пекарские дрожжи

пекарские дрожжи
Пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae). Каждая градуировка соответствует 1 мкм.

Пекарские дрожжи ( Saccharomyces cerevisiae ). Каждая градуировка соответствует 1 мкм.

Систематика
Подразделение : Saccharomycotina
Класс : Сахаромицеты
Заказ : Настоящие дрожжи (Saccharomycetales)
Семья : Saccharomycetaceae
Жанр : Сахарные дрожжи ( Saccharomyces )
Тип : пекарские дрожжи
Научное название
Saccharomyces cerevisiae
Мейен экс ЕС Хансен

Пекарские дрожжи и пивные дрожжи , пекарские дрожжи , нетехническая терминология, сокращенно дрожжи ( федеральный немецкий и швейцарский стандартный немецкий ) или зародыш ( австрийский верхненемецкий ), диалект и «вязаный» (северный немецкий; ср. Английские дрожжи ) или « закваска » "(V A .. Нижненемецкое , от низких немецкого уступа , конца источника, кипящего" ), латы .. научный Saccharomyces CEREVISIAE , являются одним из дрожжей (одноклеточные грибы) и является многообещающими дрожжами ( английский многообещающие дрожжи ).

источник

Как видно из латинского названия вида cerevisiae - «пиво», пекарские дрожжи происходят от пивных дрожжей верхового брожения . Греко-латинское родовое название Saccharomyces означает «сахарный гриб».

описание

В клетки из Saccharomyces CEREVISIAE круглой или овальной формы, от пяти до десяти микрон в диаметре, а также многократно через процесс почкованием . S. cerevisiae также может находиться в форме гиф и образовывать аскоспоры .

Предыстория и история

Вино, пиво и хлеб продукты , которые были сделаны возможными благодаря дрожжевой ферментации в неолите в плодородном полумесяце , но первые признаки в значительной степени отсутствуют. Считается, что дрожжи использовались между 13000 и 9800 лет назад. Пиво в Греции производят с использованием дрожжей примерно с 3-го тысячелетия до нашей эры. Свидетельства использования пекарских дрожжей для хлебных изделий существуют в период с 1500 по 1300 год до нашей эры. В Египте и с 300 по 500 год нашей эры в Китае. Плиний Старший описал производство или разведение дрожжей ( древнегреческое ζύμη , латинское fermentum ) в своей истории Naturalis .

Хефнер , в средневековом пивоварении независимая профессия, используется и увеличением дрожжей над пивоваренным отрывается. Пекари получали от пивоварен верховые дрожжи . Дрожжи позволяют производить сладкий хлеб, такой как Kaisersemmel . С дрожжами в качестве разрыхлителя можно приготовить хлеб с более тонким вкусом, чем на закваске , в которой не только дрожжи, но и молочнокислые бактерии участвуют в брожении. В середине 19 века все больше и больше пивоваров переходили с дрожжей верхового брожения на дрожжи низового брожения . Однако они не подходят для выпечки хлеба таким же образом. В результате большой спрос привел к промышленному производству пекарских дрожжей вне процесса пивоварения, впервые в 1846 году с использованием «венского метода» Маутнера Маркхофа .

наука

Дрожжевые клетки с прорастающими рубцами

Эукариот Saccharomyces CEREVISIAE подобна прокариот кишечной палочки представляет собой модель организма в области молекулярной биологии и клеточной биологии исследований. Из-за простых условий культивирования и взаимосвязи внутренней клеточной структуры с другими эукариотическими клетками в растительном и животном мире он используется, например, для изучения клеточного цикла или распада белка .

Пекарские дрожжи были первым эукариотическим организмом, последовательность оснований нуклеиновой кислоты которого была полностью определена в геноме . Геном состоит из 13 миллионов пар оснований (п.н.), что соответствует 6275 генам в 16 хромосомах . Гомологичные гены были обнаружены в геноме человека более чем для 23% генов дрожжевого генома. В настоящее время существует три основных базы данных по геному дрожжей.

