Научно-исследовательская работа Влияние различных условий на жизнедеятельность дрожжей
Научно-исследовательская работа
«Биология»
«ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЙ НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ»
Выполнила Дмитриева Назира Владимировна
Содержание
Введение………………………………………………………………………..3
История дрожжей………………………………………………………….4
Экспериментальная часть…………………………………………………6
Объект исследования………………………………………………….6
Ход работы…………………………………………………………….6
Выводы…………………………………………………………………14
Заключение…………………………………………………………………….15
Список использованной литературы и электронных ресурсов……………16
Введение
Дрожжи имеют большое практическое значение. Некоторые виды дрожжей с давних пор используются человеком при приготовлении хлеба, пива, вина, кваса и др. Полезные физиологические свойства дрожжей позволяют использовать их в биотехнологии и производстве лекарств. В настоящее время их применяют в производстве ксилита (заменитель сахара), ферментов, пищевых добавок, для очистки от нефтяных загрязнений.
Также дрожжи широко используются в науке в качестве модельных организмов для генетических исследований и в молекулярной биологии. Пекарские дрожжи были одними из первых организмов, у которых была полностью определена последовательность геномной ДНК.
Целью моей работы было изучение влияния различных факторов на хлебопекарные дрожжи и качество получаемого с их помощью хлеба.
1. История дрожжейРусское слово «дрожжи» имеет общий корень со словами «дрожь», «дрожать», которые применялись при описании вспенивания жидкости, в результате брожения, осуществляемого дрожжами. Английское слово означает «пена, кипеть, выделять газ».
Дрожжи — одни из наиболее древних «домашних организмов». Тысячи лет люди использовали их для ферментации и выпечки. 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 вместе с выпечкой пресного. Для начала сбраживания нового теста люди использовали остатки старого. В результате в различных хозяйствах столетиями происходила селекция дрожжей, и сформировались новые расы, не встречающиеся в природе. Они являются такими же продуктами человеческой деятельности, как сорта культурных растений.
В 1680 году голландский ученый Антони Ван Левенгук впервые увидел дрожжи в оптический микроскоп. В 1857 году французский микробиолог Луи Пастер в работе доказал, что спиртовое брожение — не просто химическая реакция, как считалось ранее, а биологический процесс, производимый дрожжами.
Луи Пастер — учёный, установивший роль дрожжей в спиртовом брожении.
Дрожжи — это одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к классу грибов сахаромицетов. Дрожжевые клетки имеют шаровидную или овальную форму и содержат 75 % влаги. Сухое вещество клетки состоит в основном из белков (44—67%), минеральных веществ (6—8%), углеводов (до 30%). Дрожжи содержат также разнообразные витамины и ферменты
Ферменты, присутствующие в дрожжах, способствуют протеканию всех жизненных функций их, в том числе процессов дыхания, размножения, построения органов клетки.
В тесте и других полуфабрикатах хлебопекарного производства кислорода очень мало, поэтому дрожжи вызывают процесс спиртового брожения, при этом дрожжевые клетки получают энергию, необходимую для своей жизнедеятельности. Образовавшийся в результате брожения углекислый газ разрыхляет тесто и обеспечивает необходимую пористость изделий.
Для нормальной жизнедеятельности дрожжей необходимы:
— жидкая среда, содержащая питательные вещества,
— соответствующая реакция среды
— температурные условия.
Жидкая среда для развития дрожжей должна содержать сахар, азотистые соединения, минеральные соединения, витамины. Хлебопекарные дрожжи усваивают глюкозу, сахарозу.
Большое значение для жизнедеятельности дрожжей имеют температурные условия. Для размножения дрожжей наиболее благоприятна температура 25 — 28 °С. Спиртовое брожение идет наиболее активно при температуре 30—35 °С. При температуре 45—50 °С и выше дрожжевые клетки погибают. Низкая температура тормозит жизнедеятельность дрожжей, дрожжи впадают в состояние анабиоза (скрытая жизнедеятельность), в котором могут сохраняться долго без порчи.
2. Экспериментальная часть
В данной работе продемонстрировано влияние температурных условий и сахара на жизнедеятельность дрожжей.
2.1 Объект исследования
Объектом исследования в работе были быстродействующие сухие дрожжи «Приправыч»:
2.2 Ход работы
В четыре ёмкости насыпали по 1 чайной ложке дрожжей и 1 чайной ложке сахара.
Образец №1
Образец №2
Образец №3
Образец №4
Далее:
Эксперимент №1:
Целью первого эксперимента было изучить влияние на жизнедеятельность дрожжей различных температур. Для этого:
В первую емкость добавили 50 мл теплой воды (температурой 40 ºС)
Во вторую – 50 мл воды горячей воды (температурой 80 ºС)
В третью – 50 мл холодной воды (температурой 10 ºС)
Эксперимент №2
Целью второго эксперимента было изучить влияние на жизнедеятельность дрожжей большого количества сахара. Для этого:
В четвёртую емкость добавили 50 мл теплой воды (температурой 40 ºС) и дополнительно 5 чайных ложек сахара.
Первую, вторую и четвертую емкости оставили при комнатной температуре + 25 С, а третью поставили в холодильник, при температуре +2С.
Через 30 минут наблюдаем следующее:
Образец №1
Образец №2
Образец №3
Образец №4
В первой емкости идет активное вспенивание жидкости.
Во втором и третьем образцах вспенивания не наблюдается.
В четвертой емкости также можно увидеть вспенивание, но не такое активное, как в первой.
Далее добавляем в каждую емкость три столовых ложки муки и замешиваем тесто:
Образец №2
Образец №3
Образец №4
Образец №1
Образцы № 1, 2 и 4 накрываем блюдцами и ставим в тёплое место при температуре 40 С.
Образец № 3 ставим в холодильник, при температуре 2С. Через 1 час наблюдаем следующее:
Образец №1
Образец №2
Образец №3
Образец №4
Тесто в ёмкости №1 увеличилось в объеме 3 раза, остальные образцы почти не изменились. Таким образом, можно сделать следующие выводы:
Эксперимент №1 – Температура 40°С (образец №1) является оптимальной для протекания жизненных процессов дрожжей. Температура 80С (образец №2) и 2°С (образец №3) привели к снижению активности дрожжей и отсутствию процесса брожения.
Эксперимент №2 – Несмотря на то, что сахар является основным питанием дрожжей, слишком большое его количество приводит к снижению их жизнедеятельности (образец №4).
Далее делаем из теста шарики, кладем на противень, ставим в теплое место (температура 40°С).
Через 20 минут видим, что шарик из теста № 1 опять увеличился в объеме ( в 2 раза), немного увеличился в объеме шарик №3. Образцы №2 и 4 не изменились.
Образец №1
Образец №2
Образец №3
Образец №4
Отсюда можно сделать следующие выводы:
Эксперимент №1 – Температура 40°С является оптимальной для протекания жизненных процессов дрожжей, поэтому в образце №1 продолжает протекать процесс брожения, который, за счет выделения углекислого газа, и вызвал увеличение объёма. Повысилась до оптимальной величины температура в образце №3, поэтому там тоже началось брожение и выделение углекислого газа. Температура 80 °С оказалась губительной для дрожжей, т.е. они погибли, поэтому в образце №2 никаких процессов жизнедеятельности не наблюдается.
Эксперимент №2 – Большое количество сахара продолжает мешать нормальному протеканию процесса брожения, поэтому выделения углекислого газа почти не происходит, тесто не увеличивается в объёме.
Затем помещаем образцы в духовку, нагретую до 200 ºС.
Образец №1
Образец №2
Образец №3
Образец №4
Образец №1
Образец №2
ерез 20 минут получаем готовые булочки:Образец №4
Образец №3
Образец №1
Образец №2
Образец №3
Образец №4
2.3 Выводы
В результате работы мы сделали выводы:
Эксперимент №1:
В первом образце дрожжам создали наиболее благоприятные условия, поэтому они хорошо бродили, выделилось достаточно углекислого газа, и получился очень хороший хлеб.
Во втором образце в дрожжи добавили очень горячую воду, и они погибли, поэтому не было брожения, не выделялся углекислый газ, и хлеб получился очень плотным – без пор и маленького объёма.
