Бейкърска мая - Биология

Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?

Антибиотици от бактерии

Клетъчна миграция: новооткрита функция на известен протеин

Молекулярен компас за подравняване на клетките

Какво кара листата да стареят през есента

Демокрацията на лешоядите токачки

Околната среда на Ekembo: Хората също живееха в открити пейзажи

| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство

Сортът пшеница е създаден чрез кръстосване на диви треви

Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?

Хлебна мая

Хлебна мая (Saccharomyces cerevisiae). Маркиращите градуси съответстват на 1 µm.

Хлебна мая, също Бирена мая, (Син.: Хлебна мая, Гест); Баварски: Зародиш; (лат.-wiss. Saccharomyces cerevisiae) - съб., кратък мая, принадлежи към дрождите (едноклетъчни гъби) и е бутонираща мая (англ. пъпкаща мая).

Както се вижда от научното наименование (лат. cerevisiae; "От бира"), произходът им от бира с бийна мая. Чуждоезичната част на името Saccharomyces отново идва от древногръцки и означава "захарна гъба".

Клетките на Saccharomyces cerevisiae са кръгли до овални, с диаметър от пет до десет микрона и се размножават в процеса на пъпкуване. S. cerevisiae могат да бъдат и под формата на хифи [1] и да образуват аскоспори [2] .

история

Най-ранните сведения за използване на мая за приготвяне на хляб идват от древен Египет. Може би смес от брашно и вода е оставена на топло място по-дълго от обичайното и естествените дрожди са накарали тестото да ферментира преди печене. Полученият хляб беше по-лек и вкусен от предишните твърди плоски торти. Използването на закваска за печене на хляб в известен смисъл доведе до селекция, развъждане и развитие на дрождови щамове, макар и без нашето съвременно разбиране за микробиологията. От 18-ти век хлебопроизводителите получават от пивоварните дрожди с най-висока ферментация, което дава възможност да се произвеждат сладко-ферментирали хлябове като ролки от Кайзер. С дрожди като втасващ агент може да се приготви хляб с по-фин вкус, отколкото с квас, който съдържа не само мая, но и млечнокисели бактерии и други подобни. участват във ферментацията. В средата на 19-ти век пивоварите бавно преминават от дрожди с горно ферментиране към дъно, но те не са по същия начин подходящи за приготвяне на хляб. В резултат на това голямото търсене доведе до промишленото производство на висококачествени хлебни дрожди извън процеса на варене, за първи път през 1846 г. по „Виенския процес“.

наука

Еукариотът Saccharomyces cerevisiae е като прокариота Ешерихия коли моделен организъм при молекулярно биологични и клетъчни биологични изследвания. Поради простите условия на култивиране и връзката на вътрешната клетъчна структура с други еукариотни клетки в растителния и животинския свят, тя се използва, например, за изследване на клетъчния цикъл или разграждането на протеините. Saccharomyces cerevisiae е първият еукариотен организъм, чиято последователност на нуклеинова киселина в генома е напълно определена. Геномът се състои от 13 милиона базови двойки и 6 275 гена. Хомоложни гени могат да бъдат намерени в човешкия геном за повече от 23% от гените в генома на дрождите.

Полезен начин да направите това Saccharomyces cerevisiae Двухибридната система на дрождите не действа като модел на организъм, а по-скоро като инструмент за изследване на взаимодействията на протеини.

Има три основни бази данни за генома на дрождите. [3]

метаболизъм

Хлебната мая се счита за факултативно анаеробна. Това означава, че енергията може да се генерира или аеробно (с кислород) под формата на клетъчно дишане, или чрез ферментация. Хлебната мая използва почти изключително въглехидрати (захар) като изходни материали за своя енергиен метаболизъм. Продуктите на екскреция са предимно въглероден диоксид от дишането и етанол (алкохол) от ферментация. Пропорциите на продуктите зависят от това дали средата, в която растат дрождите, съдържа кислород или не, както и от концентрацията на захар в средата. Анаеробният метаболизъм е от решаващо значение при производството на алкохол и използването му като набухвател при печенето.

Определянето на хлебната мая като факултативна анаеробна не е напълно правилно, тъй като са необходими малки количества елементарен кислород за биосинтеза на ергостерол.

Ако присъстват по-големи количества лесно използваеми органични вещества (особено захар), те се ферментират въпреки аеробното отглеждане. Това явление е известно като ефекта на Crabtree. Ефектът Crabtree намалява растежа на дрождите и следователно обикновено е нежелан при производството на дрожди. Това може да бъде сведено до минимум чрез подходящо подаване на субстрат (вж. Процес на захранване).

Ако хлебната мая вече не е налична захар, окисляването на самостоятелно произведения етанол с кислород се използва като източник на енергия при оксидни условия. По този начин дрождите могат да продължат да се размножават, докато няма инхибиране поради прекомерни концентрации на етанол или ограничение поради липсата на други хранителни вещества (фосфати, аминокиселини).

