Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych
Drożdże  część teoretyczna
ĆW. 1
Rok III
Kierunek Technologia Żywności
1. Charakterystyka ogólna
1.1. Systematyka drożdży
Drożdże nie stanowią homogennej grupy taksonomicznej. Są grzybami, ze
względu na pokrewieństwo filogenetyczne i zdolność do rozmnażania na drodze
generatywnej, zaliczanymi do 3 klas:
Klasa I: Ascomycetes
Rozmnażają się generatywnie przez wytwarzanie zarodników wewnątrz worka
(askospory) oraz wegetatywnie przez pączkowanie wieloboczne. Mogą formować
grzybniÄ™. Z wyjÄ…tkiem Schizosaccharomyces nie wytwarzajÄ… enzymu ureazy. Åšciana
komórkowa jest 3-warstwowa, zbudowana z glukanu i mannanu. Nie wytwarzają
pigmentu. Należą tu drożdże fermentujące i nie fermentujące sacharydów. Rodziny:
Ascoidiaceae, Spermophtoraceae, Endomycetaceae, Schizosaccharomycetaceae,
Saccharonycodaceae, Lipomycetaceae i Saccharomycetaceae.
Klasa II: Basidiomycetes
WytwarzajÄ… zarodniki podstawkowe (bazydiospory), formujÄ… dikariotycznÄ…
grzybnię podzieloną septami. Wegetatywnie rozmnażają się przez pączkowanie
biegunowe. Wytwarzają ureazę, nie fermentują sacharydów. Ściana komórkowa ma
budowę włóknistą, czasami ze śluzowatą powierzchnią, zbudowana jest głównie z
chityny i mannanu. Rzadko wytwarzajÄ… pigmenty. Rodziny: Filobasiadiaceae,
Teliosporaceae, Sirobasidiaceae i Tremellaceae.
Klasa III: Deuteromycetes (Fungi imperfecti)
Obejmuje gatunki drożdży, u których nie zaobserwowano cyklu rozmnażania
płciowego i nie będące haploidalnymi przedstawicielami gatunków zarodnikujących.
Mogą wykazywać cechy zarówno Ascomycetes, jak i Basidiomycetes. Należą tu
m.in. rodzaje Candida, Brettanomyces, Cryptococcus, Kloeckera, Trichosporon.
Budowa komórki drożdży
W skład komórki drożdżowej wchodzi:
ściana komórkowa
błona cytoplazmatyczna
cytoplazma
jÄ…dro
jÄ…derko
wodniczki
rybosomy
mitochondria
reticulum endoplazmatyczne
substancje zapasowe.
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 1
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych
Drożdże  część teoretyczna
ĆW. 1
Rok III
Kierunek Technologia Żywności
6-10 µm
5-7 µm
Rysunek 1. Komórka drożdżowa
Wielkość i kształt komórek drożdży zależy od gatunku, fazy rozwojowej, stanu
fizjologicznego, warunków środowiska (hodowli) i aktualnej funkcji komórki w
populacji. Na podstawie wyglądu komórek i zarodników drożdże można
zakwalifikować do poszczególnych gatunków (rys. 2.).
Generalnie można wyróżnić 6 podstawowych kształtów, często
charakterystycznych dla poszczególnych rodzajów: kulisty (Torulaspora,
Rhodotorula), elipsoidalny, cytrynkowaty (Saccharomycodes, Nadsonia, Kloeckera,
Hanseniaspora), butelkowaty (Pityrosporum), cylindryczny (Schizosaccharoyces) i
nitkowaty.
Komórka drożdżowa zawiera przeciętnie ok. 75% wody. Skład suchej substancji w
przybliżeniu wygląda następująco:
1. białka 45-60%
2. węglowodany 25-35%
3. tłuszcze 4-7%
4. zwiÄ…zki mineralne 6-9%
Związki mineralne tworzą głównie: fosforany, sole potasu, sodu, wapnia, magnezu i
cynku, oraz śladowe ilości żelaza, miedzi i manganu.