Дрожжи в третьем образце сначала поместили в холод, поэтому процесса брожения почти не было, дрожжи «спали». Затем, перед выпечкой и при выпечке дрожжи начали активно сбраживать питательные вещества, что привело к резкому увеличению объема получившегося хлеба. Но этот хлеб имеет подрыв сбоку и не очень приятный дрожжевой запах.
Эксперимент №2:
В четвертом образце исследовалось влияние на дрожжи сахара. Не смотря на то, что сахар – основное питание дрожжей, слишком большое его количество приводит к тому, что дрожжи теряют свою активность и даже погибают. Поэтому хлеб получился недостаточного объема, а его мякиш был очень липким.
Заключение
Приготовление дрожжевого хлеба — одна из древнейших технологий. В этом процессе используется преимущественно дрожжи рода сахаромицетов. Они проводят спиртовое брожение с образованием множества вторичных продуктов, обуславливающих вкусовые и ароматические качества хлеба, а также используются при изготовлении кваса, пива, вина, и др., Кроме того, при брожении в тесте формируются пузыри углекислого газа, заставляющие его «подниматься» и после выпечки придающие хлебу губчатую структуру и мягкость.
Поэтому, изучив влияние на дрожжи различных факторов, можно управлять процессами жизнедеятельности дрожжей и производить качественные и полезные продукты — например, хлеб и булочки.
Список использованной литературы и электронных ресурсов
Бабьева И. П., Чернов И. Ю. Биология дрожжей. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2004
Ивин М. Хлеб сегодня, хлеб завтра. М.: Издательство Детская литература, 1980
Мусатов А. Как хлеб на стол пришел. М.: Издательство Малыш, 1979
ru.wikipedia.org/wiki/Saccharomycetes
ru.wikipedia.org/wiki/Хлеб
www.hlebopechka.net/h51.php
www.yeast.ru/koi/aboutpr.htm
www.foodcafe.ru/…/hlebopekarnyie-pressovannyie-drozhzhi.html
infourok.ru
Особенности размножения и роста дрожжей.
Ростом дрожжей называют увеличение числа их клеток, т. е. размножение. Дрожжи рода Saccharomyces способны размножаться вегетативным и половым путем. Дрожжевые клетки при нормальных условиях размножаются вегетативным путем — почкованием.
Хромосомный набор удваивается перед клеточным делением, и по завершении митоза одно из двух ядер переходит в дочернюю клетку. Ядерная мембрана в ходе митоза остается интактной (не разрушается). Формирование почки в полноценную клетку длится приблизительно 1ч.
После отделения дочерней клетки на материнской клетке остается почечный рубец. По числу рубцов (от 4 до 6) можно узнать возраст клетки. Графическое изображение почкующейся клетки представлено на рисунке 2.
Рисунок 2 – Графическое изображение среза почкующейся дрожжевой клетки
При недостатке питательных веществ или при других неблагоприятных условиях дрожжи размножаются половым путем. Клеточный метаболизм при этом резко замедляется, обеспечивая выживаемость культуры в неблагоприятных условиях.
В среде с хорошими условиями питания споры прорастают и образуют клоны гаплоидных клеток. Гаплоидные клетки противоположных типов спаривания могут сливаться (копулировать), образуя зиготу с диплоидным ядром. Зигота начинает почковаться, образуя первую диплоидную почку, а затем образуется диплоидное поколение почкующихся клеток.
Дрожжи, имеющие устойчивые гаплоидную и диплоидную фазы, относят к гетероталличным.
Пивное сусло содержит все необходимые вещества для размножения клеток, поэтому при сбраживании сусла дрожжи размножаются только почкованием, не образуя спор.
Дрожжевые клетки, внесенные в сусло и находящиеся в фазе покоя, обладают способностью сбраживания, если они прошли все фазы клеточного цикла, т. е. завершили клеточное деление. Время, в течение которого все клетки прошли эти фазы, считается скоростью сбраживания.
На длительность и интенсивность отдельных фаз роста существенно влияют физиологическое состояние дрожжей; субстрат, содержащий все необходимые для роста питательные вещества; состав воды; рН; температура; концентрация кислорода в субстрате.
История дрожжей
Всю историю тесного общения человека со своими постоянными одноклеточными микроскопическими спутниками — дрожжами можно условно разделить на отдельные периоды.
Уже в ХХ веке до нашей эры человек сумел «приручить» дрожжи, даже не зная об их существовании. Дрожжи работали на человека, производя различные бодрящие напитки, содержащие этиловый спирт. Напиток, напоминающий современное пиво («буза»), был известен уже в Древнем Египте. Там же возник способ приготовления хлеба из кислого дрожжевого теста. Это стало ясно после того, как в раскопках храма и гробниц фараона Эхнатона и его супруги – легендарной Нефертити, живших во второй половине XIV века до нашей эры, археологи натолкнулись на скопление форм для выпечки хлеба и кувшинов для пивоварения. В Китае уже в Х веке до нашей эры умели отгонять спирт из дрожжевой бражки для получения крепких спиртных напитков. Европейцы пристрастились к спиртному несколько позже: производство виски началось в Ирландии в ХI веке, а в ХIII веке в Европе широко распространилось пивоварение. Венцом этого периода можно считать первое описание дрожжей, которые в 1680 г. увидел в капле бродящего пива под микроскопом голландец Антонии Ван Левенгук (см. приложение №1). Хотя он и не связал процесс образования пива с жизнью этих мельчайших «анималькулей», но его рисунки до сих пор поражают точностью изображения дрожжевой клетки(см. приложение №2). После этого ничего нового о дрожжах не появлялось целых 150 лет.
Второй период занимает весь ХIХ век, начиная с 30-х годов. Это период зарождения научных знаний о дрожжах, когда были сделаны первые научные описания дрожжей (Каньяр де Латур во Франции, Теодор Шванн и Фридрих Кютцинг в Германии), способов их размножения, спорообразования, жизненных циклов. Именно в этот период дрожжи были названы сахарными грибами — Saccharomyces. Важнейшим событием этого периода было исследование Луи Пастером в 1860-1876 гг. спиртового брожения и доказательство его биохимической природы. В 1881 г. Эмилем Хансеном в Дании были впервые получены чистые культуры дрожжей. Использование чистых культур преобразило виноделие и пивоварение, превратив их из вида искусства в крупную отрасль промышленности. Исследования братьев Бюхнер в Германии (1890-е гг.) по сбраживанию сахара бесклеточными экстрактами дрожжей положили начало развитию энзимологии и биохимии. В самом конце ХIХ в. Хансеном и Клекером в Дании была создана первая классификация дрожжей.
Третий период охватывает XX век. Он характеризуется дифференциацией научных направлений в области изучения дрожжей. В первой четверти прошлого века создается эволюционно-филогенетическое направление в систематике дрожжей (А. Гийермон во Франции, 1909-28 гг.), организуется первая коллекция дрожжевых культур. С 1931 г. началось издание серии определителей дрожжей в Дельфте (Голландия). В 1954 г. вышел первый отечественный определитель дрожжей В.И. Кудрявцева.
Открытие радиационного мутагенеза Г.А. Надсоном и С.Г. Филипповым в 1925 г. заложило основы радиобиологии и стимулировало исследования по генетике дрожжей. Они касались доказательств существования чередования поколений в жизненном цикле дрожжей с изменением плоидности. Было показано, что аскоспоры Saccharomyces cerevisiae гаплоидны, и конъюгация спор или их потомков приводит к восстановлению диплоидного состояния, характерного для вегетативной стадии сахаромицетов. О. Винге разработал метод тетрадного анализа с изоляцией 4 спор аска с помощью микроманипулятора. Впоследствии дрожжи Saccharomyces cerevisiae оказались прекрасным модельным объектом для генетических исследований, и со времени этих работ генетика дрожжей развивалась очень бурно. Были выполнены тысячи работ как теоретического, так и прикладного характера, касающиеся конструирования генетически измененных штаммов дрожжей для биотехнологической промышленности.
Вторая половина XX в. отличается еще большей дифференциацией разделов зимологии, выделением новых направлений. Возникают функциональная морфология и цитология дрожжей (В.И. Бирюзова в СССР, Матиль в Швейцарии, Е. Штрейблова в Чехословакии), молекулярная генетика и генетическая систематика (работы японских, американских, канадских ученых, в СССР – исследования Г. И. Наумова), морская зимология (А.Е. Крисс, М.И. Новожилова в СССР), экология и закономерности распределения дрожжей Появляются новые отрасли на стыке разных направлений, растут запросы и потребности биотехнологии, широко использующей дрожжевые организмы в самых разных производствах. Дрожжи все больше вовлекаются в работы по созданию векторных систем для получения ценных продуктов биологического синтеза.
