Drojdie - Yeast

Drojdie
Drojdia din specia Saccharomyces cerevisiae
Diagramă transversală etichetată a unei celule tipice de drojdie
Clasificare științifică
Domeniu:	Eukaryota
Regatul:	Ciuperci
Phyla și Subphyla
Ascomycota p. p. Zaharomicotina (drojdii adevărate) Taphrinomycotina pp Schizosaccharomycetes (drojdii de fisiune) Basidiomycota pp Agaricomycotina pp Tremellomycetes Pucciniomycotina pp Microbotryomycetes

Drojdiile sunt microorganisme unicelulare eucariote clasificate ca membri ai regatului ciupercilor . Prima drojdie a apărut cu sute de milioane de ani în urmă și în prezent sunt recunoscute cel puțin 1.500 de specii . Se estimează că reprezintă 1% din toate speciile fungice descrise.

Drojdiile sunt organisme unicelulare care au evoluat din strămoșii multicelulari , unele specii având capacitatea de a dezvolta caracteristici multicelulare formând șiruri de celule înmugurite conectate cunoscute sub numele de pseudohife sau false hife. Mărimile drojdiilor variază foarte mult, în funcție de specie și mediu, măsurând de obicei 3–4  µm în diametru , deși unele drojdii pot crește până la 40 µm în dimensiune. Majoritatea drojdiilor se reproduc asexual prin mitoză , iar multe fac acest lucru prin procesul de divizare asimetrică cunoscut sub numele de înmugurire . Cu obiceiul lor de creștere unicelular, drojdiile pot fi contrastate cu mucegaiurile , care cresc hife . Speciile fungice care pot lua ambele forme (în funcție de temperatură sau alte condiții) se numesc ciuperci dimorfe .

Specia de drojdie Saccharomyces cerevisiae transformă carbohidrații în dioxid de carbon și alcooli prin procesul de fermentare . Produsele acestei reacții au fost utilizate la coacere și la producția de băuturi alcoolice de mii de ani. S. cerevisiae este, de asemenea, un organism model important în cercetarea modernă a biologiei celulare și este unul dintre cele mai studiate microorganisme eucariote. Cercetătorii l-au cultivat pentru a înțelege biologia celulei eucariote și în cele din urmă biologia umană în detaliu. Alte specii de drojdii, cum ar fi Candida albicans , sunt agenți patogeni oportuniste și pot provoca infecții la om. Drojdiile au fost folosite recent pentru a genera electricitate în pilele de combustie microbiene și pentru a produce etanol pentru industria biocombustibililor .

Drojdiile nu formează o singură grupare taxonomică sau filogenetică . Termenul „drojdie” este adesea luat ca sinonim pentru Saccharomyces cerevisiae , dar diversitatea filogenetică a drojdiilor este demonstrată prin plasarea lor în două filuri separate : Ascomycota și Basidiomycota . Drojdiile în devenire sau „drojdiile adevărate” sunt clasificate în ordinea Saccharomycetales , în cadrul filumului Ascomycota.

Istorie

Cuvântul „drojdie” provine din engleza veche gist , gyst și din rădăcina indo-europeană yes- , care înseamnă „fierbe”, „spumă” sau „bulă”. Microbii de drojdie sunt probabil unul dintre primele organisme domesticite. Arheologii săpați în ruinele egiptene au găsit pietre de măcinat timpurii și camere de copt pentru pâine crescută cu drojdie, precum și desene ale brutăriilor și fabricilor de bere vechi de 4.000 de ani. În studiile efectuate pe nave din mai multe situri arheologice din Israel (datând în urmă cu aproximativ 5000, 3000 și 2500 de ani în urmă), despre care se credea că conțineau băuturi alcoolice (bere și hidromel), s-a constatat că conțin colonii de drojdie care au supraviețuit de-a lungul mileniilor, furnizarea primelor dovezi biologice directe ale utilizării drojdiilor în culturile timpurii. În 1680, naturalistul olandez Anton van Leeuwenhoek a observat mai întâi drojdie microscopic , dar la acea vreme nu i-a considerat ca fiind organisme vii , ci mai degrabă structuri globulare, deoarece cercetătorii erau îndoieli dacă drojdiile erau alge sau ciuperci. Theodor Schwann le-a recunoscut ca ciuperci în 1837.

În 1857, microbiologul francez Louis Pasteur a arătat că prin barbotarea oxigenului în bulionul de drojdie, creșterea celulelor ar putea fi crescută, dar fermentația a fost inhibată - o observație numită ulterior „ efectul Pasteur ”. În lucrarea „ Mémoire sur la fermentation alcoolique ” , Pasteur a dovedit că fermentația alcoolică a fost efectuată de drojdii vii și nu de un catalizator chimic.