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 2
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych
Drożdże  część teoretyczna
ĆW. 1
Rok III
Kierunek Technologia Żywności
Rysunek 1. Morfologia ważniejszych gatunków: A  Saccharomyces cerevisiae, A1
 komórka pączkująca, A2  worki z zarodnikami, B  Candida utilis, C 
Kluyveromyces fragilis, C1  worki z zarodnikami, C2  zarodniki, D 
Schizosaccharomyces pombe, D1  worki z zarodnikami
Ściana komórkowa  jest szczególnie ważną częścią komórki. Ma budowę
warstwową. Głównymi substancjami budulcowymi ściany są: mannan (znajdujący się
po zewnętrznej stronie) i glukan (po stronie wewnętrznej). Zawiera również białka,
tłuszcze i związki nieorganiczne. W ścianie zakotwiczone są też liczne enzymy, w
tym inwertaza, fosfataza i katalaza, które umożliwiają m.in. przekształcanie już w
ścianie komórkowej złożonych składników pokarmowych na proste: sacharozy do
glukozy i fruktozy, maltozy do glukozy. Zadaniem ściany komórkowej jest m.in.
utrzymanie odpowiedniego kształtu komórki, regulacja procesów wchłaniania
składników odżywczych, wydzielanie produktów przemiany materii oraz utrzymanie
równowagi między ciśnieniem osmotycznym płynu wewnątrzkomórkowego a
otaczającym środowiskiem.
Błona komórkowa  otacza cytoplazmę, wraz ze wszystkimi organellami. Ważnym
elementem błony komórkowej są fosfolipidy. Mają bardzo typową budowę, istotną dla
roli jaką wypełniają. Są to naturalne glicerydy, których dwie grupy alkoholowe
zestryfikowane są kwasami tłuszczowymi, a trzecia kwasem fosforowym. Cząsteczki
fosfolipidów, wchodzące w skład błony komórkowej wykazują dwie przeciwstawne
właściwości: wiązanie z kwasem fosforowym jest hydrofilowe, a łańcuchy kwasów
tłuszczowych są hydrofobowe. W skład błony wchodzą również białka. Wnikają one
do warstwy lipidowej z obu stron, a niektóre przenikają ją całkowicie. Grubość błony
komórkowej wynosi około 6nm, czyli 1/1000 średnicy komórki. Powierzchnia jednej
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 3
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych
Drożdże  część teoretyczna
ĆW. 1
Rok III
Kierunek Technologia Żywności
komórki wydaje siÄ™ bardzo maÅ‚a, bo tylko 150µm2 , ale powierzchnia zbiorowa 10g
drożdży prasowanych, wynosi około 9-10m2
Cytoplazma  w młodej komórce drożdżowej ma jednolitą strukturę i wypełnia całą
objętość komórki. cytoplazmie zachodzi większość przemian enzymatycznych:
rozkład substancji, którymi żywi się komórka oraz synteza związków niezbędnych do
jej budowy.
Substancje zapasowe są odkładane w cytoplazmie dojrzałych komórek drożdżowych
w postaci:
" wolutyny  substancji o charakterze białkowym,
" glikogenu  węglowodanu, który gromadzi się w komórkach drożdży
hodowanych na podłożach zawierających cukry, a jego obecność
świadczy o dobrym odżywieniu komórek (może stanowić do 30%
suchej masy),
" tłuszczu  substancji zapasowej występującej w postaci kropli silnie
załamujących światło.
Oprócz tego w drożdżach występuje dwucukier, zwany trehalozą, który wpływa na
zahamowanie spadku siły pędnej drożdży przy przechowywaniu drożdży suszonych.
Obecność substancji zapasowych wykrywa się za pomocą barwienia:
" tłuszczu  czerwone zabarwienie z Sudanem III,
" wolutyny  niebieskie zabarwienie z błękitem metylenowym,
" glikogenu  brunatne zabarwienie komórek z płynem Lugola.
Wakuole  w miarÄ™ procesu starzenia cytoplazma staje siÄ™ ziarnista, pojawiajÄ… siÄ™
wodniczki wypełnione sokiem komórkowym (wodny roztwór soli organicznych, białek,
cukrowców i innych związków). Funkcja wakuoli polega na segregacji substancji
użytecznych i odpadowych. Nadmiar zgromadzonych soli może czasem krystlizować.
Przez odwracalne tworzenie i rozpuszczanie kryształów soli, komórka może
regulować swoje wewnętrzne ciśnienie (turgor), kiedy na przykład podwyższona
zawartość ekstraktu w środowisku zwiększy ciśnienie osmotyczne.
JÄ…dro komórkowe ma ksztaÅ‚t owalny i Å›rednicÄ™ okoÅ‚o 2,5 µm. Charakteryzuje siÄ™
gruzełkowatą strukturą. Jest najważniejszą częścią komórki, zawierającą materiał
genetyczny, tj. chromosomy, DNA i RNA. Chromatyna  podstawowy składnik
chromosomów  składa się z ułożonych podjednostek DNA, które są materiałem
genetycznym komórki sterującym całym procesem przemiany materii, oraz strukturą
białek w niej wytwarzanych.