Существенно изменились представления о разнообразии дрожжей и подходы к их классификации. Неуклонно растет число известных видов дрожжевых грибов, периодически издаются определители, среди которых мировую известность получила серия определителей голландской школы — крупных сводок с описанием всех известных видов дрожжей. Редакторами выходящих с интервалом10-15 лет изданий этого определителя были крупнейшие зимологи Дж. Лоддер, Н. Крегер Ван Рий, Дж. Фелл, Х. П. Куртцман. Начиная с 80-х гг. периодически переиздается еще один определитель, под редакцией Дж. Барнетта, составленный на более формальзованной основе, основанный на использовании компьютерных технологий идентификации. В нашей стране исследования в области систематики дрожжей связаны в основном с именами И.П. Бабьевой, В.И. Голубева, Г.И. Наумова.
Особенно сильное влияние на изучение дрожжей, также как и большинства других групп микроорганизмов, оказало бурное развитие в конце XX в. молекулярной биологии. В современной систематике дрожжей широко используются методы геносистематики, основанные на непосредственном сравнении геномов и секвенировании нуклеотидных последовательностей. Применение единых молекулярно-биологических методов позволило еще больше сблизить подходы к таксономии дрожжевых и мицелиальных грибов, установить связи между дрожжевыми анаморфами и мицелиальными телеоморфами, разработать новые критерии для создания единой филогенетической системы всего царства Mycota. В то же время, новые знания породили и новые научные проблемы, в частности, проблему соотношения новейших молекулярных методов с традиционными, основанными на морфологических и физиологических подходах к изучению дрожжей. Практически полностью расшифрован геном Saccharomyces cerevisiae, что открывает огромные перспективы геномики дрожжей, новые горизонты их биотехнологического использования. Таким образом, наука о дрожжах, проделав более чем полуторавековой путь, продолжает интенсивно развиваться и в XXI веке.
studfiles.net
Исследовательская работа по теме «Влияние дрожжей на формирование и развитие корня растений»
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Боградская средняя общеобразовательная школа»
школьная научно – практическая конференция
учащихся начальных классов
«Я — исследователь»
Естественно – научное направление
Влияние дрожжей на формирование и развитие корня растений
Автор: Леванова Анастасия Юрьевна, учащаяся 2 класса «Б»
Руководитель: Степанова Татьяна Валерьевна, учитель начальных классов первой квалификационной категории
с. Боград, 2016
Оглавление:
Введение……………………………………………………………………………
2
1. Литературный обзор……………………………………………………………
2
1.1. Корень растения и его функции..…………………………………………..
2
1.2.Влияние дрожжей на формирования корня, рост и развитие растений……
1.3. Особенности подкормки растений дрожжами…………………………….
2. Определение значения дрожжей для формирования корня растений………
4
Методика исследования………………………………………………………
4
3. Результаты исследования………………………………………………………
4
4. Выводы………………………………………………………………………….
5
Заключение…………………………………………………………………………
6
Литература…………………………………………………………………………
7
Приложение………………………………………………………………………..
8
Введение
Трудно представить нашу жизнь без растений. Они способствуют процветанию жизни на Земле, служат основой всех пищевых цепей, выделяют кислород, которым дышат все живые существа, укрепляют корнями почву, дают кров и пищу разнообразным живым существам. Растения используются в медицине, из них делают бумагу и ткани, получают древесину. Остатки древних, давно умерших растений превратились в ископаемое топливо – каменный уголь и нефть. [1]
Актуальность:
Из растений получают множество полезных материалов и продуктов. Только растения способны создавать из воды и воздуха органические вещества, которые служат нам пищей, растения поглощают углекислый газ, выдыхаемый людьми и животными. Для полноценного роста и развития растения необходимо, чтобы у него были в достаточной степени развиты все органы. Важным органом растения является корень. Чтобы корень в полной мере выполнял свои функции, он должен быть хорошо развит, а для этого необходимо производить подкормки растения. [4]
Цель работы: Определение влияния дрожжей на формирование и развитие корня растений
Задачи:
Подобрать и освоить методики определения влияния дрожжей на формирование корня растений;
Провести исследование. Выявить какое значение имеют для формирования корня растений дрожжи;
Сделать выводы на основании проведенного исследования;
Объект исследования: растения
Предмет исследования: корни растения
Гипотеза: Дрожжи помогают быстрому формированию и развитию корня растения
Методы и приёмы, используемые в работе:
— анализ литературы;
— проведение исследования;
— анализ полученных результатов.
Литературный обзор
1.1. Корень растения и его функции
Корень является важным органом растения и выполняет несколько важных функций.
Через корень растения получают питание. Благодаря корню из почвы всасываются минеральные вещества и вода, которые необходимы для обмена веществ растений, образования их клеток. Поэтому чем лучше развит корень у растения, тем лучше его питание.
Корни растения укрепляют его в почве и прочно удерживают в течение всей жизни. Удерживают так прочно, чтобы ни ветер, ни сильные дожди не смогли выдернуть или вымыть растение из почвы.
С помощью корня осуществляется размножение растений. У некоторых растений на корнях образуются придаточные почки, из которых потом образуются побеги. В дальнейшем эти побеги могут быть отделены и из них вырастут самостоятельные растения. Таким способом размножаются слива, малина, вишня, сирень.
Также корень служит хранилищем питательных веществ. У некоторых растений они откладываются в корне.
Но корни имеют большое значение не только для самих растений, но и для природы. Переплетаясь, они укрепляют рыхлую почву. Если почва каменистая или глинистая, то корни растений делают её рыхлой.
Корни делают почву плодородной. Так как отмирающими корнями и их корневыми волосками питаются другие организмы, находящиеся в почве, такие как бактерии и грибы.
Корень служит пищей для животных и для человека.
Чтобы корень растения мог выполнять все перечисленные функции он должен быть здоровым, крепким и прочным. А для этого нужно выполнять подкормки растения.
1.2. Влияние дрожжей на формирование корня, рост и развитие растений
Для полноценного роста и развития все растения нуждаются в питании. А так как в почте не всегда хватает нужных элементов, то растения регулярно надо подкармливать. В качестве подкормок садоводами используются органические и минеральные удобрения, приобретенные в магазине, некоторые из них отдают предпочтение препаратам эффективных микроорганизмов. К ним относятся обычные пекарские дрожжи, при помощи которых можно приготовить не только квас или пышное тесто, но и отличный стимулятор роста, укоренения и развития для растений.
Дрожжами можно подкармливать любые виды растений: комнатные, овощи, цветы, плодово-ягодные деревья и кустарники.
В состав дрожжей входят белки, углеводы, различные микроэлементы, витамины, минералы, аминокислоты и ростовые вещества.
Под воздействием дрожжей укрепляется сопротивляемость растений к болезням и вредителям, ускоряется образование корневой системы, активизируется рост растений.
Также дрожжевой раствор положительно влияет на почвенные микроорганизмы, состав почвы. В ней образуются азот и фосфор, которые необходимы для роста и развития растений.
Особенности подкормки растения дрожжами
Для подкормки растения можно использовать любые дрожжи (сухие и свежие) Подкормка сухими дрожжами:
1.Развести дрожжи в теплой воде в соотношении 10 г на 10 л.
2.Добавить 2 столовые ложки сахара и дать постоять 2 часа.
3.Разбавить раствор 50 л воды.
4.Полить растения.
Подкормка свежими дрожжами:
Развести дрожжи в теплой воде в соотношении 1 кг на 5 л.
2.Добавить 2 столовые ложки сахара и дать постоять 2 часа.
3.Разбавить раствор 50 л воды.
4.Полить растения.
Для укоренения черенков растений:
Развести щепотку сухих дрожжей в 1 л кипячёной воды комнатной температуры.
Замочить черенки на сутки.
Вытащить, промыть, поставить в воду.
Дрожжи действуют в тёплой среде, поэтому подкормку нужно вносить только в прогретую почву;
Раствор всегда должен быть только свежим;
Подкормку нужно производить не чаще одного раза в месяц;
Подкормку необходимо производить с добавлением в почву золы, так как она восполняет недостаток кальция и калия.