Până la sfârșitul secolului al XVIII-lea au fost identificate două tulpini de drojdie utilizate în fabricarea berii: Saccharomyces cerevisiae (drojdie cu fermentare superioară) și S. carlsbergensis (drojdie cu fermentare inferioară). S. cerevisiae a fost vândută comercial de olandezi pentru fabricarea pâinii încă din 1780; în timp ce, în jurul anului 1800, germanii au început să producă S. cerevisiae sub formă de cremă. În 1825, a fost dezvoltată o metodă de îndepărtare a lichidului, astfel încât drojdia să poată fi preparată ca blocuri solide. Producția industrială de blocuri de drojdie a fost sporită prin introducerea presei de filtrare în 1867. În 1872, baronul Max de Springer a dezvoltat un proces de fabricație pentru a crea drojdie granulată, tehnică care a fost utilizată până în primul război mondial. În Statele Unite, drojdiile aeriene naturale au fost utilizate aproape exclusiv până când drojdia comercială a fost comercializată la Centennial Exposition în 1876 în Philadelphia, unde Charles L. Fleischmann a expus produsul și un proces de utilizare a acestuia, precum și servirea pâinii coapte rezultate .

Frigider mecanică (primul patentat în anii 1850 în Europa) , eliberat pentru butoaie de bere și vinificatori din constrângerile de sezon , pentru prima dată și le -a permis să pivnițe de ieșire și alte medii de lut. Pentru John Molson , care și-a câștigat existența la Montreal înainte de dezvoltarea frigiderului, sezonul berii a durat din septembrie până în mai. Aceleași restricții sezoniere guvernau anterior arta distilatorului .

Nutriție și creștere

Drojdiile sunt chemoorganotrofe , deoarece folosesc compuși organici ca sursă de energie și nu necesită creșterea soarelui. Carbonul se obține în principal din zaharuri de hexoză , cum ar fi glucoza și fructoza , sau dizaharide precum zaharoza și maltoza . Unele specii pot metaboliza zaharurile pentozice precum riboză, alcooli și acizi organici . Speciile de drojdie fie necesită oxigen pentru respirația celulară aerobă ( aerobii obligați ) fie sunt anaerobe, dar au și metode aerobe de producere a energiei ( anaerobi facultativi ). Spre deosebire de bacterii , nici o specie de drojdie cunoscută nu crește doar anaerob ( anaerobi obligați ). Majoritatea drojdiilor cresc cel mai bine într-un mediu neutru sau ușor acid.

Drojdiile variază în funcție de intervalul de temperatură în care cresc cel mai bine. De exemplu, Leucosporidium frigidum crește la -2 până la 20 ° C (28 până la 68 ° F), Saccharomyces telluris la 5 până la 35 ° C (41 până la 95 ° F) și Candida slooffi la 28 până la 45 ° C (82 până la 113 ° F). Celulele pot supraviețui înghețului în anumite condiții, viabilitatea scăzând în timp.

În general, drojdiile sunt cultivate în laborator pe medii solide de creștere sau în bulionuri lichide . Mediile obișnuite utilizate pentru cultivarea drojdiilor includ agar de dextroză de cartofi sau bulion de dextroză de cartofi , agar nutrient Wallerstein Laboratories , agar dextroză de peptonă de drojdie și agar sau bulion de mucegai de drojdie. Producătorii de bere care cultivă drojdie folosesc frecvent extract de malț uscat și agar ca mediu de creștere solid. Fungicid cicloheximidă este adăugat uneori mediul de creștere al drojdiei pentru a inhiba creșterea Saccharomyces drojdiilor și selectați pentru speciile de drojdie sălbatice / indigene. Acest lucru va schimba procesul de drojdie.

Apariția unei drojdii albe, deja cunoscute sub denumirea de drojdie kahm, este adesea un produs secundar al lactofermentării (sau murării) anumitor legume. Este de obicei rezultatul expunerii la aer. Deși inofensiv, poate da legumelor murate o aromă proastă și trebuie îndepărtată în mod regulat în timpul fermentării.

Ecologie

Drojdiile sunt foarte frecvente în mediu și sunt adesea izolate de materialele bogate în zahăr. Exemplele includ drojdii naturale pe coaja fructelor și fructelor de pădure (cum ar fi struguri, mere sau piersici ) și exudatele din plante (cum ar fi seve de plante sau cactuși). Unele drojdii se găsesc în asociere cu solul și insectele. Funcția ecologică și biodiversitatea drojdiilor sunt relativ necunoscute în comparație cu cele ale altor microorganisme . Drojdiile, inclusiv Candida albicans , Rhodotorula rubra , Torulopsis și Trichosporon cutaneum , au fost găsite trăind între degetele de la picioare ale oamenilor ca parte a florei pielii . Drojdiile sunt, de asemenea, prezente în flora intestinală a mamiferelor și unele insecte și chiar mediile de adâncime găzduiesc o serie de drojdii.

Un studiu indian realizat pe șapte specii de albine și nouă specii de plante a constatat că 45 de specii din 16 genuri colonizează nectarele florilor și stomacurile de miere ale albinelor. Majoritatea erau membri ai genului Candida ; cea mai comună specie în stomacurile de miere a fost Dekkera intermedia și în nectarele florilor, Candida blankii . S-a constatat că nectarele colonizatoare ale drojdiei din hellebora puturoasă cresc temperatura florii, ceea ce poate ajuta la atragerea polenizatorilor prin creșterea evaporării compușilor organici volatili . O drojdie neagră a fost înregistrată ca partener într-o relație complexă între furnici , ciuperca lor mutualistă , un parazit fungic al ciupercii și o bacterie care ucide parazitul. Drojdia are un efect negativ asupra bacteriilor care produc în mod normal antibiotice pentru a ucide parazitul, astfel încât poate afecta sănătatea furnicilor, permițându-i să se răspândească.