Ilość informacji zawarta w tym materiale, czyli w genach, odpowiada w przybliżeniu
109-1010 bitów (125MB-1GB). Informacje te sterują rozwojem komórki, jej
rozmnażaniem, wzrostem i metabolizmem.
Drożdże to grzyby jednokomórkowe, które czerpią swoją energię:
- w obecności tlenu przez oddychanie (warunki aerobowe),
- w braku tlenu przez fermentacjÄ™ (warunki anaerobowe).
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 4
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych
Drożdże  część teoretyczna
ĆW. 1
Rok III
Kierunek Technologia Żywności
W drugim przypadku, za pomocą kompleksu enzymów, zwanych zymazą, rozkładają
one glukozę, fruktozę, sacharozę i maltozę na alkohol etylowy i dwutlenek węgla,
tworząc także niewielką ilość produktów ubocznych lotnych i nielotnych.
1.3 Żywotność drożdży
Żywotność drożdży dobrej jakości powinna wynosić nie mniej niż 95%. Oznacza to,
że na każde 100 komórek drożdży tylko 5 może być martwych. W celu wykonania
oceny żywotności barwi się przygotowany preparat błękitem metylenowym i
obserwuje pod mikroskopem. Komórki martwe barwią się na niebiesko, a żywe
pozostajÄ… bezbarwne.
2. Zastosowanie drożdży
Drożdże są organizmami mało wymagającymi, gdyż posiadają zdolność
wykorzystywania podłóż o ubogim składzie. Po odpowiedniej obróbce są one dobrze
przyswajane przez zwierzęta, stanowią cenną paszę dostarczającą duże ilości białka
i witamin, szczególnie z grupy B. Jednak głównie są użytkowane w przemysłach:
piekarniczym, browarniczym, gorzelniczym i winiarskim.
Pod względem wykorzystania w przemyśle drożdże dzieli się na:
" gorzelnicze
" browarnicze
" piekarskie
" winiarskie
" paszowe.
Teoria Finka dotycząca hodowli tlenowej drożdży mówi, że 2/3 wprowadzonej do
podłoża glukozy powinno przejść w biomasę. Pozostała część cukrów
wykorzystywana jest przez komórki do syntezy produktów ubocznych oraz na
potrzeby życiowe.
2.1 Drożdże piwowarskie
W warunkach beztlenowych drożdże fermentują cukry według klasycznego równania:
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
Według sposobu fermentacji brzeczki piwnej wyróżniamy:
- drożdże górnej fermentacji, które w warunkach przemysłowych
fermentujÄ… w wyższych temperaturach (>20°C), a po zakoÅ„czeniu
procesu fermentacji zbierajÄ… siÄ™ na powierzchni piwa
- drożdże dolnej fermentacji, produkują piwo w temperaturach niższych
(<10°C), a po zakoÅ„czeniu fermentacji opadajÄ… na dno naczynia.
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 5
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych
Drożdże  część teoretyczna
ĆW. 1
Rok III
Kierunek Technologia Żywności
2.2 Drożdże piekarskie
Drożdże piekarskie (nazywane też piekarniczymi) należą do gatunku Saccharomyces
cerevisiae, ale nie zawsze pochodzą od czystej kultury jednej rasy. Może to być
mieszanka trzech lub czterech ras.
Drożdże hodowane są na melasie, a ich barwa zależy od sposobu produkcji i
powinna być jak najjaśniejsza, dopuszczalny jest odcień szary oraz zbrunatnienie
krawędzi cegiełek drożdżowych wskutek ich wysychania. Smak i zapach powinien
być swoisty bez posmaku gorzkiego i obcych zapachów. Dobre drożdże są w dotyku
lekko ziarniste.
TrwaÅ‚ość drożdży prasowanych, czyli handlowych, w temperaturze 20°C powinna
wynosić co najmniej 10 dni, a pożądana jest trwałość 14 dniowa.
Czas podnoszenia ciasta powinien wynosić nie mniej niż 60 minut (I pęd), 35 minut
(II pęd) i 120 minut dla sumy trzech pędów. Trwałość termostatowa w temperaturze
35°C nie może wynosić wiÄ™cej niż 96 godzin. Drożdże miÄ™kkie w dotyku, wskazujÄ…
na zaawansowane procesy autolityczne. Nieprzyjemny zapach zepsutych drożdży
udziela siÄ™ pieczywu.
