Загальна характеристика спиртових дріжджів

Цукор, що міститься в суслі, піддається бродінню за участю спиртових дріжджів, які представляють собою одноклітинні мікроорганізми з класу аскоміцетів. Дріжджі — позатаксономічна група одноклітинних грибів, які втратили міцеліальну будову внаслідок переходу до проживання у рідких і напіврідких субстратах, багатих на органічні речовини. Дріжджові клітини можуть мати різні форми, такі як яйцевидна, еліпсоїдальна, овальна або витягнута, і ця форма, а також їхня довжина (від 6 до 11 мікрометрів), залежать від конкретного виду дріжджів і умов їхнього розвитку. Відношення маси клітини до її об’єму впливає на швидкість обміну речовин між клітиною і оточуючим середовищем, що, в свою чергу, впливає на активність життєдіяльності дріжджів.

Зовнішній вигляд клітин може служити ознакою фізіологічного стану дріжджів. У виробничих умовах можуть одночасно існувати молоді, зрілі клітини і, таким чином, різні стадії розвитку брунькуючи, старі і відмерлі клітини. Найбільшою бродильною енергією володіють зрілі клітини.

Дріжджова клітина складається із оболонки, цитоплазми та ядра. Зовнішня частина оболонки утворена поліцукридами типу геміцелюлоз, переважно мананом і невеликою кількістю хітину, внутрішня частина – білковими речовинами, фосфо- ліпідами та ліпоїдами. Оболонка регулює стан клітинною вмісту і мас селективну проникливість, тим самим суттєво відрізняється від звичайних напівпроникних мембран. Товщина клітинної стінки дріжджів до 400 нм.

Форми клітин дріжджів:

Цитоплазматична мембрана мас товщину 7-8 нм, розміщена під клітинною стінкою і відділяє її від цитоплазми. Плазмалема – основний бар’єр, який визначає осмотичний тиск у клітині, – забезпечує вибіркове пересування живильних речовин із середовища в клітину та вивід метаболітів із клітини. Плазмалема складається із бімолекулярного шару ліпідів, у який включені білкові молекули. Ліпіди орієнтовані неполярними кінцями усередину, один до одного, а полярними – назовні.

Переміщення речовин через цитоплазматичну мембрану проходить внаслідок молекулярної дифузії (по градієнту концентрації) і в результаті активного руху, у якому беруть участь специфічні ферменти, в цьому випадку речовини можуть поступати в клітину і проти градієнта концентрації. Наприклад, амінокислоти легко проникають у клітину із середовища, навіть якщо їх концентрація в цитоплазмі в 100-200 разів вища, ніж у живильному середовищі.

Вид дріжджових клітин під мікроскопом:

Цитоплазма має гетерогенну структуру і в’язку консистенцію. Колоїдний характер її зумовлений білковими речовинами. Крім них, у цитоплазмі містяться рибозонуклсогіротсіди, ліпоїди, вуглеводи та значна кількість води. Цитоплазма молодих клітин зовні гомогенна. При старінні у них з’являються вакуолі, рівномірна зернистість, жирні та ліпоїдні гранули. У цитоплазмі із її органоїдами (хондріосомами, мікросомами, вакуолями) та включеннями проходять важливіші ферментативні процеси.

Митохондрії (хондріосоми) мають форму зернинок, паличок або ниток. Митохондріальні мембрани складаються із білків (80%) та ліпідів (20%).

У склад митохондрій входять також поліфосфати, РИК та ДНК. Мітохондрії розмножуються самостійно, реплікуючн свою мітохондріальну ДНК й продукуючи свої білки. Живильні клітини, які проникають у клітину, адсорбуються і акумулюються хондріосомами і підлягають швидким перетворенням внаслідок концентрації у цих ділянках клітини відповідних ферментів. У мітохондріях повністю здійснюється цикл трикарбонових кислот і найважливіша енергетична реакція – окислювальне фосфорилювання. Тому їх вважають за основну “силову станцію” клітини. Тут же відбуваються реакції активування амінокислот у процесі синтезу білка, ліпідів та інших сполук.

Мікросоми (рибосоми) -це включення у вигляді субмікроскопічних зернинок, які складаються із ліпідів, білків та рибонуклеїнових кислот (РНК), які забезпечують синтез білків із активованих амінокислот, які поступають із мітохондріальної системи.

Ядро – невелике кулясте або овальне тіло, яке оточене цитоплазмою і нерозчинне у ній. У ядерних структурах відокремлено у вигляді включень дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) та її протеїд (ДНКП) міститься велика кількість РНК. ДНК сприяє передачі спадкової інформації, збереженню властивостей мікроорганізмів. У ядрі здійснюється транскрипція (синтез молекул інформаційних РНК шляхом зчитування інформації із ДНК за допомогою ферменту РНК- полімеразн), а також реплікація ДНК при поділі клітини.

Обов’язковий органоїд клітини вакуолі – порожнини, наповнені клітинним соком і відокремлені від цитоплазми вакуольною мембраною. Форма вакуолей змінюється внаслідок переміщення та концентрації цитоплазми. Вакуоль у молодих клітинах складається із безлічі мілких порожнин, у старих – із однієї дуже великої. Клітинний сік -це водний розчин різних солей, вуглеводів, білків, жирів і ферментів. У вакуолях зосереджені різні сполуки, які повинні підлягати ферментативним перетворенням, утворюються продукти життєдіяльності та відходи.

У молодих дріжджових клітинах жиру, як правило, немає, у дозрілих він міститься тільки у небагатьох клітинах у вигляді мілких крапельок, у старих – великих крапель.

Глікоген – запасна живильна речовина дріжджів, яка накопичується при культивуванні дріжджів на середовищах, які багаті цукром, а при нестачі його швидко витрачається. У молодих клітинах глікогену мало, у дозрілих – значна кількість (до 40%).

Структура дріжджової клітини:

Вимоги до дріжджів, які використовують у виробництві спирту: висока бродильна енергія (дріжджі повинні швидко і повністю зброджувати цукри),
анаеробний тип дихання, стійкість до продуктів свого обміну та продуктів обміну сторонніх мікроорганізмів, а також до змін складу середовища, здатність переносити велику концентрацію солей та сухих речовин сусла, при переробці меляси повністю зброджувати рафінозу. Якщо дріжджі виділяють із дозрілої бражки і використовують їх як хлібопекарські, то вони повинні мати високу регенеративну здатність і відповідати вимогам до хлібопекарських дріжджів по стійкості при зберіганні, підйомній силі, зимазній та мальтазній активності.

Підвищення бродильної активності дріжджів може бути досягнуто різними способами: мутагенезом, гібридизацією та ін. Для одержання дріжджів із заданими властивостями найбільш перспективним є метод гібридизації, бо при схрещуванні двох батьківських видів дріжджів можна підібрати гібриди дріжджів із заздалегідь бажаними властивостями.