Anumite tulpini ale unor specii de drojdii produc proteine ​​numite toxine ucigașe de drojdie care le permit să elimine tulpinile concurente. (A se vedea articolul principal despre drojdia ucigașă .) Acest lucru poate provoca probleme de vinificație, dar ar putea fi, de asemenea, utilizat în avantaj, folosind tulpini producătoare de toxine ucigașe pentru a face vinul. Toxinele ucigașe de drojdie pot avea, de asemenea, aplicații medicale în tratarea infecțiilor cu drojdie (a se vedea secțiunea „Drojdii patogene” de mai jos).

Drojdiile marine, definite ca drojdiile izolate din mediul marin, sunt capabile să crească mai bine pe un mediu preparat folosind mai degrabă apă de mare decât apă dulce. Primele drojdii marine au fost izolate de Bernhard Fischer în 1894 din Oceanul Atlantic, iar acestea au fost identificate ca Torula sp. și Mycoderma sp. În urma acestei descoperiri, diferite alte drojdii marine au fost izolate din întreaga lume din diferite surse, inclusiv apă de mare, alge marine, pești marini și mamifere. Printre aceste izolate, unele drojdii marine provin din habitate terestre (grupate ca drojdie marină facultativă), care au fost aduse și au supraviețuit în mediile marine. Celelalte drojdii marine au fost grupate ca drojdii marine obligatorii sau indigene, care se limitează la habitatele marine. Cu toate acestea, nu au fost găsite suficiente dovezi care să explice indispensabilitatea apei de mare pentru drojdiile marine obligatorii. S-a raportat că drojdiile marine sunt capabile să producă multe substanțe bioactive, precum aminoacizi, glucani, glutation, toxine, enzime, fitază și vitamine cu potențiale aplicații în industria alimentară, farmaceutică, cosmetică și chimică, precum și pentru cultura marină și protecția mediului. Drojdia marină a fost utilizată cu succes pentru a produce bioetanol folosind medii pe bază de apă de mare, care vor reduce potențial amprenta de apă a bioetanolului.

Reproducere

Drojdiile, ca toate ciupercile, pot avea cicluri de reproducere asexuate și sexuale . Cel mai obișnuit mod de creștere vegetativă în drojdie este reproducerea asexuată prin înmugurire , unde pe celula părinte se formează un mugur mic (cunoscut și sub numele de celulă blabă sau fiică). Nucleul split - urile de celule părinte într - un nucleu fiica si migreaza in celula fiică. Mugurul continuă apoi să crească până se separă de celula părinte, formând o nouă celulă. Celula fiică produsă în timpul procesului de înmugurire este în general mai mică decât celula mamă. Unele drojdii, inclusiv Schizosaccharomyces pombe , se reproduc prin fisiune în loc de înmugurire, creând astfel două celule fiice de dimensiuni identice.

În general, în condiții de stres ridicat, cum ar fi foametea nutrienților , celulele haploide vor muri; în aceleași condiții, totuși, celulele diploide pot suferi sporulare, intrând în reproducere sexuală ( meioză ) și producând o varietate de spori haploizi , care se pot împerechea (conjuga), reformând diploidul.

Drojdia de fisiune haploidă Schizosaccharomyces pombe este un microorganism sexual facultativ care poate suferi împerechere atunci când nutrienții sunt limitativi. Expunerea S. pombe la peroxid de hidrogen, un agent care provoacă stres oxidativ care duce la deteriorarea ADN-ului oxidativ, induce puternic împerecherea și formarea sporilor meiotici. Drojdia în curs de înflorire Saccharomyces cerevisiae se reproduce prin mitoză ca celule diploide atunci când substanțele nutritive sunt abundente, dar când este înfometată, această drojdie suferă meioză pentru a forma spori haploizi. Celulele haploide se pot reproduce apoi asexual prin mitoză. Katz Ezov și colab. au prezentat dovezi că în populațiile naturale de S. cerevisiae predomină reproducerea clonală și autoingresiunea (sub formă de împerechere intratetradă). În natură, împerecherea celulelor haploide pentru a forma celule diploide este cel mai adesea între membrii aceleiași populații clonale și trecerea în exterior este neobișnuită. Analiza ascendenței tulpinilor naturale de S. cerevisiae a condus la concluzia că încrucișarea are loc doar aproximativ o dată la 50.000 de divizii celulare. Aceste observații sugerează că posibilele beneficii pe termen lung ale încrucișării (de exemplu, generarea diversității) sunt probabil insuficiente pentru menținerea în general a sexului de la o generație la alta. Mai degrabă, un beneficiu pe termen scurt, cum ar fi repararea recombinațională în timpul meiozei, poate fi cheia menținerii sexului în S. cerevisiae .

Unele pucciniomycete levuri, în special specii de Sporidiobolus și Sporobolomyces , produc aerially dispersate, asexuată ballistoconidia .