Еще одним новаторским научным достижением стал полный синтез одной из 16 хромосом пекарских дрожжей, о котором было объявлено в марте 2014 года. Хромосома III, одна из самых коротких, была воспроизведена за семь лет работы в рамках международного проекта под руководством генетика Джефа Бёке в лаборатории и продемонстрировала ее функциональность на живых дрожжевых клетках. При 273 871 п.н. он значительно короче, чем его естественный аналог в 316 667 п.н., поскольку ученые исключили повторы и другие последовательности, которые они сочли ненужными. Работа является первым шагом в проекте по синтезу всего генома дрожжей под названием «Sc2.0» («вторая версия» S. cerevisiae ).

Полезным методом, в котором пекарские дрожжи действуют не как модельный организм, а как инструмент для исследования взаимодействия белков, является двугибридная система дрожжей .

метаболизм

Хлебопекарные дрожжи считаются факультативно анаэробными . Это означает, что энергия может вырабатываться как аэробно (с кислородом) в форме клеточного дыхания, так и посредством ферментации . Пекарские дрожжи почти исключительно используют моно- или дисахариды (сахар) в качестве исходного материала для своего энергетического обмена. С другой стороны, длинноцепочечные углеводы (крахмал) использовать нельзя, дрожжи не имеют необходимых амилаз . Продукты экскреции - это в основном двуокись углерода от дыхания и этанол (спирт) от брожения. Пропорции продуктов зависят от того, содержит ли среда, в которой растут дрожжи, кислород или нет, а также от концентрации сахара в среде. При производстве алкоголя и его использовании в качестве разрыхлителя в выпечке анаэробный метаболизм имеет решающее значение.

Обозначение пекарских дрожжей как факультативных анаэробных не совсем верно, поскольку для биосинтеза эргостерина требуется небольшое количество элементарного кислорода.

Если присутствует большее количество легко используемых органических веществ (особенно сахара), они ферментируются даже несмотря на аэробное культивирование. Это явление известно как эффект Крэбтри . Эффект Крэбтри снижает выход (биомасса на используемый сахар) и поэтому обычно нежелателен при производстве дрожжей. Это можно свести к минимуму, поставив соответствующий субстрат (см. Периодический процесс с подпиткой ).

Если из пекарских дрожжей больше не доступен сахар, окисление этанола собственного производства кислородом используется в качестве источника энергии в кислородных условиях . Таким образом, дрожжи могут продолжать размножаться до тех пор, пока не будет подавления из-за чрезмерных концентраций этанола или ограничений из-за нехватки других питательных веществ ( фосфатов , аминокислот ).

Лучшая температура для брожения («ростков») дрожжей составляет около 32 ° C. Для размножения дрожжей оптимальна температура около 28 ° C. При хорошем снабжении питательными веществами и кислородом (аэробные) масса дрожжей в культуре пивных дрожжей удваивается примерно за два часа, поэтому рост происходит значительно медленнее, чем у многих типов бактерий. В случае анаэробной ферментации размножение происходит значительно медленнее. При температуре выше 45 ° C пекарские дрожжи начинают отмирать.

Пекарские дрожжи чувствительны к давлению. Когда давление в бродильном чане поднимается выше 8 бар, дрожжи прекращают брожение. Этот эффект также используется для управления процессом ферментации.

использовать

Кувшин для дрожжей (Стефан Шеллинг, около 1750 г., Музей хлебной культуры , Ульм ); До внедрения промышленных дрожжей пивные дрожжи использовались в жидкой форме.

Дрожжи рода Saccharomyces используются в самых разных областях. Помимо использования в выпечке, эти дрожжи также участвуют в ферментации пива , сидра , вина и уксуса . Они также используются сегодня в производстве топливного этанола и целлюлозного этанола . Дрожжи хлебопекарные также используются для биосорбции из тяжелых металлов , такие как цинк , медь , кадмий и уран из сточных вод. Тяжелые металлы накапливаются внутри и снаружи клеток в виде кристаллов и могут быть химически отделены от дрожжей.

В медицине Saccharomyces cerevisiae , как и родственные виды Saccharomyces boulardii, используется в качестве пробиотического препарата для лечения диарейных заболеваний, улучшения общего состояния и против выпадения волос.