Oznaką zepsucia drożdży są: szarożółta barwa, plamy niebieskie (pochodzenia
bakteryjnego), tłustość w dotykunieprzyjemny zapach (przypominający klej lub
rozkładającego się białka)
Drożdże prasowane powinny zawierać nie mniej, niż 26% suchej masy. W ich skład
wchodzi 40 pierwiastków chemicznych. Najważniejszymi są: węgiel, tlen, wodór,
azot, fosfor, potas i magnez. Stanowią one 98% suchej masy drożdży. Te właśnie
pierwiastki w postaci przyswajalnej dla drożdży stanowią ich pożywienie. Głównym
z
ródłem węgla są cukry zawarte w melasie buraczanej. Jest ona nie tylko z
ródłem
przyswajalnego węgla organicznego, ale częściowo również związków azotowych,
substancji wzrostowych i soli mineralnych. Na produkcję drożdży powinna być
przeznaczona melasa najlepszej jakości i możliwie jednolita. Melasa gorszej jakości
wymaga takich zabiegów, jak sterylizacja, klarowanie brzeczki melasowej, usuwanie
szkodliwych składników i wzbogacanie w niezbędne dla drożdży sole
Skład chemiczny drożdży piekarskich
Składnik % w suchej masie
Białko ogółem 40 50
Glikogen 10 30
Kwasy nukleinowe 4 10
TÅ‚uszcze 1 6
Mannan do 4
Celuloza do 5
ZwiÄ…zki mineralne 6 8
W tym:
P2O5 44 59
K2O 22 39
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 6
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych
Drożdże  część teoretyczna
ĆW. 1
Rok III
Kierunek Technologia Żywności
MgO 4 6
CaO 1 7
SO3 0,5 6,0
Fe2O3 0,06 0,7
SiO2 0,9 2,0
y
ródłem tlenu dla drożdży jest powietrze doprowadzane do brzeczki
drożdżowej. W warunkach tlenowych drożdże utleniają substancje organiczne,
zwykle cukry, tworząc CO2 i zużytkowując energię zawartą w tych surowcach
zgodnie z równaniem:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 2824 kJ
Najważniejszym kryterium jest wydajność drożdży prasowanych zawierających
przeciętnie 27% suchej masy, co oznacza się symbolem D27. Wydajność oznacza
ilość procentową D27 z melasy o średniej zawartości 50% sacharozy, co oznaczamy
skrótem M50.
Aby zachować siłę pędną drożdży piekarskich, suszenie po produkcji musi odbywać
siÄ™ w stosunkowo niskich temperaturach, nie przekraczajÄ…cych 40°C. Drożdże
przeznaczone do suszenia powinny charakteryzować się wysoką zawartością
trehalozy (dwucukier odpowiedzialny za trwałość termiczną drożdży).
Dodatek drożdży do ciasta, wynoszący 2 5% w stosunku do użytej mąki, powoduje
nie tylko spulchnianie ciasta. Chleb produkowany na drożdżach ma większą wartość
odżywczą niż chleb pieczony na zakwasie, gdyż drożdże zawierają 50% łatwo
przyswajalnego białka, kilka procent tłuszczu, a przede wszystkim witaminy: B1, B2,
B6, B12, PP, witaminę D oraz kwas pantotenowy, które rozkładają się tylko częściowo
w procesie pieczenia.
Drożdże powinny być przechowywane w temperaturze od +2 do +8°C (jest to dla
nich optymalna temperatura). Jej podwyższenie powoduje wzrost zakażenia lub lizę
komórek, a ujemne temperatury przechowywania prowadzą do wymrożenia wody w
wakuolach i w konsekwencji zniszczenie komórek.
SÅ‚ownictwo:
błona komórkowa - cell membrane, plasma membrane
drożdże - yeast
browarnicze - brewers yeast
dolnej fermentacji - bottom fermentattion yeast
dzikie - wild yeast
gorzelnicze - distillery yeast
górnej fermentacji - top fermentation yeast
paszowe - fodder yeast
suszone - dried yeast
winiarskie - wine yeast
fermentacja - fermentation
komórka - cell
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 7
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt
Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych
Drożdże  część teoretyczna
ĆW. 1
Rok III
Kierunek Technologia Żywności
oddychanie - respiration
piekarnicze - bakers yeast
pÄ…czkowanie - budding
propagacja - propagation
sucha masa - dry matter
szczepienie - inoculation
ściana komórkowa - cell wall
warunki
tlenowe - aerobic conditions
beztlenowe - anaerobic conditions
wodniczka - vacuole
wzrost drożdży - yeast growth
żywotność - vitality
z
ródło węgla - carbon source
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 8
www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt