Курсовая работа: Технология производства сухих дрожжей

1.2 Современная классификация дрожжей

Хотя характерная почкующаяся форма дрожжей была зафиксирована еще ван Левенгуком в 1680 г., более детальное описание и идентификация дрожжей продолжали оставаться сложной задачей. Поскольку у вегетативных форм большинства дрожжей нет каких-либо характерных морфологических особенностей, их нелегко идентифицировать путем визуального наблюдения. Первоначально название Saccharomyces употреблялось по отношению ко всем дрожжам, выделенным из спиртных напитков, и Мейен в 1837 г. различал в соответствии с их источником три вида Saccharomyces: Svini— из вина, S.cerevisiae— из пива и S. pomorum— из сидра. Половые споры у дрожжей были обнаружены в 1837 г. Шванном, но только в 1870 г. к роду Saccharomycesстали причислять исключительно такие дрожжи, которые образуют споры.

По современной системе классификации дрожжи делятся на две группы: споровые и бесспоровые. В основу такого деления положены их физиологические признаки и способы размножения. Бесспоровые дрожжи — эта группа объединяет дрожжевые грибки, способные к образованию спор при неблагоприятных условиях. К этой группе относятся дрожжи рода сахаромицес, используемые в процессе производства хлебопекарных дрожжей. Они активно сбраживают сахара при отсутствии кислорода. Размножаются при температуре 28—ЗО °С. Бесспоровые дрожжи — эта группа объединяет дрожжевые грибки, неспособные к образованию спор. К этой группе относятся дрожжи родов кандида и торула, используемые в производстве кормовых дрожжей. Эти дрожжи слабо сбраживают сахара без кислорода, а при наличии его активно размножаются. Обе группы дрожжей включают ряд видов. Хлебопекарные дрожжи принадлежат к виду сахаромицес церевизее. Кормовые дрожжи принадлежат к видам кандида тропикалес и торулопсис утилис. Вид - это основная единица в систематике. Но в производстве имеются еще более мелкие единицы деления организмов - расы. Представители разных рас различаются своими производственными особенностями. Так, среди дрожжей сахаромицетов вида церевизее имеются организмы, отличающиеся один от другого своими производственными особенностями: слабо сбраживающие сахара и сильно сбраживающие, быстро размножающиеся и медленно и т. д. Таким образом, в каждом бродильном производстве употребляются свои дрожжи, свои расы дрожжей.

Для хлебопечения применяют обычно дрожжи, обладают, соединений большой бродильной энергией и хорошей подъемной силой, т. е способностью увеличивать объем теста в результате выделения газов при брожении; в процессе дрожжевого производства эти дрожжи быстро размножаются. В настоящее время на мелассово-дрожжевых заводах используют в основном расы № 7 и 14 и на некоторых — расу ХI ЛБД. Эти расы были выделены из производственных дрожжей разных заводов. Раса №7 «Томская» выделена в 1939 г. из прессованных товарных дрожжей Томского дрожжевого завода. Клетки почты круглые, слегка овальные, мелкие размером (6-8)*(5-6) мкм, почкование прямое, почки круглые. Консистенция готовой продукции (прессованные дрожжи) ломкая при влажности 72 - 73 %, что не выгодно для заводов. Раса № 4 выделена в 1958 г. Клетки овальные или круглые размером (7-11)* (6-8) мкм, имеют хорошо видимые вакуоли. Консистенция готовой продукции ломкая при влажности 74-75%. Обладает очень активным комплексом бродильных ферментов. Раса ХI ЛБД выделена в 1949 г. Клетки продолговатые, или эллиптические, круглые размером (8—17) Х (3,6—5,6) мкм; почки продолговатые, с хорошо видимыми вакуолями. Консистенция готовой продукции ломкая при влажности 74—75%, бродильные ферменты активные.

1.3 Морфология дрожжевой клетки

Клетки дрожжей сахаромицетов круглые, овальные и яйцевидные размером (3-8)*(6-14) мкм. Клетки дрожжей кандида продолговатые или удлиненные, иногда круглые, длиной 6-14 мкм, шириной з-6 мкм. Клетки дрожжей торула слегка круглые удлиненные длиной 3-4 мкм, шириной 2-3 мкм (см. рис.1).

сахаромицеты кандида торула

Рис.1 Форма клеток дрожжей разных видов

Дрожжевая клетка, как клетки большинства микроорганизмов, состоит из оболочки, протоплазмы, ядра, вакуоли, клеточных структур- рибосом, митохондрий, запасных включений - гликогена и волютина (см. рис. 2).

Рис.2 Строение дрожжевой клетки: 1-оболчка; 2-ядро; 3-митохондрии;4-рибосомы; 5-гликоген; 6- волютин; 7-протоплазма;8-вакуоль

Оболочка расположена снаружи дрожжевой клетки. Она имеет пористую структуру, состоит из клетчатки (углеводов). Внутренняя часть клетки — протоплазма (тело клетки) - состоит в основном из белков. Внутри протоплазмы расположены клеточные структуры - рибосомы и митохондрии.

