Температура і рН

Дріжджі живуть і розмножуються в обмежених температурних межах і для нормальної їх життєдіяльності необхідна температура 29-30° С. При дуже високій або дуже низькій температурі життєдіяльність дріжджів ослаблюється або зовсім припиняється. Максимальна температура для розвитку дріжджів - 38° С, мінімаль­на - 5° С, при температурі 50° С дріжджі гинуть.

Оптимальні температури для розвитку та виявлення максимальної бродильної активності не завжди співпадають. Дріжджі, вирощені при температурі, наприклад, 17-22° С, мають велику бродильну енергію. Зброджування мелясного сусла при температурі вище 30° С негативно впливає на вихід і якість дріжджів, які виділя­ють із бражки і використовують як хлібопекарські. Ферментативна активність, під­німальна сила та стійкість таких дріжджів при зберіганні знижуються, тому для вирощування дріжджів і зброджування мелясного сусла рекомендують такі темпе­ратурні режими: 28-29° С у дріжджогенераторах, 30-31° С у двох головних броди­льних апаратах та 28-29° С в інших бродильних апаратах. Сусло із крохмалевміс­ної сировини зброджують при 28-32° С.

При підвищенні температури дикі дріжджі і бактерії розмножуються значно швидше цукроміцетів. Якщо при 32° С коефіцієнт розмноження диких дріжджів у 2-3 рази більший коефіцієнта розмноження цукроміцетів, то при 38° С він уже в 6-8 разів більший. У результаті прискореного розвитку бактерій підвищується кисло­тність бражки. В обох випадках зменшується вихід спирту.

119

На життєдіяльність дріжджів значно впливає активна кислотність середовища. Іони водню змінюють електричний заряд колоїдів плазменної оболонки клітин і в залежності від концентрації можуть збільшувати або зменшувати її проникливість для окремих речовин та іонів. Від значення рН залежить швидкість надходження живильних речовин у клітину, активність ферментів, утворення вітамінів. При змі­ні рН середовища змінюється і напрям самого бродіння. Якщо рН зрушується у лужний бік, то збільшується утворення гліцерину.

Життєдіяльність дріжджів зберігається у межах рН середовища від 2 до 8; для їх вирощування оптимальним є рН 4,8-5,0. При рН нижче 4,2 дріжджі про­довжують розвиватися, в той час як ріст кислоутворюючих бактерій припи­няється. Цю властивість дріжджів використовують для пригнічення розвитку бактерій у середовищі, де вони присутні, яке підкислюють до рН 2,8-4 і ви­тримують певний час.

Склад живильного середовища Потреба дріжджів у живильних речовинах

Про потребу дріжджів у живильних речовинах роблять висновок по їх хіміч­ному складу, який залежить від живильного середовища, умов культивування дріж­джів та їх фізіологічних властивостей. Середній елементарний склад дріжджової клітини (%): вуглець 47, водень 6,5, кисень 31, азот 7,5-10, фосфор 1,6-3,5. Вміст інших елементів незначний (%): кальцію 0,3-0,8, калію 1,5-2,5, магнію 0,1-0,4, на­трію 0,06-0,2, сірки 0,2. У дріжджах знайдені мікроелементи (мкг/кг); залізо 90-350, мідь 20-135, цинк 100-160, молібден 15-65.

У пресованих дріжджах міститься 68-76% води і 32-24% сухих речовин. В залежності від стану колоїдів у дріжджовій клітині може бути 46-53% внутріш­ньоклітинної вологи І 22-27% міжклітинної. При зміні загальної вологості дріж­джів змінюється співвідношення між кількістю внутрішньоклітинної І міжклітин­ної вологи. Видалення 85% води із дріжджів при температурі не вище 50°С майже не впливає на їх життєдіяльність.

Сухі речовини дріжджів складаються із 23-28% органічних речовин і 5-7% золи. Склад органічних речовин такий (%): білку 13-14, глікогену 6-8, целюлози 1,8-2 та жиру 0,5-2.

Білок. Дріжджі містять у собі в середньому 50% сирого білку в перерахунку на сухі речовини і біля 45% істинного (справжнього) білку. У склад сирого білку входять всі сполуки азоту, до яких відносяться похідні нуклеїнових кислот, - пури­нові та пірімідінові основи, азот вільних амінокислот.

Глікоген. При відсутності живильних речовин у середовищі глікоген пере­творюється в спирт та диоксид вуглецю.

Поряд із глікогеном міститься трегалоза - дуже мобільний резервний вуглевод, який обумовлює стійкість хлібопекарських дріжджів. Вміст трегалози збільшуєть­ся із зменшенням азоту і при рН нижче 4,5.