2. Определение влияния дрожжей на формирование и развитие корня растений
Методика исследования:
Значение растений для жизни человека очень велико. Для полноценного роста и развития растения необходимо, чтобы у него были в достаточной степени развиты все органы. Важным органом растения является корень. Чтобы корень в полной мере выполнял свои функции, он должен быть хорошо развит, а для этого необходимо производить подкормки растения.
Совместно с учителем мы провели исследование и определили, каково влияние дрожжей на формирование и развитие корня растений. Для проведения исследования мы отрезали от комнатного растения традесканции 2 черенка, взяли 2 стакана с водой, сухие дрожжи.
В стаканы с водой мы поставили черенки. Для того, чтобы определить как влияют дрожжи на формирование и развитие корня, в один стакан мы добавили щепотку дрожжей. Через сутки, воду с дрожжами слили, черенок промыли и поставили в чистую воду. За растениями наблюдали в течение 10 дней.
3. Результаты исследования:
Результаты, полученные при проведении исследования (Приложение 2)
1д
2д
3д
4д
5д
6д
7д
8д
9д
10 д
Растение без добавления дрожжей
Появились 2 корешка
Корни подрастают (тонкие)
Корни подрастают (тонкие), верхние листья желтеют
Корни растут медленно (тонкие), верхние листья желтеют
Корни растут медленно (тонкие), верхние листья желтеют
Корни растут медленно (тонкие), верхние листья желтеют
Корни растут медленно (тонкие), верхние листья желтеют
Растение с добавлением дрожжей
Стебель утолщается
Появились 2 корешка
Появились ещё 2 корешка
Корни подрастают (толще, чем у др. растения)
Корни подрастают (толще и длиннее, чем у др. растения)
Корни растут быстро (толще, количество корней больше, длиннее, чем у др. растения), листья зелёные
Корни растут быстро (толще, количество корней больше, длиннее, чем у др. растения) листья зелёные
Корни растут быстро (толще, количество корней больше, длиннее, чем у др. растения) листья зелёные
Корни растут быстро (толще, количество корней больше, длиннее, чем у др. растения) листья зелёные
4. Выводы
Проанализировав результаты исследования можно сделать следующие выводы. Дрожжи положительно влияют на формирование и развитие корня. Корень растения при подкормке дрожжевым раствором формируется раньше, количество корешков больше и они растут быстрее. Растение не подвержено заболеваниям.
Заключение
Проведя анализ литературы, мы узнали о том, что для формирования и развития корня необходимы подкормки. Благоприятно влияют такие подкормки, как дрожжевой раствор. Узнали о влиянии дрожжевой подкормки на растения, об особенностях подкормки дрожжами.
Провели исследование и убедились в том, что действительно дрожжи положительно влияют на формирование и развитие корня растения такие факторы как свет, вода и тепло жизненно необходимы для растений.
Литература
Ананьева Е.Г, Миронова С.С., Земля. Полная энциклопедия – М.: Эксмо, 2008
Жизнь на Земле. Большая энциклопедия знаний/ перевод с английского В.В. Свечникова, О.И. Чибисовой. – М.: ЗАО «РОСМЭН – ПРЕСС», 2008
3. Корчагина В.А., Биология: растения, бактерии, грибы, лишайники: учеб. для 6-7 кл.ср. школы – М.: Просвещение, 1992
4. Крис Окслейд, Анита Гэнери, Энциклопедия для детей от А до Я. – М.: Махаон, 2012
5. 365 научных экспериментов / Под ред. Эстель Лонгфилд. –М.: Из-во ОСЭ, 2010
Источник: http://womanadvice.ru/podkormka-rasteniy-drozhzhami#ixzz3wWrb22WM
Журнал WomanAdvice — советы на все случаи жизни [2,3]
infourok.ru
Исследовательская работа на тему: «Размножение дрожжей»
Дрожжи.
— Исследуйте скорость размножения дрожжей при различных температурах.
1. Введение.
Из формулировки задания мы сделали вывод, что дрожжи – это живые организмы и размножаются они с разной скоростью. И скорость их размножения зависит от температуры той среды, в которой они находятся. Некоторые из нас знали, что дрожжи используют в медицине и для приготовления выпечки, кваса. Но объяснить, что это – мы не могли. Какая температура для их размножения благоприятна — нам тоже неизвестно. Это предстоит выяснить. Сначала ответы стали искать в интернет-источниках.
2. Теоретическая часть.
Оказалось, что дрожжи – это одноклеточные организмы. Они относятся к семейству грибов. Масса, размер, форма у клеток дрожжей разные. На их параметры оказывает влияние среда обитания и возраст клеток. Питаются дрожжи углеводами. Например, сахарами. А если их нет – расщепляют крахмал.
Дрожжи любят тепло. Они дышат кислородом и выделяют углекислый газ в виде крохотных пузырьков. Эти пузырьки могут увеличиваться. Увеличиваясь, они поднимаются наверх. Оказывается, именно они «раздувают» тесто, и оно «поднимается». Теперь, мы точно знаем, что значит «Расти, как на дрожжах»
Так как дрожжи — это живые организмы, они не только питаются, но и вырабатывают энергию. И, конечно, размножаются. Размножение – это получение новой клетки, похожей на материнскую. Почка – это то, чем размножаются дрожжи. Поэтому способ их размножения и называется почкованием. Материнская клетка в течение жизни имеет в среднем 25-30 почкований. Если рассматривать этот процесс во времени, то можно отметить, что примерно за 1 час в оптимальных условиях полностью формируется дочерняя клетка.
Наступило время для нашего эксперимента. Исследуем скорость размножения дрожжей при различных температурах. И установим, о каких оптимальных условиях идёт речь.
3. Эксперимент.
Мы приготовили емкости, воду, сухие дрожжи (в пакетике — 7 граммов), сахар, водяной термометр и часы. Так как в интернет-источниках указывался тот факт, что дрожжи любят тепло, мы решили начать эксперимент с наблюдения за размножением дрожжей в подслащенной теплой среде.
В приготовленную емкость мы добавили подогретую теплую воду около 50 мл. Температура воды +30 градусов. Размешали в ней 1 чайную ложку сахара и добавили третью часть пакетика дрожжей (половина чайной ложки без горки). Практически сразу наблюдаем активный процесс брожения – превращения дрожжами глюкозы в углекислый газ. Через 10 минут количество массы увеличилось вдвое.
Теперь мы в приготовленную емкость налили горячую воду около 50 мл, ее температура +60 градусов. Растворили в ней чайную ложку сахара. Добавили половину чайной ложки (без горки) дрожжей. Время ожидания 10 минут. Активности никакой.
В заранее нагретой воде 50 мл растворяем сахар и остужаем смесь. Её температура около +5 градусов. Добавляем дрожжи (половина чайной ложки без горки), наблюдаем. Прошло 10 минут. Дрожжи неактивны.
4. Вывод.
Скорость размножения дрожжей при различных температурах различна. В горячей воде (температура +40, +55 градусов) процесс размножения не протекает. Дрожжи погибли. В холодной воде они неактивны. Процесс размножения возможен, если эту смесь довести до температуры около +25, +35 градусов. В теплой воде около +30 градусов дрожжи активно размножались. А значит подслащенная вода этой температуры – и есть оптимально благоприятные условия для размножения этих одноклеточных организмов.
5. Постскриптум.
Как утверждают пекари, лучше всего для размножения дрожжей вода температурой +27 градусов. Вкусных всем пирожков!
infourok.ru
Хлебопекарные дрожжи. Влияние условий на жизнедеятельность дрожжей.
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта Hlebinfo.ru. Сегодня мы начнем изучение материала, посвященного важнейшему ингредиенту хлебопекарного производства — дрожжам. В результате изучения данной темы вы должны получить представления о том, какие факторы оказывают влияние на жизнедеятельность хлебопекарных дрожжей и какие приемы можно использовать для того, чтобы изменить активность дрожжевых клеток.
Содержание материала рассчитано на людей, не имеющих специального образования по технологии продуктов питания.
Дрожжи и их жизнедеятельность.