Рибосомы -это мелкие круглые частицы, которые трудно рассмотреть даже в электронный микроскоп. В рибосомах происходит синтез белка. Митохондрия — это удлиненные, более крупные частицы, видимые в обычный оптический микроскоп. Длина их 1—2 мкм. В них происходят реакции, обеспечивающие клетку энергией.

Ядро видно в дрожжевой клетке очень плохо, только при направляет а регулирует основные процессы в клетке: обмен веществ, размножение, передачу наследственных признаков. У дрожжей ядро окружено ядерной оболочкой. Вакуоль это пузырек, находящийся в протоплазме, заполненный клеточным соком. В растворенном виде здесь находятся соли, металлы, сахара и некоторые жиры и белки. В зависимости от возраста клетки и ее упитанности в ней в виде капельных включений могут находиться так называемые резервные или запасные питательные вещества гликоген, жир, волютин. Дрожжи размножаются двумя способами: вегетативным и половым. К вегетативному способу относят размножение делением и почкованием. При делении внутри клетки образуется перегородка, и клетка распадается на две новые. При почковании на клетке образуется в начале небольшой вырост, который, постепенно увеличиваясь, образует почку. Затем почка отделяется от материнской клетки, в результате чего образуются две клетки. При половом размножении у дрожжей внутри клетки образуется одна, две, три ил и четыре споры. Споры высыпаются из клетки. При благоприятных условиях оболочка споры лопается, и образуется молодая клетка, которая с другой такой же клеткой, образовавшейся из споры. Это и есть половой процесс у микроорганизмов. Клетка, получившаяся после слияния содержимого двух спор, начинает делиться или почковаться, т. е. размножается тем способом, который свойствен данному виду дрожжей. Споры у дрожжей образуются при неблагоприятных условиях. Они выдерживают высокую температуру (70-80⁰ С), тогда как дрожжевые клетка при этом погибают. Дрожжи кандида и торула спор не образуют.[1]

1.4 Химический состав дрожжей

Химический состав дрожжей непостоянен: он зависит от физиологического состояния дрожжевой клетки, расы дрожжей, состава питательной среды.. Относительная плотность (уд.вес) хлебопекарных дрожжей 1,100, дрожжевой взвеси с содержанием 17,22% сухих веществ — 1,0566, а с содержанием 23,71 % сухих веществ — 1,0821. Теплоемкость сухих дрожжей 0,664, теплотворная способность 1 кг сушеных дрожжей по Шюлейну составляет 4520 кал; по Финку она колеблется в пределах 4808—5066 кал для кормовых дрожжей. Принято считать, что дрожжевые клетки в среднем содержат 67% воды и 3З% сухого вещества. Вода с растворенными в ней минеральными и органическими веществами проникает в клетку и, очевидно, все важные жизненные реакции происходят в водном растворе: свободная вода участвует в процессах обмена веществ, связанная вода удерживается белковыми молекулами при помощи водородных связей и, таким образом, являются частью структуры протоплазмы дрожжевой клетки. Распределение влаги в прессованных дрожжах зависит от состава дрожжевых клеток. Так, при наличии 75% влаги распределение ее в бруске - внутри или нее клеток будет изменяться, причем внеклеточной влаги будет тем меньше, чем больше ее содержится в самих дрожжевых клетках. В дрожжевых клетках содержание влаги (в %) колеблется в следующих пределах: Номер образца 1 2 3 4 5 6 Сухие вещества 30 31 32 33 34 35 Влага 70 69 68 67 66 65 В прессованных дрожжах при содержании 75% влаги и 25% сухих веществ внутри клеток будет содержаться разное количество влаги в зависимости от состава дрожжевых клеток Номер образца 1 2 3 4 5 6 Сухие вещества 25 25 25 25 25 25

Влага внутри клетки 58,25 55,65 53,13 50,76 48,5 46,4 вне клеток 18,75 19,35 21,87 24,24 26,48 28,6 Элементарный состав дрожжей с содержанием 55 % белков включает 46% углерода, 6,9% водорода, 9,1% азота, 30% кислорода в 80/о неорганических веществ, в основном калия и фосфора. Однако состав сухих веществ лебопекарнь1х дрожжей (в %), как видно из данных, приведенных ниже, значительно колеблется. Азот, общее количество 6-8 Белок (N*6,25) 37-50 Сырой жир 1,5-2,5 Безазотистые вещества 35-45 Зола 6-10 Соотношение белков и углеводов зависит от расы дрожжей и от направленного его изменения в процессе выращивания дрожжей. Азотсодержащие вещества дрожжей представляют собой белковые вещества (63,8%), нуклеиновые вещества (26,1 %), амиды и пептоны (10,1 %). Белки состоят из аминокислот, число которых достигает 24. Соотношение аминокислот в разных белках различно. Около 64% общего азота дрожжей входит в состав белков. В дрожжах содержится около 0,1% глютатиона (трипептида) состоящего из гликоколя, цистеина и глутаминовой кислоты. Глутатион может находиться в окисленной или восстановленной форме, при этом его сульфгидрильная группа SН активирует протеазы. Ферменты дрожжей.

