"Комплексное исследование дрожжей".

Проект разработан ученицей 10 класса
Васильевой Анастасией.
Руководитель проекта:
Пантелеева Н.А. учитель биологии.
Дро́жжи — внетаксономическая группа одноклеточных грибов, утративших
мицелиальное строение в связи с переходом к обитанию в жидких и полужидких,
богатых органическими веществами субстратах. Объединяет около 1500 видов,
относящихся к аскомицетам и базидиомицетам.
Быстрорастворимые
активные сухие Винные или
шампанские
дрожжи
дрожжи
Прессованные Активные сухие
дрожжи
дрожжи
Пивные дрожжи
Пекарские
дрожжи
Антони Ван Левенгук
•Дрожжи, вероятно, одни из наиболее древних «домашних
организмов».
Луи Пастер
Тысячи лет люди использовали их для ферментации и выпечки. Археологи
нашли среди руин древнеегипетских городов жернова и пекарни, а также
изображение пекарей и пивоваров.
•В 1680 году голландский натуралист Антони ван Левенгук впервые увидел
дрожжи в оптический микроскоп, однако, из-за отсутствия движения, не
распознал в них живые организмы.
• И лишь в 1857 году французский микробиолог Луи Пастер в работе
«Mémoire sur la fermentation alcoholique» доказал, что спиртовое брожение
— не просто химическая реакция, как считалось ранее, а биологический
процесс, производимый дрожжами.
Местообитания дрожжей связаны преимущественно с
богатыми сахарами субстратами: поверхностью плодов и
листьев, где они питаются прижизненными выделениями
растений, нектаром цветов, раневыми соками растений,
мёртвой фитомассой и т. д., однако они распространены
также в почве (особенно в подстилке и органогенных
горизонтах) и природных водах.
Некоторые виды дрожжей с давних пор используются человеком при
приготовлении хлеба, пива, вина, кваса и др. В сочетании с перегонкой
процессы брожения лежат в основе производства крепких спиртных
напитков. Полезные физиологические свойства дрожжей позволяют
использовать их в биотехнологии. В настоящее время их применяют в
производстве ксилита, ферментов, пищевых добавок, для очистки от
нефтяных загрязнений.
Традиционные процессы
1. Хлебопечение
2. Виноделие
3. Пивоварение и квасоварение
Использование дрожжей в современной биотехнологии
1. Промышленное производство спирта
2. Пищевые и кормовые дрожжи
3. Применение в медицине
4. Применение в качестве модельного объекта
5. Чайный гриб
6. Коммерческие продукты, продаваемые под названием «сухие
дрожжи»
Приготовление печёного дрожжевого хлеба — одна из древнейших технологий. .
В этом процессе используется преимущественно Saccharomyces cerevisiae. Они
проводят спиртовое брожение с образованием множества вторичных
метаболитов, обуславливающие вкусовые и ароматические качества хлеба. Спирт
испаряется при выпечке. Кроме того, в тесте формируются пузыри углекислого
газа, заставляющие его «подниматься» и после выпечки придающие хлебу
губчатую структуру и мягкость
Аналогичный эффект вызывает
внесение в тесто соды и кислоты
(обычно лимонной), но в этом
случае вкус и аромат хлеба
уступает таковому,
приготовленному с
использованием дрожжей.
Дрожжи в естественных условиях присутствуют на поверхности плодов
винограда, часто они заметны как светлый налёт на ягодах, образованный
преимущественно Hanseniaspora uvarum. «Настоящими» винными дрожжами
принято считать вид Saccharomyces cerevisiae, который в природе встречается
лишь на 1 ягоде винограда из 1000 .
Однако эта раса дрожжей
отличается значительно
более высокой
этанолоустойчивостью по
сравнению с другими. Что в
большинстве случаев
приводит к тому, что именно
она и выигрывает
конкуренцию и подавляет
остальные виды в процессе
брожения вина.
В пивоварении в качестве сырья используется зерно (чаще всего ячмень),
содержащее много крахмала, но мало сбраживаемых дрожжами сахаров.