Utilizări

Proprietățile fiziologice utile ale drojdiilor au condus la utilizarea lor în domeniul biotehnologiei . Fermentarea zaharurilor prin drojdie este cea mai veche și mai mare aplicație a acestei tehnologii. Multe tipuri de drojdii sunt folosite pentru fabricarea multor alimente: drojdia de brutar în producția de pâine, drojdia de bere în fermentarea berii și drojdia în fermentarea vinului și pentru producția de xilitol . Așa-numita drojdie de orez roșu este de fapt o mucegai , Monascus purpureus . Drojdiile includ unele dintre cele mai utilizate organisme model pentru genetică și biologie celulară .

Băuturi alcoolice

Băuturile alcoolice sunt definite ca băuturi care conțin etanol (C ₂ H ₅ OH). Acest etanol este aproape întotdeauna produs prin fermentare  - pentru metabolismul de glucide cu anumite specii de drojdii sub anaerobă sau condiții reduse de oxigen. Băuturile precum miedul, vinul, berea sau băuturile spirtoase distilate folosesc toate drojdii într-o etapă a producției lor. O băutură distilată este o băutură care conține etanol care a fost purificată prin distilare . Materialul vegetal care conține carbohidrați este fermentat prin drojdie, producând o soluție diluată de etanol în acest proces. Băuturile spirtoase precum whisky și rom sunt preparate prin distilarea acestor soluții diluate de etanol. Componentele, altele decât etanolul, sunt colectate în condens, inclusiv apă, esteri și alți alcooli, care (în plus față de cele furnizate de stejarul în care poate fi îmbătrânit) sunt responsabile pentru aroma băuturii.

Bere

Drojdiile de bere pot fi clasificate ca „top-cropping” (sau „top-fermenting”) și „bottom-cropping” (sau „bottom-fermenting”). Drojdiile cu culturi superioare se numesc astfel deoarece formează o spumă în partea de sus a mustului în timpul fermentării. Un exemplu de drojdie cu culturi superioare este Saccharomyces cerevisiae , denumită uneori „drojdie ale”. Drojdiile de cultură inferioară sunt de obicei utilizate pentru a produce beri de tip lager , deși pot produce și bere de tip ale . Aceste drojdii fermentează bine la temperaturi scăzute. Un exemplu de drojdie de cultură de fund este Saccharomyces pastorianus , cunoscut anterior ca S. carlsbergensis .

Cu câteva decenii în urmă, taxonomiști au reclasificat S. carlsbergensis (uvarum) ca membru al S. cerevisiae , observând că singura diferență distinctă dintre cele două este metabolică. Tulpinile Lager de S. cerevisiae secretă o enzimă numită melibiase, permițându-le să hidrolizeze melibioza , o dizaharidă , în monozaharide mai fermentabile . Distincțiile de cultură de sus și de jos și de fermentare la rece și cald sunt în general generalizări folosite de laici pentru a comunica publicului larg.

Cea mai comună drojdie de bere de top-cultură, S. cerevisiae , este aceeași specie ca drojdia de copt obișnuită. Drojdia de bere este, de asemenea, foarte bogată în minerale esențiale și vitamine B (cu excepția B ₁₂ ). Cu toate acestea, drojdiile de copt și de bere aparțin de obicei unor tulpini diferite, cultivate pentru a favoriza diferite caracteristici: tulpinile de drojdie de copt sunt mai agresive, pentru a carbonata aluatul în cel mai scurt timp posibil; tulpinile de drojdie de bere acționează mai lent, dar tind să producă mai puține arome și tolerează concentrații mai mari de alcool (cu unele tulpini, până la 22%).

Dekkera / Brettanomyces este un gen de drojdie cunoscut pentru rolul său important în producția de bere „ lambică ” și bere specială, împreună cu condiționarea secundară a unei anumite beri trapiste belgiene. Taxonomia genului Brettanomyces a fost dezbătută încă de la descoperirea sa timpurie și a cunoscut multe reclasificări de-a lungul anilor. Clasificarea timpurie s-a bazat pe câteva specii care s-au reprodus asexual (formă anamorfă) prin înmugurire multipolară. La scurt timp, s-a observat formarea ascosporilor și afost introdus ca parte a taxonomieigenul Dekkera , care se reproduce sexual (formă teleomorfă). Taxonomia actuală include cinci specii din genurile Dekkera / Brettanomyces . Acestea sunt anamorfele Brettanomyces bruxellensis , Brettanomyces anomalus , Brettanomyces custersianus , Brettanomyces naardenensis și Brettanomyces nanus , cu teleomorfe existente pentru primele două specii, Dekkera bruxellensis și Dekkera anomala . Distincția dintre Dekkera și Brettanomyces este discutabilă, cu Oelofse și colab. (2008) citând pe Loureiro și Malfeito-Ferreira din 2006, când au afirmat că tehnicile actuale de detectare a ADN-ului molecular nu au descoperit nicio variație între stările anamorf și teleomorf. În ultimul deceniu, Brettanomyces spp. au cunoscut o utilizare din ce în ce mai mare în sectorul fabricării de bere artizanală, cu o mână de fabrici de bere care au produs beri care au fost fermentate în principal cu culturi pure de Brettanomyces spp. Acest lucru a avut loc în urma experimentării, deoarece există foarte puține informații cu privire la capacitățile fermentative de cultură pură și la compușii aromatici produși de diferite tulpini. Dekkera / Brettanomyces spp. au făcut obiectul a numeroase studii efectuate în ultimul secol, deși majoritatea cercetărilor recente s-au concentrat pe îmbunătățirea cunoștințelor despre industria vinului. Cercetări recente asupra a opttulpini Brettanomyces disponibile în industria berii s-au concentrat pe fermentații specifice tulpinii și au identificat compușii principali produși în timpul fermentației anaerobe de cultură pură în must.