Производство

Основой для производства промышленных пекарских дрожжей являются две вещи:

  1. Штамм дрожжей ( чистые дрожжи ), который веками получали путем селекции и селекции из заквасочных дрожжей или пивных дрожжей для пива верхового брожения. Хлебопекарные дрожжи характеризуются высокой движущей силой и низким уровнем ферментов, разрушающих глютен . В результате дальнейшего разведения пекарские дрожжи сильнее диких дрожжей на закваске, но в отличие от закваски дрожжи не переносят многие другие вещества: кислоты, соли, жиры и многое другое.
  2. Питательная среда с патокой служит основным ингредиентом для размножения дрожжей.

Хотя штамм дрожжей является коммерческой тайной соответствующих производителей дрожжей, технический процесс размножения дрожжей общеизвестен.

Чтобы произвести массы микроорганизмов в чистой культуре, их обычно получают в биотехнологии в многоступенчатых процессах культивирования. Одностадийный процесс, в котором большой объем культуральной среды инокулируют небольшим количеством организмов, очень невыгоден по нескольким причинам. Если бы это было сделано, системе большого объема потребовалось бы относительно много времени для распространения. Это будет иметь следующие недостатки:

  1. Технические: чем крупнее система, тем труднее предотвратить проникновение посторонних нежелательных микроорганизмов. Поэтому фаза размножения у крупного растения должна быть как можно короче. Это снижает урожайность. В качестве альтернативы ферментацию можно проводить дольше с добавлением антибактериально эффективных вспомогательных веществ.
  2. Экономичность: дорогому крупному растению потребуется много времени, чтобы воспроизвести небольшое количество микроорганизмов, для производства которых достаточно более мелких и дешевых растений.
  3. Биологические: после приготовления питательные среды обычно не оптимальны для размножения микроорганизмов (включая слишком высокий окислительно-восстановительный потенциал, слишком низкую концентрацию углекислого газа, слишком низкую концентрацию специфических стимуляторов роста). Организмы должны сначала создать более благоприятную среду благодаря своему метаболизму. При небольшом количестве микроорганизмов в большом объеме питательной среды это занимает очень много времени, и вначале рост будет значительно замедлен.

Таким образом, при производстве пекарских дрожжей размножение также осуществляется в несколько этапов, например, из культивирования в пробирке на жидких питательных средах с 50 мл, 1 л, 10 л, 40 л, 400 л, 4 м³, 10 м³ и 200 мл. м³. Градации тоже могут быть разными.

В качестве питательной среды используется водный раствор от восьми до десяти процентов. Меласса содержит около 50% сахара. Раствор доводят до pH примерно 4,5 с помощью кислот, кипятят (так, чтобы инородные микроорганизмы были убиты) и фильтруют. Затем добавляются питательные соли (в основном соли аммония и фосфаты) и витамины группы B, так как они необходимы для роста дрожжей и отсутствуют в патоке в достаточном количестве. Культуры выращиваются в аэробных условиях , то есть с аэрацией, чтобы получить максимально возможный выход биомассы.

Первые четыре этапа до примерно 40 л проводятся в лаборатории, при этом помещения для культивирования стерилизуются, т. Е. Дрожжи размножаются в чистой культуре. На это уходит около восьми дней. Следующие две-три стадии до примерно 10 м³ выполняются в стационарной технической системе, так называемой системе чистого выращивания, которая также стерилизуется (перегретый пар 120 ° C под избыточным давлением 1 бар), продолжительность около двух дней. Из-за своего размера (200 м³) на последних двух этапах используются нестерилизованные системы, но в значительной степени исключены посторонние микроорганизмы. Каждая из этих культур существует только короткое время (от 10 до 20 часов каждая) и начинается с высокой концентрации дрожжей, так что никакие чужеродные организмы практически не развиваются. В приведенном примере первоначально на стадии 200 м³ получается около 18 т «дрожжей». Иногда дрожжи также производят в два этапа. На заключительном этапе, также на установке объемом 200 м³, дрожжи производятся из регулируемых дрожжей примерно за десять часов, например, в четырех параллельных культурах с 200 м³ среды каждая примерно 65–70 т.

Примерно за одиннадцать дней из 8 мг исходной массы с 33 удвоениями получается почти в десять миллиардов раз больше дрожжевой массы.