Поэтому перед брожением крахмал гидролизуют. Для этого используются
амилазы, образуемые самим зерном при прорастании. Пророщенный ячмень
носит название солод.
Солод размалывают,
смешивают с водой и варят,
получая сусло, которое
впоследствии сбраживается
дрожжами. Различают
пивные дрожжи низового и
верхового брожения (эту
классификацию ввёл
датчанин Христиан Хансен).
Промышленное производство спирта
Спиртовое брожение — процесс, приводящий к образованию этанола
(CH3CH2OH) из водных растворов углеводов (сахаров), под действием
некоторых видов дрожжей как вид метаболизма.
Пищевые и кормовые 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.
Применение в медицине
Высушенные пивные дрожжи используют для производства лекарственных
препаратов и БАД.
Длительное время выпускался препарат Гефефитин, как общеукрепляющее
лекарственное средство.
Применение в качестве модельного объекта
Многие данные по цитологии, биохимии и генетике эукариот были впервые
получены на дрожжах рода Saccharomyces. Особенно это положение касается
биогенеза митохондрий: дрожжи оказались одними из немногих организмов,
способных существовать только за счёт гликолиза и не гибнущих в результате
мутаций в геноме митохондрий, препятствующем их нормальному развитию.
Для генетических исследований важен короткий жизненный цикл дрожжей и
возможность быстрого получения большого числа их особей и поколений, что
позволяет изучать даже очень редкие явления.
Чайный гриб
Чайный гриб является ассоциацией дрожжей и уксуснокислых бактерий,
данные бактерии относятся к роду Zoogloea (Зооглея).
Коммерческие продукты, продаваемые под названием «сухие дрожжи»
В состав таких дрожжей входят не только клетки микроорганизмов, но и
минеральные добавки, некоторые ферменты.
Дрожжи способны расти на средах с низкими pH (5,5 и даже ниже), особенно в
присутствии углеводов, органических кислот и других легко утилизируемых
источников органического углерода. Они хорошо развиваются при температурах
5—10 °C, когда мицелиальные грибы уже неспособны к росту.
Патогенные дрожжи
Некоторые виды дрожжей
являются факультативными и
условными патогенами,
вызывая заболевания у людей
с ослабленной иммунной
системой.
Опыт 1
Опыт 2
В ходе работы над дрожжами были проведены два опыта на
наличие в них белков и углеводов.
Опыт 1.
Приготовив дрожжевую суспензию, мы с помощью
гидроксида натрия и медного купороса получили в
суспензии фиолетовое окрашивание. Это свидетельствует о
том, что в дрожжах содержатся белки.
Опыт 2.
Суть второго опыта заключалась в том, что нужно было
определить, содержатся ли в дрожжах углеводы. Мы знаем,
что дрожжи – это грибы, а значит, в ходе проведения
реакции мы должны были получить красно-бурое
окрашивание при взаимодействии гликогена с реактивом,
что мы в итоге и получили.
1. Пивные дрожжи, которые продаются в аптеках, — это дрожжи, которые не
потеряли своей жизнеспособности после производственного процесса
брожения.
2. Лиофилизация — это очень щадящие условия сушки под вакуумом и при
этом замораживание культуры. При таких процессах живая клетка после
добавления в питательную среду способна возвратить жизненные свойства,
и у неё также возникает способность к размножению.
3. На заводе «Балтика» есть музей дрожжей. Это небольшое помещение, в
котором есть специальное холодильное оборудование. Там при низкой
температуре хранятся в пробирках все штаммы дрожжей.
4. Поддержание чистой культуры дрожжей (ЧКД) — очень важный момент в
производстве. Ни в коем случае в дрожжи не должно ничего попасть, иначе
процесс брожения пойдет совершенно по-другому.
5. Археологи нашли среди руин древнеегипетских городов жернова и пекарни,
а также изображение пекарей и пивоваров. Предполагается что пиво
египтяне начали варить за 6000 лет до н. э., а к 1200 году до н. э. овладели
технологией выпечки дрожжевого хлеба наряду с выпечкой пресного. Для
начала сбраживания нового субстрата люди использовали остатки старого.