Vin

Drojdia este utilizată în vinificație , unde transformă zaharurile prezente ( glucoză și fructoză ) în sucul de struguri ( must ) în etanol. Drojdia este în mod normal deja prezentă pe cojile de struguri. Fermentarea se poate face cu această „drojdie sălbatică” endogenă, dar această procedură oferă rezultate imprevizibile, care depind de tipurile exacte de specii de drojdie prezente. Din acest motiv, o cultură pură de drojdie este de obicei adăugată mustului; această drojdie domină rapid fermentația. Drojdiile sălbatice sunt reprimate, ceea ce asigură o fermentare fiabilă și previzibilă.

Cele mai multe drojdii de vin adăugate sunt tulpini de S. cerevisiae , deși nu toate tulpinile speciei sunt adecvate. Diferite tulpini de drojdie S. cerevisiae au proprietăți fiziologice și fermentative diferite, prin urmare tulpina reală de drojdie selectată poate avea un impact direct asupra vinului finit. S-au întreprins cercetări semnificative în dezvoltarea unor noi tulpini de drojdie de vin care produc profile aromatice atipice sau complexitate crescută în vinuri.

Creșterea unor drojdii, cum ar fi Zygosaccharomyces și Brettanomyces , în vin poate duce la defecte de vin și la deteriorarea ulterioară. Brettanomyces produce o serie de metaboliți atunci când crește în vin, dintre care unii sunt compuși fenolici volatili. Împreună, acești compuși sunt adesea denumiți „ caracter Brettanomyces ” și sunt adesea descriși ca arome de tip „ antiseptic ” sau „de curte”. Brettanomyces contribuie semnificativ la defectele vinului din industria vinului.

Cercetătorii de la Universitatea British Columbia , Canada, au găsit o nouă tulpină de drojdie care a redus aminele . Aminele din vinul roșu și Chardonnay produc arome neplăcute și provoacă dureri de cap și hipertensiune arterială la unii oameni. Aproximativ 30% dintre oameni sunt sensibili la aminele biogene, cum ar fi histaminele .

Coacere

Drojdia, cea mai frecventă fiind S. cerevisiae , este utilizată la coacere ca agent de dospire , unde transformă alimentele / zaharurile fermentabile prezente în aluat în dioxid de carbon gazos . Acest lucru face ca aluatul să se extindă sau să crească pe măsură ce gazul formează buzunare sau bule. Când aluatul este copt, drojdia moare și buzunarele de aer se „fixează”, conferind produsului copt o textură moale și spongioasă. Utilizarea cartofilor, a apei din fierberea cartofului, a ouălor sau a zahărului într-un aluat de pâine accelerează creșterea drojdiilor. Majoritatea drojdiilor utilizate la coacere sunt de aceeași specie obișnuite în fermentația alcoolică. În plus, Saccharomyces exiguus (cunoscută și sub denumirea de S. minor ), o drojdie sălbatică găsită pe plante, fructe și boabe, este folosită ocazional pentru coacere. La fabricarea pâinii, drojdia respira inițial aerob, producând dioxid de carbon și apă. Când oxigenul este epuizat, începe fermentarea , producând etanol ca produs rezidual; cu toate acestea, acest lucru se evaporă în timpul coacerii.

Nu se știe când drojdia a fost folosită pentru prima dată la coacerea pâinii. Primele înregistrări care arată această utilizare au venit din Egiptul Antic . Cercetătorii speculează că un amestec de făină și apă a fost lăsat mai mult decât de obicei într-o zi călduroasă, iar drojdiile care apar în contaminanții naturali ai făinii au determinat fermentarea acesteia înainte de coacere. Pâinea rezultată ar fi fost mai ușoară și mai gustoasă decât prăjitura normală, tare și tare.

Astăzi, există mai mulți comercianți cu amănuntul de drojdie de brutar; una dintre evoluțiile anterioare din America de Nord este Drojdia Fleischmann , din 1868. În timpul celui de-al doilea război mondial, Fleischmann's a dezvoltat o drojdie uscată activă granulată care nu necesita refrigerare, avea o durată de valabilitate mai mare decât drojdia proaspătă și a crescut de două ori mai repede. Drojdia de panificație este, de asemenea, vândută ca o drojdie proaspătă comprimată într-un „tort” pătrat. Această formă piere rapid, deci trebuie folosită imediat după producție. O soluție slabă de apă și zahăr poate fi utilizată pentru a determina dacă drojdia este expirată. În soluție, drojdia activă va spuma și va face bule pe măsură ce fermentează zahărul în etanol și dioxid de carbon. Unele retete se refera la aceasta ca proofing drojdia, deoarece „dovedește“ (teste) viabilitatea drojdiei înainte de a se adauga celelalte ingrediente. Când se folosește un starter pentru aluat , se adaugă făină și apă în loc de zahăr; aceasta este denumită dovedirea buretelui .