Дрожжи концентрируются с помощью сепараторов (в результате получается так называемое «дрожжевое молоко» или «дрожжевые сливки») и далее обрабатываются в зависимости от желаемого результата:

Прессованные дрожжи
Дрожжевое молоко концентрируется до содержания сухого вещества около 30% с помощью фильтр-прессов или вакуумных ротационных фильтров. Затем массу формуют с помощью экструдера и упаковывают. Один грамм прессованных дрожжей содержит около 10 10 (10 миллиардов) дрожжевых клеток.
Активные сухие дрожжи
В экструдере прессованные дрожжи формуются в маленькие цилиндры, а затем в псевдоожиженном слое сушатся.
Сухих дрожжей
Остальная часть дрожжевого молока сушится в барабанной сушилке или в системе сублимационной сушки распылением, в результате чего ферментативная активность полностью теряется, поэтому эти дрожжи в основном используются в качестве кормовой добавки или в диетических и кулинарных целях (так называемые пищевые добавки). дрожжи ).
Жидкие дрожжи
В жидкой форме дрожжевое молоко регулируется в соответствии с требуемой потребителем движущей силой.

В целом, при производстве патоки образуется большее количество органических и химических веществ, а также дрожжевой воды, содержащей микроорганизмы, что по-прежнему представляет собой проблему утилизации.

В настоящее время разрабатывается попытка использовать генную инженерию, чтобы побудить дрожжи производить ароматы (например, ваниль).

Дозировка пекарских дрожжей

Образовавшийся углекислый газ заставил тесто подняться.

Пекарские дрожжи добавляют в дрожжевое тесто в количестве от 3 до 6% в зависимости от количества муки . Для теста с высоким содержанием жира требуется до 8%, так как меньшее содержание воды отрицательно влияет на метаболизм дрожжей. В случае очень длинных прогонов теста или предварительного замешивания доля дрожжей составляет около 1-2%. В качестве оптимального Nährbasis использовать хлебный солод .

Товарные формы хлебопекарных дрожжей и сроки их хранения

Обычная форма продажи прессованных дрожжей

Предлагаются прессованные свежие дрожжи (блочные дрожжи), сухие дрожжи (срок годности около 1 года) или жидкие дрожжи. Для производства сухих дрожжей большая часть воды постепенно удаляется из дрожжей, очищенных от затора . Обычно эмульгатор citrem ( сложный эфир из лимонной кислоты с моноглицеридами ) добавляется. Это сделано для того, чтобы дрожжевые клетки не пересыхали слишком сильно, чтобы клетки только становились неактивными, но не погибали. Инактивированные таким образом дрожжи можно долго хранить при комнатной температуре. Тем не менее, следует учитывать срок годности, указанный на упаковке, поскольку способность дрожжевых клеток к реактивации со временем теряется. Типичный 7-граммовый пакет сухих дрожжей, продаваемый в розничных магазинах, имеет примерно такую ​​же ферментационную способность, как половина 42-граммового кубика свежих дрожжей.

Обычные свежие дрожжи сохраняют свой полный потенциал в течение десяти-двенадцати дней при температуре хранения от 2 до 8 ° C. Постоянное сокращение запасов углеводов и белка сохраняет жизненно важные функции дрожжей. Чем больше старых или мертвых клеток содержится в кусочке дрожжей, тем хуже становится движущая сила. В то же время из клетки вытекают такие вещества, как глутатион . Это приводит к размягчению клея ( клейковины - белка зерна) в тесте. Поэтому старые свежие дрожжи практически бесполезны даже при более высоких дозировках.

Свежие пекарские дрожжи можно узнать по их светлому, преимущественно желтоватому цвету. Обладает приятным запахом, сладким, насыщенным вкусом и плотным шелушащимся изломом. Старые дрожжи коричнево-серые, потрескавшиеся, рассыпчатые, имеют все более горький вкус и неприятный запах.

Срок годности свежих пекарских дрожжей можно продлить путем замораживания. При соответственно небольшом порционировании z. Б. Половина кубика (примерно 21 г, обычно достаточно на 500 г муки), возможна прямая обработка из морозильной камеры.

Альтернативой использованию пекарских дрожжей является пекарская закваска .

Специальные виды пекарских дрожжей

Эта статья или следующий раздел не обеспечены должным образом подтверждающими документами ( например, индивидуальными доказательствами ). Информация без достаточных доказательств может быть вскоре удалена. Пожалуйста, помогите Википедии, исследуя информацию и добавляя убедительные доказательства.