В хлебопекарном производстве дрожжи применяют для создания пористой структуры теста. Дрожжевые клетки в процессе своей жизнедеятельности используют содержащиеся в муке питательные вещества и выделяют углекислый газ и некоторые другие продукты обмена, разрыхляющие опару и тесто. Очень важно обеспечить такие условия, при которых дрожжи «съедят» муки меньше, а углекислого газа выделят больше. Поэтому основной задачей пекаря является создание всех необходимых условий для активного выделения дрожжами углекислого газа.
Для выполнения этой задачи необходимо иметь определенные сведения о жизнедеятельности дрожжей.
В хлебопекарном производстве для разрыхления теста используются дрожжи сахаромицеты – сахарные грибы (Saccharomyces cerevisiae). В виде чистых культур первые Saccharomyces cerevisiae были выделены в 70-80 годы XIX века Гансеном из верховых дрожжей пивоваренного завода в Эдинбурге. Saccharomyces cerevisiae означает сахаромицет пивной.
В настоящее время название Saccharomyces cerevisiae используется для обозначения различных культурных форм пивных, хлебопекарных, спиртовых и винных дрожжей.
Сахаромицеты присутствуют в любых натуральных заквасках, применяемых для приготовления хлеба. Неразлучными спутниками сахаромицетов являются молочнокислые бактерии. Именно эти микроорганизмы составляют основу нормальной бродильной микрофлоры хлебного теста. Между сахаромицетами и лактобактериями в натуральных заквасках и бродящем тесте устанавливаются сложные симбиотические связи и отношения.
Главной особенностью сахаромицетов является их способность вызывать брожение продуктов, содержащих простые сахара. Под влиянием дрожжей из сбраживаемых моно и дисахаридов (глюкозы, фруктозы, галактозы, сахарозы, мальтозы и некоторых других) получаются этиловый спирт (этанол) и углекислый газ. Дрожжи S. сerevisiae не сбраживают и не усваивают лактозу (молочный сахар), крахмал, клетчатку, пентозы.
Побочными продуктами дрожжевого брожения являются изоамиловый, изобутиловый и бутиловый спирты, уксусный альдегид, разнообразные органические кислоты (молочная, янтарная, винная, щавелевая) и другие вещества, принимающие участие в формировании характерного вкуса и аромата хлеба.
Кроме простых сахаров для нормального развития дрожжей необходимы витамины (особенно биотин), минеральные соли, содержащие калий, фосфор, кальций, магний, серу и др., а также доступные для усвоения соединения азота. Основным источником азота для дрожжей служат аминокислоты и соли аммония.
Влияние кислорода на жизнедеятельность дрожжей.
Дрожжи сахаромицеты способны жить как в присутствии кислорода, так и без кислорода.
В присутствии достаточного количества кислорода (аэробные условия) дрожжи окисляют сахара до углекислого газа и воды (процесс дыхания).
В общем виде уравнение реакции дыхания можно записать следующим образом:
С6Н12О6 + 6О2 →6Н2О + 6СО2 ↑ + 2870 кДж
В условиях недостатка кислорода (анаэробные условия) дрожжи получают энергию за счет сбраживания сахаров (процесс брожения). Термин «брожение» был введен еще в XVII веке голландским алхимиком Ван Хельмонтом. Сбраживание глюкозы, фруктозы и галактозы описывается следующим уравнением реакции:
С6Н12О6 →2С2Н5ОН + 2СО2 ↑ + 235 кДж
При аэробном окислении глюкозы (реакция дыхания) выделяется гораздо больше энергии, чем в процессе брожения, поэтому в условиях достаточного доступа кислорода дрожжевые клетки активно растут и размножаются. В результате химических реакций, сопровождающих процесс дыхания, образуется большое количество разнообразных промежуточных соединений, благодаря которым в клетках дрожжей синтезируются белки, жиры, витамины и другие, необходимые для их нормального существования вещества.
Условия хорошего доступа кислорода создаются в относительно жидких опарах, поэтому количество дрожжевых клеток в опарах быстро увеличивается. В более вязком тесте снабжение дрожжей кислородом ухудшается, дрожжевые клетки переключаются на анаэробный процесс брожения, что значительно сдерживает их размножение.
В соответствии с приведенным уравнением реакции брожения, при сбраживании 100 г глюкозы (фруктозы, галактозы) выделяется около 25 л углекислого газа и 51 г этилового спирта. В присутствии кислорода (дыхание) при окислении такого же количества глюкозы углекислого газа выделяется в 3 раза больше.
Для разрыхления теста основное значение имеет выделяющийся при брожении углекислый газ, а для процессов производства алкогольных напитков – этиловый спирт. В связи с этим алкогольное брожение ведут таким образом, чтобы максимально ограничить доступ кислорода к бродящему продукту, а при приготовлении теста стараются по возможности насытить систему кислородом. Для этого муку просеивают, а тесто обминают.
Влияние температуры на жизнедеятельность дрожжей.
Температура среды (опары, теста) оказывает существенное влияние на жизнедеятельность дрожжей.
При температуре ниже +4оС процессы жизнедеятельности дрожжей резко замедляются. Дрожжевые клетки впадают в состояние анабиоза. Температурный интервал от 0 до +4 оС является оптимальным для хранения свежих прессованных дрожжей.
При замораживании жизнеспособность дрожжей сохраняется на протяжении нескольких месяцев. После аккуратного оттаивания (при температуре +4 — +6оС) дрожжи можно использовать для приготовления дрожжевого теста. Следует иметь в виду, что бродильная активность замороженных дрожжей в процессе хранения постепенно снижается. Размороженные дрожжи хранению и повторному замораживанию не подлежат.
При температурах выше +4оС дрожжи выходят из анабиоза и начинают усваивать сахара. Чем выше температура, тем активнее становятся дрожжевые клетки. Наибольшая активность дрожжей наблюдается при температурах от 22 до 35оС. Температурный оптимум размножения дрожжей составляет +25оС.
Наилучшая подъемная сила дрожжей наблюдается при температурах близких к 30оС.
При температуре +35оС происхоит наиболее интенсивное спиртовое брожение. Повышение температуры от +35оС до +40оС сопровождается быстрым нарастанием кислотности теста, поскольку данный интервал температур благоприятен для развития кислотообразующих бактерий. Жизнедеятельность дрожжей в указанном температурном интервале еще весьма интенсивна.
Температуры около +40оС действуют на жизнедеятельность дрожжей угнетающе.
При 45оС газообразование, вызываемое дрожжевыми клетками, резко снижается, однако термофильные бактерии продолжают активно развивать вплоть до 54оС.
При повышении температуры до 45-50оС начинается массовая гибель дрожжей.
При 60оС жизнедеятельность дрожжей практически останавливается.
Дрожжи сахаромицеты в неблагоприятных условиях способны образовывать споры, однако при достижении 70оС погибают даже споры дрожжей.
Температура внутренних слоев мякиша в процессе выпечки хлеба достигает 96-98оС. При этой температуре нормальная дрожжевая микрофлора практически полностью погибает.
Дрожжевое тесто обычно готовят в интервале температур от 26 до 30оС. В этом интервале амилазы интенсивно расщепляют крахмал до сахаров, а дрожжи энергично сбраживают сахара с выделением углекислого газа. Повышение температуры до 35-40оС ускоряет процесс газообразования, однако реологические свойства теста при повышенных температурах заметно ухудшаются.
Температура 30оС является компромиссной между скоростью процесса брожения и качеством теста. При 25оС качество теста улучшается, однако скорость процесса брожения замедляется, при 35оС скорость брожения увеличивается, однако качество теста (и готовой продукции) становится хуже. Повышенные температуры вызывают ослабление клейковины, тесто при этом сильнее разжижается, упругость теста снижается, формоустойчивость ухудшается. Поэтому более высокие температуры подходят для переработки муки с крепкой клейковиной, а более низкие – со слабой.
Следует иметь в виду, что существуют некоторые отличия в реакции различных рас дрожжей на изменения температуры. Кроме того состав теста и наличие в нем определенных добавок может улучшать или ухудшать устойчивость дрожжей к действию повышенных или пониженных температур. Например, этиловый спирт, образующийся в ходе брожения, уменьшает устойчивость дрожжей к нагреванию, сухое молоко увеличивает устойчивость дрожжей к действию низких температур и т.д.
Влияние рецептуры и влажности теста на жизнедеятельность дрожжей.