Непременной составной частью протоплазмы дрожжевых клеток являются ферменты, осуществляющие разнообразные биохимические превращения в дрожжевой клетке. Известно, что деятельность ферментов может проявляться внутри клеток - это эндоферменты; ферменты, действующие вне клеток, называются экзоферментами. Особое значение в жизнедеятельности дрожжей имеют оксидоредуктазы - окислительно-восстановительные ферменты, трансферазы — ферменты, осуществляющие перенос различных групп с одной молекулы на другую, катализирующие взаимопревращения различных сахаров, и гидролазы, гидролизирующие ферменты, которые производят расщепление веществ при непременном участии воды, присоединяющейся к образующимся более простым соединениям. Весь комплекс ферментов дрожжевой клетки обозначают известным в ферментологии термином голоферменты, при этом устойчивый к нагреванию комплекс называют коферментом, а неустойчивый — апоферментом. По этой терминология процессы брожения будут вызываться в дрожжах голозимазой, состоящей из козимазы и апозимазы. Козимаза тесно связана с апозимазой и является активатором для этой последней. Апозимаза представляет собой термолабильную часть энзимного комплекса, собственно зимазу, сбраживающую сахара. Она включает ряд энзимов, которые и вызывают процессы брожения. Многие из них еще не удалось выделять из дрожжевого сока.

Белки

По данным элементарного анализа, белок дрожжей содержит 15-18% азота, 6,5-7,З% водорода, 50-55% углерода, 21-24% кислорода, 0-2,4% серы. Основным показателем состава белка является именно аминокислотный состав макромолекул. За последние годы состав аминокислот в белке быстро определяется путем гидролиза белков и хроматографического анализа белкового гидролизата, что осуществляется автоматически специальными аппаратами через 2—4 ч. Витамины дрожжей.

Известно, что дрожжевые клетки богаты витаминами. Однако только в последние годы благодаря развитию учения о витаминах и усовершенствованию методов их определения выявилось содержание витаминов в дрожжах и их состав. Все дрожжи содержат витамины группы В и эргостерин провитамин D. Соотношение отдельных компонентов витаминов комплекса В в различных дрожжевых грибах неодинаковое. Оно колеблется в широких пределах в дрожжевых грибах разного рода и зависит у одних и тех же дрожжей от условий их культивирования. Установлено, что дрожжевые клетки содержат витамин В₁ - тиамин; витамин В₂ -рибофлавин; витамин В₃ - пантотеновую кислоту; витамин В₅ - РР- никотиновую кислоту; витамин В₆ — пиридоксин; витамин Н биотин; инозит; парааминобензойную кислоту. Некоторые дрожжевые грибы розового цвета содержат бетакаротин — провитамин А. Витамины играют большую роль в биохимических процессах, свойственных дрожжевым клеткам.

Жиры

Жиры дрожжи являются смесью истинных жиров (глицеридов жирных кислот) с фосфолипидами (лецитин, кефалин) и стеролами (эргостерол). Жир дрожжей состоит, главным образом из насыщенных кислот жирного ряда: пальмитиновой 75% и стеариновой 25%. Некоторые исследователи находят в дрожжах и другие кислоты лауриновую и олеиновую. В состав жира дрожжей входит также неомыляемый жир — эргостерин — провитамин D. Углеводы

В дрожжах содержится 35—40% углеводов к массе сухих дрожжей. Они входят в состав протоплазмы и оболочки дрожжевых клеток. В дрожжах содержатся полисахариды гликоген, маннан - дрожжевая камедь - и глюкозан, который считали целлюлозой. Зола

Зола дрожжей составляет около 6—10% общей массы сухого вещества дрожжей. Состав золы колеблется в зависимости от условий их культивирования (табл. 1).

Зольные вещества	Содержание, %	Зольные вещества	Содержание, %
K2 O	23,33-39,5	Fe2 O3	0,06-0,7
Na2 O	0,5-2,26	P2 O5	44,8-59,4
CaO	1,0-7,58	SO3	0,57-6,38
MgO	3,77-6,34	SiO2	0,92-1,88

Таблица № 1

Зола дрожжей состоит примерно наполовину из фосфора; большая часть фосфорной кислоты связана в дрожжах с органическими соединениями. Общее количество Р₂ О₅ у сахаромицетов колеблется в пределах от 3,2 до 4,4% к сухому веществу.

2 Технология производства сухих дрожжей