Для особых задач используются особые породы, например, осмотолерантные дрожжи, которые - с очень сладким тестом - менее чувствительны к осмотическому давлению . Органические дрожжи (дрожжи для закваски ), которые выращиваются на зерновой культуральной среде , особенно подходят для людей с аллергией на дрожжи, которая обычно возникает только с промышленными дрожжами (из-за остатков в субстрате мелассы при производстве дрожжей).

Пищевая ценность

Активные сухие дрожжи

Прессованные дрожжи

По 100 грамм:

Активные сухие дрожжи

По 100 грамм:

  • Энергетическая ценность 1361 кДж (325 ккал), вода 5,1 г, белок 40,4 г, жиры 7,61 г, углеводы 41,2 г, в том числе: клетчатка 26,9 г
  • Минералы: калий 955 мг, фосфор 637 мг, магний 54 мг, кальций 30 мг, натрий 51 мг, цинк 7,94 мг, железо 2,17 мг, марганец 0,31 мг, медь 436 мкг, селен 7,9 мкг.
  • Витамины: ниацин (B 3 ) 40,2 мг, пантотеновая кислота (B 5 ) 13,5 мг, тиамин (B 1 ) 10,99 мг, пиридоксин (B 6 ) 1,5 мг, рибофлавин (B 2 ) 4 мг, фолиевая кислота (B 9 ) 2,34 мг

Пищевые дрожжи (сухие пивные дрожжи, сухие дрожжи)

Пивные дрожжи в таблетированной форме

По 100 грамм:

  • Энергетическая ценность 1440 кДж (344 ккал), вода 6 г, белки 47,6 г, жиры 1,3 г, углеводы 36,1 г, в том числе: клетчатка 0,8 г
  • Минеральные вещества: калий 1,41 г, фосфор 1,9 г, железо 17,6 мг, марганец 0,53 мг.
  • Витамины: ниацин (B 3 ) 44,8 мг, пантотеновая кислота (B 5 ) 7,21 мг, тиамин (B 1 ) 12 мг, пиридоксин (B 6 ) 4,41 мг, рибофлавин (B 2 ) 3,17 мг, фолиевая кислота (B 9 ) 3,17 мг

Смотри тоже

литература

  • Юлиус Шюляйн: пивные дрожжи в качестве лекарственных, пищевых продуктов и кормов для животных , 2-е издание, Theodor Steinkopff Verlag, Dresden / Leipzig 1938.
  • Фердинанд Райфф: Дрожжи. Том 1: Дрожжи в науке, Том 2: Технология дрожжей , Ганс Карл Верлаг, Нюрнберг, 1960, 1962.
  • Т. Сатьянараяна, Г. Кунце (ред.): Биотехнология дрожжей. Разнообразие и приложения . Springer, 2009, ISBN 978-1-4020-8291-7 (английский, ограниченный предварительный просмотр в поиске книг Google).