Каждый пекарь должен знать, что отдельные рецептурные компоненты теста могут оказывать угнетающее или активизирующее воздействие на жизнедеятельность дрожжей.
Небольшие добавки сахара активизируют дрожжи, однако повышение содержания сахара до 15% и выше угнетает их жизнедеятельность. При производстве высокорецептурной сдобы лучше использовать специальные (осмотолерантные) дрожжи, которые менее чувствительны к большим концентрациям сахара.
Активирующее влияние на жизнедеятельность дрожжей оказывает включение в рецептуру теста мучной заварки, амилолитических ферментов, солода, некоторых минеральных добавок (разрешенных для применения в качестве пищевых добавок солей аммония, фосфора, кальция, калия, магния и др.)
Угнетает деятельность дрожжей поваренная соль (в концентрации более 1-1,5%), этиловый спирт (в концентрации более 2-5%), яичный белок и желток, рафинированное растительное масло (в концентрации более 2,5%), сливочное масло, консерванты и некоторые другие ингредиенты, используемые в производстве хлеба.
Дрожжи являются влаголюбивыми организмами (гидрофитами). В ситуации резкого ограничения доступа воды, дрожжи снижают свою активность, а в состоянии той или иной степени обезвоживания впадают в анабиоз. Приемы различной степени обезвоживания используются в производстве товарных дрожжей более длительного срока хранения.
Чем выше влажность питательной среды, тем активнее развивается дрожжевая микрофлора и интенсивнее происходит брожение.
Для интенсификации жизнедеятельности дрожжей используется опарный метод тестоведения. Опары готовят более жидкой консистенции, чем тесто. Кроме того в рецептуру опары включают только те компоненты, которые необходимы для жизнедеятельности дрожжей (вода, мука, сахар и в некоторых случаях специальные питательные добавки), а соль, сдобу и другие ингредиенты, тормозящие развитие дрожжей, добавляют непосредственно в тесто.
Спасибо за внимание! Отзывы и замечания по содержанию и изложению темы оставляйте в комментариях, расположенных чуть ниже или отправляйте по эл. почте [email protected]. Мы будет очень благодарны, если вы поддержите наше начинание и пришлете для публикации материалы, касающиеся теории и практики хлебопечения (фотографии, статьи, заметки, видеоролики). Все материалы будут опубликованы с указанием авторства.
hlebinfo.ru
Терморезистентность у дрожжей Saccharomyces cerevisiae • B. А. Калюжин • Журнал общей биологии • Выпуск 2 • Том 72, 2011 г.
Температура 30-33°С оптимальна для размножения дрожжей, но только в том случае, если ее поддерживать постоянно. Экспериментально показано, что повышение температуры до сверхоптимальной (37,5-40°С) стимулирует ускоренное размножение дрожжей, если до этого они жили при более низкой температуре (14-30°С). При длительном воздействии повышенной температуры дрожжи теряют терморезистентность, однако способны восстановить ее за всего за одно поколение при 20°С. По-видимому, это свойство является адаптацией к суточным колебаниям температуры в природе. Предполагается, что механизм, позволяющий дрожжам проявлять терморезистентность, локализован в клеточной мембране и его функционирование зависит от энергетической и хемиосмотической систем клеток.
Дрожжи Saccharomyces cerevisiae применяются в производстве алкогольной и хлебопекарной продукции, также они широко используются в научных исследованиях. Так, S. Cerevisiae стали первыми эукариотами, чей геном был полностью секвенирован. Этот же вид послужил одним из модельных объектов при изучении способности микроорганизмов к опережающему реагированию, т.е. к предвидению изменения условий окружающей среды (см.: У микробов обнаружена способность к предвидению. «Элементы», 23.06.09). На культуре S. Cerevisiae ведутся исследования механизмов экспрессии генов, роли белков теплового шока и многие другие.
Дрожжи S. Cerevisiae в природе обитают на поверхности поврежденных сладких и сочных плодов, в нектаре цветов или в местах истечения растительных соков. В течение суток температура естественной среды обитания дрожжей подвергается резким колебаниям. Естественно предположить, что в процессе эволюции дрожжи должны были хорошо приспособиться к таким перепадам.
Работа сотрудника НИИ Биологии и биофизики при Томском государственном университете В.А. Калюжина посвящена поиску этих адаптаций. Автор исследовал развитие устойчивости S. cerevisiae к повышению температуры. Показателем устойчивости принимается скорость размножения (почкования) дрожжевых клеток.
В первой серии опытов 12 поколений дрожжей выращивали в насыщенной питательными веществами среде при оптимальной кислотности (pH=4) и постоянной температуре. Разные подопытные популяции содержались при температурах от 14 до 40°С, что примерно соответствует диапазону температурных колебаний в естественных условиях обитания в летний период. Быстрее всего дрожжи размножались при 30-33°С (табл. 1).
| Температура культивирования, оС | Время генерации клеток (время удвоения числа клеток), ч | Удельная скорость роста, µ, ч-1 |
| 14 | 8.7±0.27 | 0.08±0.01 |
| 20 | 5±0.1 | 0.14±0.03 |
| 25 | 3±0.1 | 0.23±0.005 |
| 30 | 2.3±0.04 | 0.3±0.0075 |
| 33 | 2.2±0.04 | 0.32±0.005 |
| 36 | 3±0.1 | 0.14±0.005 |
| 37.5 | 5±0.1 | 0.14±0.005 |
| 39 | 9.9±0.7 | 0.07±0.005 |
Следующая серия экспериментов – выращивание культур сначала при низкой температуре t1, а затем при более высокой t2 (остальные условия не менялись) – показала, что при переходах t1 →t2 в диапазоне t2 от 20 до 36°С скорость размножения дрожжей достигает значения, отмеченного при культивировании в стационарном режиме при температуре t2, в первом же поколении (табл. 2). Однако при повышении температуры до сверхоптимальной (37,5-40°С) скорость размножения дрожжей значительно возрастала по сравнению с культурами стационарных температур начального и конечного режимов (при 40-45°С клетки все же быстро погибали). Клетки были способны поддерживать высокий темп деления при сверхоптимальной температуре t2 на протяжении 4-6 часов (2-4 поколений). После этого скорость размножения снижалась до того уровня, который характерен для дрожжей, выращиваемых при постоянной температуре t2.
| Температурный переход t1 →t2, °С | Время генерации клеток (время удвоения числа клеток) при t2, ч | |||
| I | II | III | IV | |
| 14→20 | 4.75±0.5 | 5±0.2 | 5±0.1 | 5±0.1 |
| 20→25 | 3.2±0.35 | 3.1±0.12 | 3±0.1 | 3±0.1 |
| 25→30 | 2.3±0.08 | 2.3±0.06 | 2.3±0.04 | 2.3±0.04 |
| 30→36 | 3±0.1 | 2.5±0.2 | 2.8±0.2 | 3±0.1 |
| 30→37.5 | 2.5±0.2 | 2.6±0.2 | 2.6±0.2 | 2.7±0.3 |
| 30→39 | 2.7±0.2 | 3.2±0.3 | 3.6±0.4 | 3.8±0.5 |
| 30→40 | 4.2±0.8 | Остановка размножения дрожжей | ||
| 14→30 | 2.4±0.1 | 2.3±0.15 | 2.3±0.1 | 2.3±0.08 |
| 20→30 | 2.4±0.2 | 2.3±0.15 | 2.3±0.1 | 2.3±0.06 |
| 14→39 | 3.3±0.3 | 2.7±0.3 | 2.8±0.4 | 3.5±0.8 |
| 20→37.5 | 2.6±0.12 | 2.7±0.14 | 2.8±0.2 | 3.5±0.6 |
Таким образом, переход к повышенным температурам стимулировал ускоренное размножение дрожжей, ранее живших в более прохладных условиях. В.А. Калюжин называет данное свойство терморезистентностью и полагает, что это адаптация, позволяющая дрожжам в природе благополучно пережить период послеполуденного максимума температур.
Автор исследовал факторы, необходимые для формирования внутриклеточных условий, обеспечивающих терморезистентность.
