Дрожжи, применяемые в промышленности

Для получения спирта в основном используются дрожжи, относящиеся к роду Saccharomyces. Согласно руководства (N.Kreger-van-Rij, 1984) род включает семь видов, размножающихся вегетативно в диплоидной фазе:

Saccharomyces cerevisiae (син. Sacch. bayanus, Sacch. carlsbergensis)

Sacch. Kluyveri,

Sacch. exiguus,

Sacch. dairensis,

Sacch. servazzii,

Sacch. tellustris,

Sacch. unisporus.

Наибольшее распространение имеет вид Saccharomyces cerevisiae, который включает расы, используемые в хлебопечении, получении этилового (винного) спирта, пивоварении, виноделии, производстве кваса.

Saccharomyces cerevisiae, Hansen на солодовом сусле в трехсуточной культуре при 28⁰С имеют сферическую, эллипсоидную или удлиненную форму клеток, расположенных единично, парами, иногда короткими цепочками или небольшими гроздьями. Размер клеток заметно варьирует 3,5-10,5х5,0-21,0 мкм, некоторые штаммы могут достигать 30 мкм и более.

При культивировании дрожжевых клеток на сусло-агаре колонии пастообразные, кремовые или коричневато-кремовые, обычно с довольно ровной, гладкой, иногда слегка пузырчатой или покрытой точками поверхностью, с блестящими или тусклыми секторами. Край колоний цельный, реже лопастный, может образовывать примитивный псевдомицелий. Высевая на агар с ацетатом, можно вызвать аскообразование. Аски содержат от одной до четырех спор шаровидной или эллипсовидной формы. Сбраживают глюкозу, галактозу, сахарозу, мальтозу, на 1/3 раффинозу. В аэробных условиях используют глюкозу, галактозу, сахарозу, мальтозу, на 1/3 раффинозу, способность к усвоению L-сорбозы, трегалозы, мелецитозы, инулина, L-арабинозы, D-рибозы, глицерина, D-маннита, D-сорбита, -метил-D-глюкозида, молочной кислоты клетками Saccharomyces cerevisiae варьирует, а целлобиозу, лактозу, мелибиозу, крахмал, ксилозу, D-арабинозу, L-рамнозу, эритрит, рибит, дульцит, салицин, янтарную и лимонную кислоты, инозит не ассимилируют. В качестве источника азота не используют нитраты. Потребность в витаминах зависит от штаммов дрожжей.

На африканском континенте для получения алкогольных напитков применяют Schisosaccharomyces (Sch. pombe, Sch. octosporus), которые размножаются делением.

Дрожжи других видов в пищевой промышленности нарушают технологический процесс, вызывают порчу сырья и готовой продукции.

Sacch. cerevisiae подразделяют на расы низового (большая часть винных и пивных дрожжей) и верхового (спиртовые, хлебопекарные и некоторые пивные). Дрожжи низового брожения функционируют в производстве при температуре 6…10⁰С и даже при 0⁰С, верхового - при 14…25⁰С. В конце брожения одни оседают на дно, образуя довольно плотный осадок, другие - всплывают вверх. Способность подниматься вызвана тем, что клетки, почкуясь, не расходятся, образуя короткие цепочки, пузырьки СО₂ подхватывают их с собой на поверхность. Но эти свойства не абсолютны.

Сахаромицеты обладают различными флокуляционными свойствами, поэтому в бродящей среде их разделяют на хлопьевидные и пылевидные. Первые в конце брожения образуют флокулы (хлопья) и либо оседают на дно, либо поднимаются на поверхность. Вторые - постоянно находятся во взвешенном состоянии. Флокулы могут образовывать дрожжи и низового, и верхового брожения. Клетки хлопьевидных дрожжей крупнее, их масса больше, чем у пылевидных, которые особенно подвержены автолизу. Давая меньший прирост биомассы, пылевые дрожжи обладают повышенной бродильной активностью и более полно сбраживают сусло, образуя больше диацетила и высших спиртов. Однако хлопьевидные - лучше создают аромат напитков. Хлопьеобразование признак не стойкий, клетки могут постепенно его утрачивать. Важный этап борьбы за качество и чистоту брожения, а в конечном итоге за качество основного продукта, - это применение чистых, специально селекционированных микроорганизмов. Используя приемы асептики и антисептики, в цехах стараются подавить рост вредных микроорганизмов, ингибируя введением антисептических веществ, большой посевной дозой маточных дрожжей. В процессе длительного культивирования, чаще всего при непрерывных способах, возможен спонтанный мутагенез в дрожжевой популяции и накопление мутантов, более приспособленных к производственным условиям, чем исходные расы.

Обладающие ценными производственными свойствами дрожжи, можно выделять и из естественных субстратов. Например, в Средней Азии выделенная раса Sacch. cerevisiae Ркацетели-6 используется для производства вина. Селекция дрожжей при искусственном мутагенезе успехов не принесла. Мутанты, проявляющие ценные свойства в относительно изолированных лабораторных условиях, не выдерживали конкуренции в производственных условиях и вытеснялись. При селекции рас дрожжей для производства спирта из мелассы, хлебопечения успешно применяют метод гибридизации. Для получения высокоэффективных рас дрожжей новые пути открывают методы генной инженерии.