120

Спиртові дріжджі

Жир. До складу жиру входять в основному олеїнова, ліноленова та пальмі­тинова кислоти. Він містить 30-40% фосфатидів.

Зола. Зола складається із таких основних оксидів (%): Р₂О₅ - 25-60, К₂О -23-40, СаО - 1-8, MgO - 4-6, Na₂O - 0,05-2, SO₃ - 0,5-6, SiO₂ - 1-2, Fe₂O₃ - 0,05-0,7.

Фосфор міститься переважно у вигляді органічних і неорганічних орто-, піро-і метафосфатів. Вони входять у склад молекул нуклеїнових кислот, фосфоліпідів та коферментів типу аденозинфосфатів і тіаміну. Так, ядерна речовина клітини (нук-леопротеїди) містить фосфор у вигляді ортофосфату. У вигляді ортофосфату фос­фор входить також у склад флавінових ферментів, у вигляді пірофосфату - у бага­тьох коферментів (кодегідрази та карбоксил ази). У вигляді різних сполук фосфор бере важливу участь у енергетичних процесах клітини.

Сірка входить до складу дуже важливих сполук - амінокислот (цистеїн, цис-тин, метіонин та глютатіон) і вітамінів (біотин, аневрин). У ферментах сірка знахо­диться у вигляді сульфідних та тіолових груп.

Залізо міститься у цитохромах, цитохромоксидазі, пероксидазі, каталазі та ін­ших ферментах, які беруть участь у процесах дихання. Воно сприяє дії й інших ферментів (зимогеназа, пірофосфатаза).

Магній активує багато фосфатазів та енолазу. Іони магнію впливають на збе­рігання активності ферментів при нагріванні. Магній і марганець прискорюють за­своювання дріжджами глюкози. Вплив магнію тим більший, чим нижча концентра­ція глюкози у середовищі. У живильних середовищах повинно міститися 0,02-0,05% магнію у вигляді сульфату. Процеси бродіння регулюються зміною концентрації іонів магнію в результаті приєднання його до органічних речовин.

Калій необхідний не тільки як живильний елемент, а також і як стимулятор розмноження дріжджів. Стимулююча дія пояснюється суттєвою роллю його в оки­слювальному фосфорилюванні та в процесах гліколізу. Переміщення неорганічного фосфору всередину клітини специфічно стимулюється калієм. Калій активує дріж­джову альдолазу, необхідний для дії ферменту піруваткарбоксилази і впливає так само, як і азот та сірка, на ліпідний обмін дріжджових клітин.

Кальцій відіграє роль активатора у мікробній клітині і знаходиться у ній як у вільному стані, так і у зв'язаному - із протеїнами, вуглеводами та ліпідами. іони Са²⁺ можуть зв'язуватися із АТФ поряд із Mg²⁺ та Мп²⁺. Кальцій є кофактором транскето-лази хлібопекарських дріжджів та інгібітором деяких ферментів, наприклад, пірофо-сфотази, енолази та аденозинтрифосфатази. При підвищеному солей кальцію

пригнічується розмноження дріжджів, знижується накопичення в них глікогену та підвищується вміст стеринів. Так, при вмісті до 40 мг на 1л середовища стиму­люється розмноження дріжджів, при більшому вмісті воно пригнічується.

Мікроелементи, Вони мають важливе значення для розмноження та жит­тєдіяльності дріжджів, входячи до складу ферментів, вітамінів та інших сполук, які беруть участь у їх синтезі. Мікроелементи впливають на швидкість та характер різних біохімічних процесів. Наприклад, кобальт стимулює розмноження дріжджів, підвищує вміст у клітинах азотистих речовин небілкової природи, перш за все ДНК, РНК та вільних амінокислот. Він стимулює також синтез вітамінів - ри-

121

бофлавіна та аскорбінової кислоти. Стимулююча дія мікроелементів пояснюється тим, що вони утворюють із ферментами металоорганічні і внутрішньокомплексні сполуки. Отримуваний ефект залежить від міцності зв'язку ферменту із молеку­лою субстрату або активування субстрату у проміжному активному комплексі.

Вітаміни та інші фактори росту. Для нормального розвитку і спиртового бро­діння дріжджі потребують вітамінів, які є кофакторами багатьох ферментів. Цукро-міцети частково можуть синтезувати всі вітаміни, окрім біотину, який обов'язково повинен бути у живильному середовищі.

Ненасичені жирні кислоти із 18 атомами вуглецю, особливо олеїнова, також є важливими ростовими факторами. Стимулююча дія олеїнової кислоти спостеріга­ється тільки при малій її концентрації, яка не перебільшує 0,5 мг/мл. При збіль­шенні концентрації ріст дріжджів набагато сповільнюється.