Când drojdia este folosită pentru prepararea pâinii, aceasta se amestecă cu făină , sare și apă caldă sau lapte. Aluatul se frământă până se omogenizează, apoi se lasă să crească, uneori până când își dublează mărimea. Aluatul este apoi modelat în pâini. Unele aluaturi de pâine sunt batute înapoi după o creștere și lăsate să crească din nou (aceasta se numește impermeabilizare ) și apoi coapte. O perioadă mai lungă de creștere oferă o aromă mai bună, dar drojdia poate să nu crească pâinea în etapele finale dacă este lăsată inițial prea mult timp.

Bioremediere

Unele drojdii pot găsi aplicații potențiale în domeniul bioremediere . Se știe că o astfel de drojdie, Yarrowia lipolytica , degradează efluentul morii de ulei de palmier , TNT (un material exploziv) și alte hidrocarburi , cum ar fi alcani , acizi grași , grăsimi și uleiuri. De asemenea, poate tolera concentrații mari de sare și metale grele și este investigat pentru potențialul său de biosorbent al metalelor grele . Saccharomyces cerevisiae are potențialul de a bioremedia poluanții toxici, cum ar fi arsenul din efluenții industriali. Se știe că statuile de bronz sunt degradate de anumite specii de drojdie. Diferite drojdii din minele de aur braziliene bioacumulează ioni de argint liberi și complexați .

Producția de etanol industrial

Capacitatea drojdiei de a transforma zahărul în etanol a fost valorificată de industria biotehnologiei pentru a produce combustibil cu etanol . Procesul începe prin măcinarea unei materii prime, cum ar fi trestia de zahăr , porumbul de câmp sau alte boabe de cereale , apoi adăugând acid sulfuric diluat sau enzime fungice alfa amilazice , pentru a descompune amidonul în zaharuri complexe. Se adaugă apoi o glucoamilază pentru a descompune zaharurile complexe în zaharuri simple. După aceasta, se adaugă drojdii pentru a transforma zaharurile simple în etanol, care este apoi distilat pentru a obține etanol cu ​​o puritate de până la 96%.

Drojdiile Saccharomyces au fost proiectate genetic pentru a fermenta xiloză , unul dintre cele mai importante zaharuri fermentabile prezente în biomasele celulozice , cum ar fi reziduurile din agricultură, deșeurile de hârtie și așchii de lemn. O astfel de dezvoltare înseamnă că etanolul poate fi produs în mod eficient din materii prime mai ieftine, făcând din combustibilul cu etanol celulozic o alternativă la prețuri mai competitive față de combustibilii pe benzină.

Băuturi nealcoolice

O serie de băuturi carbogazoase dulci pot fi produse prin aceleași metode ca și berea, cu excepția cazului în care fermentarea este oprită mai devreme, producând dioxid de carbon, dar doar urme de alcool, lăsând o cantitate semnificativă de zahăr rezidual în băutură.

• Bere de rădăcină , fabricată inițial de nativi americani, comercializată în Statele Unite de către Charles Elmer Hires și deosebit de populară în timpul interzicerii
• Kvass , o băutură fermentată din secară , populară în Europa de Est. Are un conținut alcoolic ușor de recunoscut, dar scăzut.
• Kombucha , un ceai îndulcit fermentat. Drojdia în simbioză cu bacteriile acidului acetic este utilizată la prepararea acesteia. Speciile de drojdii găsite în ceai pot varia și pot include: Brettanomyces bruxellensis , Candida stellata , Schizosaccharomyces pombe , Torulaspora delbrueckii și Zygosaccharomyces bailii . De asemenea, popular în Europa de Est și în unele foste republici sovietice sub numele chajnyj grib ( rusă : Чайный гриб ), care înseamnă „ciupercă de ceai”.
• Kefirul și kumisul sunt produse prin fermentarea laptelui cu drojdie și bacterii.
• Mauby ( spaniolă : mabí ), produs prin fermentarea zahărului cu drojdii sălbatice prezente în mod natural pe scoarțaarborelui Colubrina elliptica , popular în Caraibe

Suplimente nutritive

Drojdia este utilizată în suplimentele nutritive, în special în cele comercializate veganilor . Este adesea denumită „ drojdie nutrițională ” atunci când este vândută ca supliment alimentar. Drojdia nutrițională este o drojdie dezactivată, de obicei S. cerevisiae . În mod natural are un conținut scăzut de grăsimi și sodiu și o sursă de proteine ​​și vitamine, în special cele mai multe vitamine din complexul B (deși nu conține multă vitamina B ₁₂ fără fortificare), precum și alte minerale și cofactori necesari creșterii. Unele mărci de drojdie nutrițională, deși nu toate, sunt îmbogățite cu vitamina B ₁₂ , care este produsă separat de bacterii .

În 1920, Compania Fleischmann Yeast a început să promoveze prăjituri de drojdie într-o campanie „Drojdie pentru sănătate”. Au subliniat inițial drojdia ca sursă de vitamine, bune pentru piele și digestie. Publicitatea lor ulterioară a pretins o gamă mult mai largă de beneficii pentru sănătate și a fost cenzurată de către Comisia Federală pentru Comerț ca fiind înșelătoare . Moft pentru prăjituri drojdie a durat până la sfârșitul anilor 1930.