Дрожжи в течение 12 поколений выращивали при 37,5°С (время одной генерации – 5 часов, см. табл. 1). Затем температуру снижали до 20°С (время одной генерации также 5 часов), выдерживали в течение различных интервалов времени и вновь подогревали до 37,5°С. Оказалось, что достаточно 4-6 часового пребывания культуры в прохладе, чтобы время первой генерации при повышении температуры составило 2,6 часа – как при переходе 20→37,5°С (табл. 2). Следовательно, для приведения системы терморезистентности в полную «боевую готовность» дрожжам необходимо 4-6 часов пребывания при пониженной температуре. Это сопоставимо с длительностью и величиной ночного понижения температуры в природе, т.е. ночью дрожжи успевают сформировать терморезистентность, которая реализуется днем.
Возможный биохимический механизм системы терморезистентности изучался путем создания дефицита в питательной среде различных веществ (глюкозы, солей азота, фосфора, калия, магния, а также бета-аланина и дестиобиотина – факторов роста растительного происхождения, которые нужны дрожжам для нормального развития).
Выяснилось, что культуры дрожжей, лимитированные глюкозой, фосфором или калием, прекращали рост при 37,5оС уже в первом поколении. Остальные вещества никак не влияли на устойчивость к высоким температурам. Исходя из этого, В.А. Калюжин предположил, что термоустойчивость зависит в основном от биоэнергетических функций клетки. Согласно хемиосмотической теории П.Д. Митчела (см.: В.П. Скулачев. Митчел и его догадка), запасание энергии клеткой (синтез АТФ) возможно благодаря созданию разности концентраций ионов H+ в двух отсеках системы, разделенных мембраной. Ионы K+ обеспечивают возможность транспорта ионов водорода через мембрану (служат антипортом для ионов H+: выход К+ в обмен на Н+. См.: Антонов В.Ф. Мембранный транспорт). Глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов (см.: Лемеза Н.А. и др. Энергетический обмен). Фосфор также необходим для синтеза АТФ. Таким образом, полученные результаты неплохо согласуются с предположением о том, что термоустойчивость дрожжей связана с активностью хемиосмотической биоэнергетической системы. В дополнительных опытах было установлено, что при добавлении глюкозы и фосфора к лимитированным по этим параметрам культурам дрожжи восстанавливали утраченное свойство терморезистентности.
Для подтверждения роли биоэнергетической системы в обеспечении терморезистентности были проведены опыты с 2,4-динитрофенолом (ДНФ), который ингибирует фосфорилирование, т.е. синтез АТФ из АДФ и фосфата. В присутствии ДНФ рост дрожжей прекращался в первый час после повышения температуры до 37,5°С, однако после удаления ДНФ терморезистентность восстанавливалась.
При закислении среды (до pH 2,35) дрожжи также прекращали размножаться в первый час после повышения температуры до 37,5°С и снова начинали при повышении pH до 4.
В.А. Калюжин считает, что поскольку «pH фактор оказывает влияние в основном на хемиосмотическую систему плазмолеммы клетки,… ДНФ ингибирует не только систему, расположенную в плазмалемме, но и митохондральный комплекс хемиосмотической системы», то «проявление терморезистентности осуществляется за счет активности хемиосмотической энергетической системы, локализованной в плазмалемме дрожжевой клетки».
Автор обращает внимание на то, что дрожжи, лимитированные источником азота, необходимым для синтеза белков, не теряют свойства терморезистентности. Поэтому, скорее всего, в формировании терморезистентности синтез белков, в том числе белков теплового шока, ключевой роли не играет.
Таким образом, терморезистентность дрожжей, являющаяся адаптацией к суточным колебаниям температуры в природных условиях, формируется в период понижения температуры и зависит в основном от активности хемиосмотической энергетической системы.
Описанное свойство терморезистентности может быть использовано в прикладной биотехнологии для управления скоростью роста дрожжей и, вероятно, других культур при помощи температурного фактора.
elementy.ru
Условия для роста дрожжей
Питательные вещества
Дрожжи нуждаются в тех же самых питательных веществах, что и другие живые организмы. Подобно бактериям, они имеют систему внутриклеточных и внеклеточных ферментов, способных осуществлять распад крупных молекул субстратов до молекул с размерами, приемлемыми для метаболических процессов клетки.
Влага
Так же, как и бактерии, дрожжи должны иметь доступ к воде для поддержания жизнедеятельности, но они нуждаются в ней в меньшей степени, чем бактерии. Некоторые виды дрожжей могут развиваться в среде с очень низким содержанием воды, такой как мед или джем, что говорит об их способности выдерживать относительно высокое осмотическое давление.
Кислотность
Дрожжи могут расти в среде, активная кислотность которой составляет pH в пределах 3–7,5, а оптимальная величина pH для них составляет обычно4,5–5,0.
Температура
Дрожжевые клетки обычно не растут при температуре ниже температуры замерзания воды и выше 47°С. Оптимальная температура дрожжей обычно лежит между 20°С и 30°С.
Растущие дрожжевые клетки обычно гибнут от нагревания в течение 5–10 минут при 52–58°С.
Споры (аскоспоры) обладают большей стойкостью, но все же и они погибают за несколько минут при 60–62°С.
Кислород
Дрожжи способны расти как в присутствии, так и в отсутствие атмосферного кислорода, то есть являются факультативными анаэробами. В отсутствие кислорода дрожжи вызывают распад сахара до спирта и воды, в его присутствии – до диоксида углерода и воды. В присутствии кислорода дрожжевые клетки растут быстрее.
Классификация дрожжей
Дрожжи делятся на три класса в соответствии с их способностью к образованию спор (аскоспор и базидиоспор). Спорообразующие штаммы принадлежат к классам аскомицетов и базидиомицетов.
Те разновидности дрожжей, которые не образуют спор, размножаются в основном почкованием, относятся к классу Fungi imperfecti.
Значение дрожжей
Как правило, дрожжи являются нежелательными моментами в молочной промышленности, за редким исключением. Например, для производства кефира, русского кисломолочного продукта, исключается симбиотическая закваска (кефирные грибки), в состав которой входят молочнокислые бактерии, дрожжи и др. В остальных случаях в молочной промышленности стараются исключить попадание клеток дрожжей в продукт на каких-либо этапах его производства. Дрожжи могут вызвать большие проблемы при попадании в кисломолочный продукт, сыр, масло. В других отраслях пищевой промышленности в процессе производства пива, вина, хлеба, спирта дрожжи являются ценными составляющими.
Плесени
Категория плесеней охватывает достаточно разнообразную группу многоклеточных нитевидных грибов. На первый взгляд эти микроорганизмы имеют большое сходство, но в действительности все они принадлежат к различным группам.
Плесени состоят из нитевидных прядей клеток, называемых гифами. Гифы образуют мицелий, который может быть виден невооруженнымглазом. Гифы могут иметь поперечные стенки между клетками и обычно являются разветвленными, у одноклеточных грибов поперечные перегородки у гифов могут отсутствовать.
Гифы являются вегетативной частью плесени, часто бесцветной, и секретируют ферменты, расщепляющие питательные вещества.
По мере роста плесневых колоний гифы отходят от центра наружу в радиальном направлении.
Размножение плесеней
Плесени размножаются при помощи спор различного типа. У одних и тех же видов плесеней могут наблюдаться как половой, так и бесполовой способы размножения.
Споры обычно имеют толстые стенки и относительно устойчивы к высушиванию и нагреванию. Споровые формы плесени могут сохранять жизнеспособность в течение довольно длительного времени.
Бесполые споры, конидии, обеспечивают вегетативный способ размножения плесени, их количество может достигать нескольких тысяч. Конидии очень малы и легки, могут разноситься ветром.
Метаболизм плесеней
Метаболизм плесневых грибов протекает так же, как и у бактерий и дрожжей. Они обладают широким кругом ферментов, которые производят распад различных органических веществ. С точки зрения молочного дела практический интерес представляет действие плесеней на жиры и белки.
Внешние факторы, влияющие на рост плесеней
Влага
Плесени могут расти на субстратах с очень низким содержанием воды и могут извлекать воду из влажного воздуха.
Активность воды (аw)
Плесени являются более терпимыми к низкой активности воды, чем бактерии. Некоторые плесени выдерживают высококонцентрированные растворы сахара и соли с высоким осмотическим давлением. Примеры: плодово-ягодное варенье и сгущенное молоко с сахаром.
Кислород
Плесени обычно растут в аэробных условиях. При этом кислород необходим для образования конидий и для роста мицелия.
