Использование дрожжей в современной биотехнологии

Промышленное производство спирта

Спиртовое брожение — процесс, приводящий к образованию этанола (CH3CH2OH) из водных растворов углеводов (сахаров), под действием некоторых видов дрожжей (см. ферментация) как видметаболизма.

В биотехнологии для производства спирта используют сахарный тростник, фуражную кукурузу и другие дешёвые источники углеводов. Для получения сбраживаемых моно- и олигосахаридов они разрушаются серной кислотой или амилазами грибного происхождения. Затем проводится сбраживание и ректификационная перегонка спирта до стандартной концентрации около 96 % об. Дрожжи рода Saccharomyces были генетически модифицированы для сбраживания ксилозы — одного из основных мономеров гемицеллюлозы, что позволяет повысить выход этанола при использовании растительного сырья, содержащего наряду с целлюлозой и значительные количества гемицеллюлоз. Всё это может снизить цену и улучшить его положение в конкурентной борьбе с углеводородным топливом.

Пищевые и кормовые дрожжи

Основные статьи: Кормовые дрожжи, Пищевые дрожжи

Дрожжи богаты белками, их содержание может доходить до 66 %, при этом 10 % массы приходится на незаменимые аминокислоты. Дрожжевая биомасса может быть получена на отходах сельского хозяйства, гидролизатах древесины, её выход не зависит от климатических и погодных условий. Поэтому её использование чрезвычайно выгодно для обогащения белками пищи человека и корма сельскохозяйственных животных. Добавление дрожжей в колбасы началось ещё в 1910-е годы в Германии, в 1930-е кормовые дрожжи начали производить в СССР, где эта отрасль особенно развилась.

Тем не менее на Западе сейчас производятся и продаются различные дрожжевые экстракты: вегемит, мармит, боврил, ценовис. Существуют подобные производства и в России, но их объёмы невелики. Для получения экстрактов используются либо автолизаты дрожжей (клетки разрушаются и белок становится доступным благодаря ферментам самих клеток), либо их гидролизаты (разрушение специальными веществами). Они применяются как пищевые добавки и для придания блюдам вкусовых качеств; кроме того, существуют косметические средства на основе дрожжевых экстрактов.

Продаются также дезактивированные (убитые тепловой обработкой), но не разрушенные пищевые дрожжи, особенно популярные у веганов из-за высокого содержания белка и витаминов (особенно группы B), а также малого количества жиров. Некоторые из них обогащены витамином B12 бактериального происхождения.

Кто такие микробы? Какая от них польза.

Кто не видел позеленевший хлеб или позеленевшую кожу? Эти частые в быту случаи вызываются развитием на предметах плесневого гриба, называемого зеленым кистевиком, или пенициллом.

Иногда наблюдается такое большое скопление окрашен­ных микроорганизмов (микробов), что они видны бывают на значитель­ном расстоянии. В 1818 г. один из кораблей проплывал ми­мо пустынных берегов Гренландии. Многие из матросов былине на шутку напуганы странным зрелищем: на большой площади снег был кроваво-красным. Но когда нашлись смельчаки и осмотрели этот снег, то никакой крови там не нашли. Позднее ученые выяснили, что красную окраску сне­гу придают микроскопические водоросли, окрашенные в красный цвет.

Большинство микробов образует белые или серовато- белые колонии, но есть виды микробов, которые способны выделять красящие вещества или пигменты разных цветов и оттенков (красного, оранжевого, зеленого, желтого, синего, фиолето­вого). Способность вырабатывать пигменты присуща самым различным организмам и ни в коем случае не указывает на родственную близость. Окрашенными могут быть плесневые грибы и дрожжи, бактерии и актиномицеты, возбудители болезней и сапрофиты.

Одни микробы выделяют пигмент наружу, окрашивают среду, а сами остаются бесцветными; у других микробов он пропиты­вает оболочку; у третьих накопляется в клетках.

Из окрашенных микробов печальную известность полу­чил совершенно безвредный вид – так называемая чудесная палочка, которая развивается на крахмалистой пище и вы­деляет красный пигмент. Появление такой бактерии на хле­бе, особенно на церковных просфорах, суеверными людьми истолковывалось как указание свыше на тайные преступле­ния. Виновными обычно признавались иноверцы, над кото­рыми и учинялась кровавая расправа во славу божию.

В 1329 г. в Нюрнберге, Вюрцбурге, Франкфурте и других городах Германии завзятые фанатики и изуверы сожгли на кострах 10 тыс. человек только из-за того, что на их просфо­рах появились “кровавые пятна”.

Описывается и такой интересный случай. В 1819 г. в доме итальянского крестьянина Питарелло в Леньяро, близ Па­дуи, на пищевых продуктах появилась “кровь”.

Обнаружив такое “чудо”, испуганный крестьянин обра­тился за помощью к местному священнику. Служитель церк­ви сам понимал в этом не больше темного крестьянина и ограничился тем, что отслужил молебен. Само собой разу­меется, “кровавые пятна” от этого не исчезли, а появились и в других домах. Среди населения поднялась паника, и не­известно чем бы все это кончилось, если бы врач Сетте не раскрыл тайну этого “чудесного” явления. Подозревая, что окрашивание продуктов связано с развитием микробов, он нимеренно заразил продукты в доме священника, где после этого тоже появились на продуктах “кровавые пятна”. В по­нимании крестьян такой “благочестивый” дом никак не мог иметь связей с волшебством, а что дело тут связано с чем-то земным, и они успокоились. В 1848 г. виновник этих бед был изучен Христианом Эренбергом и назван бактериум продигиозум.

Пигментные микробы встречаются в воздухе, воде, почве, навозе. Один из таких микробов, попадая в раны, окрашивает гной в синий цвет. Эту бактерию и называют синегнойная палочка. Широкое распространение имеют цветные дрожжи, иногда черные, а чаще розовые. Некоторые пигмент­ные бактерии, попадая в молоко, придают ему непривычную окраску: красную, желтую, синюю. Неприятное чувство, а то и страх вызывает такое молоко. Черный цвет почвы тоже связан с веществами, которые вырабатываются микробами. Какое же значение пигменты имеют для самих микробов? Этот вопрос еще не вполне изучен.

Некоторым пигментам (пигмент синегнойной палочки) приписывается роль в микробном дыхании, в других пигмен­тах видят средство защиты. Фиолетовый мицетин актиномицета, красный продигиозин чудесной палочки оказывают губительное действие на болезнетворных микробов,и явля­ются антибиотическими веществами.