Най-добрата температура за ферментация („издънката“) на дрождите е около 32 ° C. Около 28 ° C е оптимално за размножаване на дрождите. При добро снабдяване с хранителни вещества и кислород (аеробни), масата на дрождите се удвоява в културата на бирена мая за около два часа, така че увеличението е значително по-бавно, отколкото при много видове бактерии. В случай на анаеробна ферментация размножаването става значително по-бавно. При температури над 45 ° C хлебните дрожди започват да умират.

Хлебната мая е чувствителна към натиск. Когато налягането в резервоара за ферментация се повиши над 8 бара, маята спира да ферментира. Този ефект се използва и за контрол на процеса на ферментация.

използване

Дрожди от рода Saccharomyces се използват в много области. В допълнение към използването им в печенето, тези дрожди участват и във ферментацията на бира, сайдер, вино и оцет. Днес те се използват и за производството на етанолово гориво и целулозен етанол. Хлебната мая се използва и за биосорбция на тежки метали като цинк, мед, кадмий и уран от отпадъчни води. Тежките метали се натрупват във и извън клетките като кристали и могат да бъдат химически отделени от дрождите. [4]

В медицината ще го направи Saccharomyces cerevisiae Подобно на сродния вид Saccharomyces boulardii, той се използва като пробиотично лекарствено вещество за лечение на диарийни заболявания, за укрепване на общото състояние и за борба с косопада.

производство

Основата за производството на индустриална хлебна мая е две неща:

Щам от дрожди (чиста мая), който се добива от векове чрез подбор и отглеждане от квасена мая или от бирената мая от топ ферментирали бири. Хлебните дрожди се характеризират с високата си движеща сила и ниските нива на ензимите, унищожаващи глутена. В резултат на по-нататъшното размножаване хлебната мая е по-силна от дивата мая в закваска, но за разлика от заквасената мая не понася много други вещества: киселини, соли, мазнини и други.
Културна среда с меласа служи като основна съставка за размножаване на дрождите.

Докато щамът на дрождите е търговската тайна на съответните производители на дрожди, техническият процес на размножаване на дрожди е добре известен.

За да се получат маси от микроорганизми в чиста култура, те обикновено се произвеждат в биотехнологиите в многоетапни културни процеси. Едноетапен процес, при който голям обем хранителна среда се инокулира с малко количество организми, е много неблагоприятен по няколко причини. Ако това беше направено, разпространението на система с голям обем ще отнеме относително много време. Това би имало следните недостатъци:

Технически: Колкото по-голяма е системата, толкова по-трудно е да се предотврати навлизането на чужди, нежелани микроорганизми. Следователно фазата на размножаване в голямо растение трябва да бъде възможно най-кратка. Това намалява добива. Алтернативно, ферментацията може да се извърши по-дълго с добавяне на антибактериални спомагателни вещества [5].
Икономично: скъпо, голямо растение ще отнеме много време, за да възпроизведе малко количество микроорганизми, за чието производство са достатъчни по-малки и по-евтини растения.
Биологични: След приготвянето им хранителните среди обикновено не са оптимални за размножаване на микроорганизми (наред с други неща, твърде висок редокс потенциал, твърде ниска концентрация на въглероден диоксид, твърде ниска концентрация на специфични стимулатори на растежа). Първо организмите трябва да създадат по-благоприятна среда чрез метаболизма си. При малко количество микроорганизми в голям обем хранителна среда това отнема много дълго време и растежът би бил силно забавен в началото.

И при производството на хлебни дрожди размножаването се извършва на няколко етапа, например от култура в епруветка върху течна хранителна среда с 50 ml, 1 l, 10 l, 40 l, 400 l, 4 m³, 10 m³ и 200 m³. Градациите също могат да бъдат различни.

Като хранителна среда се използва воден разтвор от 8-10% меласа. Меласата съдържа около 50% захар. Разтворът се довежда до рН около 4,5 с помощта на киселини, кипва се (така че чуждите микроорганизми се убиват) и се филтрира. След това се добавят хранителни соли (главно амониеви соли и фосфати) и витамини от група В, тъй като те са необходими за растежа на дрождите и не присъстват в достатъчно количество в меласата. Културите са аеробни, т.е. с аерация, за да се получи възможно най-висок добив от биомаса.