Температура
Температура, оптимальная для роста большинства плесеней, лежит в пределах 20–30°С.
Кислотность
Плесени могут расти в средах, активная кислотность которых составляет pH 3–8,5. Многие виды плесеней, однако, предпочитают кислотный раствор.
Примеры: сыр, йогурт, плоды цитрусовых и плодово-ягодные соки.
Значение плесеней в молочном хозяйстве
Как и дрожжи, плесени не выдерживают обычную пастеризацию, проводимую в течение 10–15 секунд при 72–74°С. Поэтому нежелательное присутствие этих микроорганизмов является свидетельством повторного обсеменения. Существует множество различных семейств плесеней. Некоторые из них, такие как Penicillium и молочная плесень (Geotrichum candidum), являются важными для молочной промышленности.
Penicillium
Род Penicillium является одним из самых распространенных типов плесени. Спорообразующие гифы этого семейства имеют разветвления на кончиках, напоминая чем-то щеточки. К этому семейству относится зеленая плесень, часто встречающаяся в природе. Некоторые виды Penicillium играют важную роль в процессах переработки молока. Их свойства, обеспечивающие активное расщепление белков и жиров, делают их главными агентами созревания голубого сыра, сыра камамбера и других сыров. Плесень голубого сыра называется Penicilllium roqueforti, а плесень сыра камамбера – Penicillium camemberti.
Молочная плесень
Молочная плесень Geotrichum candidum находится на стыке между дрожжами и плесенями. Она размножается так же, как дрожжи – внешняя часть ее гифов подвергается как бы перевязыванию – процессу, напоминающему почкование дрожжевых клеток. Данная плесень встречается на поверхности сквашенного молока в виде тонкой и бархатистой белой пленки и участвует в процессах созревания полумягких и мягких сыров. Она может вызывать прогорклость масла. Плесени на поверхности сыров и масла могут вызывать их обесцвечивание и не свойственный им привкус. Для предотвращения нежелательных воздействий плесеней на молочные продукты в процессе их приготовления необходимо тщательное соблюдение соответствующих санитарных норм. Например, стены и потолки рабочих помещений должны содержатся в чистоте, исключающей появление на них плесеней.
Бактериофаги
В 1915 г. английский ученый Творт (Twort) обнаружил, что клетки некоторых культур стафилококков разрываются и разрушаются. Двумя годами позже канадский исследователь Дэрель (d’Herelle) после наблюдения подобного факта постулировал, что это явление может быть связано с поеданием бактерий невидимыми организмами. Он назвал их “бактериофагами” (последняя часть этого слова по-гречески означает “поедать”). Бактериофаги являются вирусами, то есть паразитами бактерий. Они существуют и сами по себе, но расти и размножаться они могут только внутри бактериальных клеток. Бактериофаги обладают специфичностью, т.е. способны размножаться в определенных видах бактерий.
Структура бактериофагов
Бактериофаги или фаги видны только под электронным микроскопом. Фаги имеют “головку” и “хвост” и обладают величиной 0,03–0,3 мкм.
Размножение фагов
Фаги атакуют только молодые активные бактерии, внутри которых эти фаги могут размножаться. Атакованные бактерии подвергаются дезинтеграции с выделением новых фагов в количестве 10–200 на одну бактериальную клетку, которые атакуют новые бактерии.
Фаг прикрепляется к поверхности хозяина (1) и вводит свою ДНК в бактериальную клетку.
Клеточный “механизм” синтезирует новые фаговые ДНК и белки (2; 3). Новые фаги объединяются внутри бактериальной клетки (4), которая затем подвергается лизису (5) с последующим выделением созревших фагов.
Заключительные замечания
Огромное разнообразие бактерий, дрожжей и плесеней и широкий диапазон их активности чрезвычайно важны для жизни на Земле вообще и для человечества в частности.
Микроорганизмы, находящиеся в почве и воде, напрямую связаны с распадом имеющихся в них источников органических питательных веществ до тех форм, которые могут быть ассимилированы растениями. Этим самым данные микроорганизмы косвенно оказывают услугу всему животному миру, включая человека.
В то же самое время человек непосредственно извлекает большую пользу, используя некоторые виды микроорганизмов. Например, молочнокислые микроорганизмы могут применяться для консервирования силоса корма (силоса) для домашнего скота. Этот же принцип используется и в процессах приготовления некоторых пищевых продуктов, таких как квашеная капуста, зеленые маслины и огурцы.
Микроорганизмы имеют первостепенное значение в производстве многих молочных продуктов, примерами которых являются йогурт, сыр и кислосливочное масло. Подбор правильных типов микроорганизмов в этом случае представляет собой важный фактор повышения качества этих продуктов.
Микроорганизмы, применяемые в производстве молочных продуктов, обычно поставляются компаниями, которые специализируются на селекции микроорганизмов, составлении и производстве заквасок в строго контролируемых санитарных условиях. Используемые в молочной промышленности микроорганизмы называются заквасочными культурами. Они могут включать в себя различные микроорганизмы, образующие молочную кислоту при сбраживании лактозы в молоке. При этом важным является то, чтобы качество заквасочных культур сохранялось после доставки их на молочное предприятие, что обеспечивается поддержанием высоких стандартов санитарии на всех стадиях технологической цепочки.
В рассматриваемом контексте необходимо упомянуть, что молоко может содержать остатки антибиотиков, используемых для лечения коров. Наиболее часто встречающимся из этих антибиотиков является пенициллин. Несмотря на то что различного рода предписания не рекомендуют поставлять на молочные предприятия молоко коров, для лечения которых использовались антибиотики, в сборном молоке можно обнаружить антибиотики в количествах, достаточных для приостановки или замедления роста применяемых заквасочных культур. Еще более серьезным является то, что дети, потребляющие молоко, содержащее антибиотики, могут стать гиперчувствительными к вводимым в случае необходимости антибиотикам. Кроме того, антибиотики способны спровоцировать у детей различные заболевания пищеварительной системы.
Сырое цельное или в большинстве случаев обезжиренное молоко, предназначенное для приготовления закваски, пастеризуют при температуре 90°С в течение 30 мин. Использование ужесточенных режимов пастеризации в данном случае объясняется необходимостью уничтожения бактериофагов, обычно присутствующих в сыром молоке. Что произойдет, если этого не будет сделано или если данное молоко затем будет повторно загрязнено фагами. За определенный промежуток времени одна “неинфицированная” бактерия за две генерации с делением клеток дает четыре новые бактерии, в то время как один бактериофаг образует в общей сложности 22 500 новых фагов. Этот факт легко объясняет то, что кривая роста заквасочной культуры, инфицированной фагом, через некоторое время неожиданно обрывается.
Нельзя не упомянуть о патогенных микроорганизмах – одних из наиболее жестоких врагов человечества. Несмотря на то что патогенные микроорганизмы составляют лишь малую часть от общей численности микробов, наносимый ими вред является более чем очевидным. Практически во всем мире правительствами приняты постановления, требующие проведения пастеризации молока, поступающего в реализацию. Типичный режим пастеризации – выдержка 15–20 сек. при температуре 72°С – позволяет уничтожить в молоке все патогенные микроорганизмы. Необходимым условием является также и то, чтобы работники, непосредственно участвующие в производственном процессе, не являлись носителями каких-либо заболеваний, в противном случае возможен перенос инфекции в уже пастеризованное молоко перед его упаковыванием.
Сбор и приемка молока
Молоко с фермы или низового завода поступает на молочный завод для переработки. Во всем мире использовались и продолжают использоваться самые различные виды контейнеров для молока – от бутылок и крынок емкостью 2–3 литра до современных промышленных резервуаров-холодильников на тысячи литров молока.
Раньше, когда молочные заводы были небольшими, сбор молока осуществлялся с близлежащих ферм.
Содержание микроорганизмов в молоке можно было контролировать посредством минимального охлаждения, поскольку расстояния были короткими, а молоко собиралось ежедневно.
В настоящее время сохраняется тенденция к созданию все более крупных молочных заводов. Существует потребность в расширении производства без снижения качества конечной продукции. Необходимо перевозить молоко на дальние расстояния, а это означает, что не может быть и речи о ежедневном сборе молока. Сегодня сбор молока производится через день, но эти интервалы могут составлять три, а иногда даже четыре дня.
stydopedia.ru