Drojdia nutrițională are o aromă de nuci, brânză și este adesea utilizată ca ingredient în înlocuitori de brânză. O altă utilizare populară este ca topping pentru floricele. Poate fi folosit și în piure și cartofi prăjiți, precum și în ouă amestecate . Se prezintă sub formă de fulgi sau sub formă de pulbere galbenă, similară texturii cu făina de porumb . În Australia, uneori este vândut ca „fulgi de drojdie sărată”. Deși „drojdia nutrițională” se referă de obicei la produsele comerciale, prizonierii hrăniți necorespunzător au folosit drojdia „cultivată în casă” pentru a preveni deficitul de vitamine.

Probiotice

Unele suplimente probiotice utilizează drojdia S. boulardii pentru a menține și restabili flora naturală din tractul gastro-intestinal . S- a dovedit că S. boulardii reduce simptomele diareei acute , reduce șansa de infecție cu Clostridium difficile (adesea identificat pur și simplu ca C. difficile sau C. diff), reduce mișcările intestinale la pacienții cu IBS predominante cu diaree și reduce incidența de diaree asociată cu antibiotic -, călător - și HIV / SIDA .

Hobby-ul acvariului

Drojdia este adesea folosită de pasionații de acvariu pentru a genera dioxid de carbon (CO ₂ ) pentru a hrăni plantele din acvariile plantate . Nivelurile de CO ₂ din drojdie sunt mai greu de reglat decât cele din sistemele de CO ₂ sub presiune . Cu toate acestea, costul redus al drojdiei îl face o alternativă pe scară largă.

Extract de drojdie

Extractul de drojdie este denumirea comună pentru diferite forme de produse prelucrate din drojdie care sunt utilizate ca aditivi alimentari sau arome . Acestea sunt adesea utilizate în același mod în care se utilizează glutamatul monosodic (MSG) și, la fel ca MSG, conțin adesea acid glutamic liber . Metoda generală de obținere a extractului de drojdie pentru produse alimentare precum Vegemite și Marmite la scară comercială este de a adăuga sare la o suspensie de drojdie, făcând soluția hipertonică, ceea ce duce la formarea celulelor. Acest lucru declanșează autoliza , în care enzimele digestive ale drojdiilor își descompun propriile proteine în compuși mai simpli, un proces de autodistrugere. Celulele de drojdie pe moarte sunt apoi încălzite pentru a finaliza defalcarea lor, după care cojile (drojdia cu pereți celulari groși care ar da o textură slabă) sunt separate. Autolizatele de drojdie sunt utilizate în Vegemite și Promite (Australia); Marmite (Regatul Unit); Marmite fără legătură (Noua Zeelandă); Vitam-R (Germania); și Cenovis ( Elveția ).

Cercetare științifică

Mai multe drojdii, în special S. cerevisiae și S. pombe , au fost utilizate pe scară largă în genetică și biologia celulară, în mare parte deoarece sunt celule eucariote simple , servind ca model pentru toate eucariotele, inclusiv pentru oameni, pentru studiul proceselor celulare fundamentale, cum ar fi precum ciclul celular , replicarea ADN-ului , recombinarea , diviziunea celulară și metabolismul. De asemenea, drojdiile sunt ușor de manipulat și cultivat în laborator, ceea ce a permis dezvoltarea unor tehnici standard puternice, cum ar fi drojdia cu două hibrizi , analiza genetică sintetică și analiza tetradă . Multe proteine ​​importante în biologia umană au fost descoperite mai întâi prin studierea omologilor lor în drojdie; aceste proteine ​​includ proteine ale ciclului celular , proteine ​​de semnalizare și enzime de procesare a proteinelor .

La 24 aprilie 1996, S. cerevisiae a fost anunțat a fi primul eucariot care a avut genomul său , constând din 12 milioane de perechi de baze , complet secvențiate ca parte a proiectului genomului . La acea vreme, cel mai complex organism a fost secvențiat genomul complet, iar activitatea a fost de șapte ani și implicarea a peste 100 de laboratoare pentru realizare. A doua specie de drojdie care a avut genomul secvențiat a fost Schizosaccharomyces pombe , care a fost finalizată în 2002. A fost al șaselea genom eucariot secvențiat și constă din 13,8 milioane de perechi de baze. Începând cu 2014, peste 50 de specii de drojdie au avut genomul secvențiat și publicat.

Adnotarea genomică și funcțională a genelor celor două modele majore de drojdie poate fi accesată prin intermediul bazelor de date ale organismelor modelului respectiv : SGD și PomBase.

Biofabrici modificate genetic

Diferite specii de drojdie au fost proiectate genetic pentru a produce eficient diferite medicamente, o tehnică numită inginerie metabolică . S. cerevisiae este ușor de proiectat genetic; fiziologia, metabolismul și genetica acestuia sunt bine cunoscute și este adecvată pentru utilizare în condiții industriale dure. O mare varietate de substanțe chimice din diferite clase poate fi produsă de drojdie prelucrată, inclusiv fenolici , izoprenoizi , alcaloizi și polichetide . Aproximativ 20% din produsele biofarmaceutice sunt produse în S. cerevisiae , inclusiv insulina , vaccinurile pentru hepatită și albumina serică umană .