Първите четири етапа до около 40 l се провеждат в лабораторията, като културните съоръжения се стерилизират, т.е.дрождите се размножават в чиста култура. Това отнема около осем дни. Следващите два до три етапа до около 10 m³ се извършват в стационарна техническа система, така наречената чиста система за култивиране, която също е стерилизирана (гореща пара 120 ° C под 1 бара свръхналягане), с продължителност около два дни. Поради техния размер (200 m³) за последните два етапа се използват нестерилизирани системи, но чуждите микроорганизми са до голяма степен изключени. Тези култури издържат само кратко време (10 до 20 часа всяка) и се започват с висока концентрация на дрожди, така че чуждите организми практически не се развиват. В дадения пример първоначално се получават около 18 т „мая“ на етапа от 200 m³. Понякога маята също се произвежда на два етапа. В заключителна фаза, също в завод от 200 m³, маята се произвежда от регулируемата мая за около 10 часа, например в четири паралелни култури с 200 m³ среда всяка около 65–70 t.

За около единадесет дни се получава почти десет милиарда пъти масата на дрождите от около 8 mg изходна маса с около 33 двойни.

Маята се концентрира с помощта на сепаратори (в резултат се получава т. Нар. „Мляко с мая“ или „сметана от дрожди“) и се обработва допълнително в зависимост от желания резултат:

Компресирани дрожди Квасното мляко се концентрира до съдържание на сухо вещество от около 30% с помощта на филтър преси или вакуумни ротационни филтри. След това масата се оформя и пакетира с помощта на екструзионна преса. Един грам компресирана мая съдържа около 10 10 (10 милиарда) дрождени клетки. Активни сухи дрожди Компресираните дрожди се оформят в малки цилиндри в екструдера, които след това се сушат в процес с кипящ слой. Сухи дрожди Останалото дрождено мляко се суши в барабанна сушилня или в пулверизационна сушилна система, при което ензимната активност е напълно загубена, така че тази мая се използва главно като фуражна добавка или за диетични и кулинарни цели (т.нар. Хранителна мая) се използва или продава като торба от 7 g. Течни дрожди В течна форма млякото с дрожди се регулира спрямо движещата сила, изисквана от клиента, и след това се взима от камион-цистерна.

Като цяло при производството на меласа се произвеждат по-големи количества органични и химични вещества, както и вода от дрожди, съдържаща микроорганизми, които все още представляват проблем за изхвърлянето.

Бъдещи перспективи В момента се разработва опит за използване на генно инженерство за предизвикване на дрожди да образуват аромати (напр. Ванилия).

Дозировка на хлебната мая

Хлебната мая се добавя към тестото с мая на около 3 до 6%, в зависимост от количеството брашно. Тежест, d. H. Преди всичко тестото с високо съдържание на мазнини изисква по-малко течност поради свързаната с тях долна течност - дрождите се нуждаят от метаболизма си. а. Вода - дозировка до 8%. При изключително дълги тестове или предварително тесто, съдържанието на дрожди се използва около 1-2%. Печеният малц се използва като оптимална хранителна основа.

Търговски форми на хлебна мая и срок на годност

Маята се предлага като пресована прясна мая (блокова мая), като суха мая (срок на годност около 1 година) или течна мая. За да се получат сухите дрожди, по-голямата част от водата постепенно се отстранява от дрождите, които са били почистени от кашата. Обикновено се добавя емулгаторът цитрем (естер на лимонена киселина с моноглицериди). Това би трябвало да предотврати прекаленото изсъхване на клетките на дрождите, така че клетките да станат само неактивни, но не и да умрат. Инактивираните по този начин дрожди могат да се съхраняват дълго време при стайна температура. Независимо от това, трябва да се приеме сериозно датата на годност, отпечатана на опаковката, тъй като способността на дрождните клетки да се активират с времето се губи. Типичен пакет от 7 g суха мая, продаван в магазините за продажба на дребно, има приблизително същата сила на ферментация като половината куб пресни дрожди от 42,5 g.

Обикновената прясна мая запазва пълния си потенциал в продължение на десет до дванадесет дни при температура на съхранение от 2 до 8 ° C. Постоянното разграждане на въглехидратните резерви и протеините запазва жизнените функции на дрождите. Колкото повече стари или мъртви клетки има в парче дрожди, толкова по-лоша става движещата сила. В същото време вещества като глутатион изтичат от клетката. Това води до омекотяване на лепилото (глутено-зърнените протеини) в тестото. Следователно старата мая е практически неизползваема дори при по-високи дози.

Прясната хлебна мая може да бъде разпозната по светлия, предимно жълтеникав цвят. Има приятна миризма, сладък, интензивен вкус и твърда, подобна на черупка почивка. Старата мая е кафяво-сива, напукана, ронлива, има все по-горчив вкус и неприятна миризма.

Алтернатива на използването на хлебна мая е ферментацията за печене.

Специални видове хлебна мая

За специални задачи се използват специални породи, като например осмотолерантни дрожди, които - с много сладки теста - са по-малко чувствителни към осмотичното налягане. Органичните дрожди (квасни дрожди), които се отглеждат на хранителна среда за зърнени култури, са особено подходящи за хора с алергия към дрожди, която обикновено се среща само при индустриални дрожди (поради остатъците в меласовия субстрат при производството на дрожди).