,5 g de drojdie proaspătă.

Drojdia obișnuită proaspătă își păstrează întregul potențial timp de zece până la doisprezece zile la o temperatură de depozitare de 2 până la 8 ° C. O defalcare permanentă a rezervelor de carbohidrați și a proteinelor păstrează funcțiile vitale ale drojdiei. Cu cât există mai multe celule vechi sau moarte într-o bucată de drojdie, cu atât forța motrice devine mai rea. În același timp, substanțe precum glutationul se scurg din celulă. Acest lucru duce la o înmuiere a lipiciului (proteine din gluten-boabe) din aluat. Prin urmare, drojdia veche este practic inutilizabilă chiar și la doze mai mari.

Drojdia proaspătă de brutar poate fi recunoscută prin culoarea sa deschisă, în cea mai mare parte gălbuie. Are un miros plăcut, un gust dulce, intens și o pauză fermă, asemănătoare coajei. Drojdia veche este maro-cenușie, crăpată, sfărâmicioasă, are un gust din ce în ce mai amar și un miros neplăcut.

O alternativă la utilizarea drojdiei de brutar este fermentarea la copt.

Tipuri speciale de drojdie de panificație

Soiurile speciale sunt folosite pentru sarcini speciale, cum ar fi drojdiile osmotolerante, care - cu aluaturi foarte dulci - sunt mai puțin sensibile la presiunea osmotică. Drojdiile organice (drojdii de aluat), care sunt cultivate pe un mediu de cultură a cerealelor, sunt potrivite în special pentru persoanele cu alergie la drojdie, care apare de obicei numai cu drojdii industriale (datorită reziduurilor din substratul melasei producției de drojdie).