Drojdii patogene

Unele specii de drojdie sunt agenți patogeni oportuniste care pot provoca infecții la persoanele cu sisteme imune compromise . Cryptococcus neoformans și Cryptococcus gattii sunt agenți patogeni semnificativi ai persoanelor imunocompromise . Acestea sunt speciile responsabile în principal de criptococoză , o boală fungică care apare la aproximativ un milion de pacienți cu HIV / SIDA , provocând peste 600.000 de decese anual. Celulele acestor drojdii sunt înconjurate de o capsulă rigidă de polizaharidă , care ajută la prevenirea recunoașterii și înghițirii acestora de globulele albe din corpul uman.

Drojdiile din genul Candida , un alt grup de agenți patogeni oportuniste, provoacă infecții orale și vaginale la om, cunoscute sub numele de candidoză . Candida se găsește în mod obișnuit ca o drojdie comensală în membranele mucoase ale oamenilor și ale altor animale cu sânge cald. Cu toate acestea, uneori, aceleași tulpini pot deveni patogene. Celulele de drojdie încolțesc o creștere hifală , care pătrunde local în membrana mucoasă , provocând iritarea și vărsarea țesuturilor. O carte din anii 1980 a enumerat drojdiile patogene ale candidozei în ordinea probabilă descendentă a virulenței pentru oameni ca: C. albicans , C. tropicalis , C. stellatoidea , C. glabrata , C. krusei , C. parapsilosis , C. guilliermondii , C . viswanathii , C. lusitaniae și Rhodotorula mucilaginosa . Candida glabrata este al doilea cel mai frecvent agent patogen Candida după C. albicans , provocând infecții ale tractului urogenital și ale fluxului sanguin ( candidemia ). C. auris a fost identificat mai recent.

Răspândirea alimentelor

Drojdiile pot crește în alimente cu un pH scăzut (5,0 sau mai mic) și în prezența zaharurilor, a acizilor organici și a altor surse de carbon ușor metabolizate. În timpul creșterii lor, drojdiile metabolizează unele componente alimentare și produc produse finale metabolice. Acest lucru face ca proprietățile fizice, chimice și sensibile ale unui aliment să se schimbe, iar alimentele sunt alterate. Creșterea drojdiei în produsele alimentare este adesea văzută pe suprafețele lor, ca în brânzeturi sau carne, sau prin fermentarea zaharurilor din băuturi, cum ar fi sucurile și produsele semilichide, cum ar fi siropurile și gemurile . Drojdia din genul Zygosaccharomyces a avut o istorie lungă ca drojdie de alterare în industria alimentară . Acest lucru se datorează în principal faptului că aceste specii pot crește în prezența concentrațiilor ridicate de zaharoză, etanol, acid acetic , acid sorbic , acid benzoic și dioxid de sulf , reprezentând unele dintre metodele de conservare a alimentelor utilizate în mod obișnuit . Albastrul de metilen este utilizat pentru a testa prezența celulelor de drojdie vii. În oenologie , drojdia de deteriorare majoră este Brettanomyces bruxellensis .

Candida blankii a fost detectată la șunca i carne iberică .

Simbioză

Un studiu indian realizat pe șapte specii de albine și 9 specii de plante a constatat că 45 de specii de drojdie din 16 genuri colonizează nectarele florilor și stomacurile de miere ale albinelor. Majoritatea erau membri ai genului Candida ; cea mai comună specie din stomacurile de albine a fost Dekkera intermedia , în timp ce cea mai comună specie care colonizează nectarele florilor a fost Candida blankii . Deși mecanica nu este pe deplin înțeleasă, sa constatat că A. indica înflorește mai mult dacă este prezentă Candida blankii .

Într-un alt exemplu, Spathaspora passalidarum , care se găsește în tractul digestiv al gândacilor scarabei , ajută digestia celulelor vegetale prin fermentarea xilozei .

Vezi si

• Bioaerosol
• Fermentarea etanolului
• Evoluția fermentației aerobe
• Kazachstania yasuniensis - o drojdie recent izolată
• Micoză (infecție fungică la animale)
• Plasmide de drojdie
• Punct de pornire (drojdie)
• WHI3
• Zimologie

Referințe

Lecturi suplimentare

• Alexopoulos CJ, Mims CW, Blackwell M (1996). Micologie introductivă . New York, New York: Wiley. ISBN 978-0-471-52229-4.
• Kirk PM, Cannon PF, Minter DW, Stalpers JA (2008). Dicționarul ciupercilor (ed. A X-a). Wallingford, Marea Britanie: CAB International. ISBN 978-0-85199-826-8.
• Kurtzman CP; A căzut JW; Boekhout T, eds. (2011). Drojdiile: un studiu taxonomic . 1 (ediția a 5-a). Amsterdam, etc .: Elsevier. ISBN 978-0-12-384708-9.
• Moore-Landecker E (1996). Fundamentele ciupercilor . Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-376864-0.
• Preot FG, Stewart GG (2006). Manual de fabricare a berii (ediția a II-a). CRC Press. p. 691. ISBN 978-1-4200-1517-1.

linkuri externe

• Baza de date a genomului Saccharomyces
• Creșterea drojdiei și ciclul celular
• Biblioteca virtuală de drojdie