веб ссылки

Commons : Пекарские дрожжи  - коллекция изображений, видео и аудио файлов
Викисловарь: Saccharomyces cerevisiae  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Ульрих Аммон , Ганс Бикель , Якоб Эбнер, Рут Эстерхаммер, Маркус Гассер , Лоренц Хофер, Бирте Келлермайер-Ребайн, Генрих Лёффлер , Дорис Манготт, Ганс Мозер , Роберт Шлепфер , Михаэль Шлосмахер, Регула Шмидаллэстер Немецкий словарь : Словарь Шмидлинга немецкого языка. Стандартный язык в Австрии, Швейцарии и Германии, а также в Лихтенштейне, Люксембурге, Восточной Бельгии и Южном Тироле . Берлин / Нью-Йорк: Вальтер де Грюйтер, 2004; С. 291, 341.
  2. ↑ Питер Х. Рэйвен, Рэй Ф. Эверт, Сьюзен Э. Эйххорн: Биология растений . Ред .: Томас Фридл, Геттингенский университет. 4-е издание. Де Грюйтер , Берлин / Нью-Йорк 2006, ISBN 3-11-018531-8 , Глава 14.8: Дрожжи, стр. 322 (942 страницы, твердый переплет , Американский английский: Биология растений, седьмое издание . Перевод Уве К. Саймона, Uni Tübingen (Глава 14, Приложение)).
  3. ↑ AM Neiman: Образование аскоспор в дрожжах Saccharomyces cerevisiae . В: Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . Лента 69 , 2005, стр. 565 , DOI : 10,1128 / MMBR.69.4.565-584.2005 , PMC 1306807 (бесплатно полный текст) - ( на английском языке).
  4. ↑ Брайан Хайден, Нил Кануэль, Дженнифер Шанс: Что вызревало в натуфийцах? Археологическая оценка технологии пивоварения в эпоху эпипалеолита . В: Journal археологического метода и теории , Том 20, N 1, март 2013, стр. 102-150,. DOI : 10.1007 / s10816-011-9127-у .
  5. ↑ Соултана Мария Валамоти: Варить пиво в винной стране? Первые археоботанические признаки изготовления пива в Греции в раннем и среднем бронзовом веке . В: История растительности и Archaeobotany ., Том 27, № 4, июль 2018, стр 611-625,. Дои : 10.1007 / s00334-017-0661-8 .
  6. ↑ Кейтлин Лахуэ, Энн А. Мэдден, Роберт Р. Данн, Кейти Смуковски Хейл: История и одомашнивание Saccharomyces cerevisiae в выпечке хлеба . В: Frontiers в генетике , Том 11, 2020 ноября, статья 584718,. Да : 10,3389 / fgene.2020.584718 (PDF) .
  7. ^ Макс Нельсон: пиво в греко-римской античности. 2001, стр. 149 и сл. ( Оцифрованная версия ).
  8. ↑ Франц Мейсдёрфер , Мартин Зарнков: Пиво: история хмеля и солода. CH Beck Verlag, 2014, ISBN 978-3-406-66668-1 , стр. 84.
  9. ↑ К ним относятся Мюнхенский информационный центр белковых последовательностей , база данных генома Saccharomyces и публикация о геноме Saccharomyces cerevisiae : A. Goffeau, BG Barrell, H. Bussey, RW Davis, B. Dujon, H. Feldmann, F. Galibert , JD Hoheisel, C. Jacq, M. Johnston, EJ Louis, HW Mewes, Y. Murakami, P. Philippsen, H. Tettelin, SG Oliver: Life with 6000 генов. В кн . : Наука. Volume 274, Number 5287, October 1996, pp. 546, 563-546, 567, PMID 8849441 .
  10. ↑ Нараяна Анналуру и др.: Полный синтез функционального конструктора эукариотической хромосомы . В кн . : Наука . Лента 344 , нет. 6179 , 2014, с. 55–58 , DOI : 10.1126 / science.1249252 (английский).
  11. ↑ Ученые синтезируют первых функциональных хромосом-конструкторов дрожжей. Исследование сообщает о значительном прогрессе в синтетической биологии. 27 марта 2014 г., по состоянию на 3 апреля 2014 г. (пресс-релиз Нью-Йоркского университета).
  12. ↑ Отто Хоффманн-Остенхоф: Энзимология: презентация для химиков, биологов и врачей. Спрингер, 1954, с. 243.
  13. ↑ Б. Волески, Х.А. Мэй-Филлипс: Биосорбция тяжелых металлов Saccharomyces cerevisiae . В: Прикладная микробиология и биотехнология , том 42, № 5, 1995 г., стр. 797-806.
  14. ^ Норберт Мессинг, Хольгер Мец: Дрожжи и бактерии укрепляют наше здоровье , 2-е издание, Bad Schönborn 1996, стр. 96-130
  15. ↑ сырье. Проверено 15 октября, 2020 .
  16. ↑ a b Вальдемар Тернес , Альфред Туфель, Лизелотта Тунгер, Мартин Зобель (ред.): Пищевая лексика . 4-е, всесторонне переработанное издание. Behr, Hamburg 2005, ISBN 3-89947-165-2 .
  17. ↑ разрыхлители, дрожжи, пекарский, активные сухие ( Memento из в оригинальном датированном 30 мая 2015 в Internet Archive ) Info: архив ссылка была вставлены автоматически и еще не были проверены. Пожалуйста, проверьте исходную и архивную ссылку в соответствии с инструкциями, а затем удалите это уведомление. nal.usda.gov @ 1@ 2Шаблон: Webachiv / IABot / ndb.nal.usda.gov