Drożdże browarnicze

Ich charakterystyka

- drożdże fermentacji górnej Saccharomyces cerevisiae

- drożdże fermentacji dolnej – Saccharomyces pastorianus (Polska

- Anglia – Brettanomyces sp.

- Bawaria – Saccharomycodes – powstaje piwo bezalkoholowe

Cecha / rodzaj fermentacji	dolna	Górna
Wielkość	7-9μm	7-9μm
Tworzenie skupień	Nie, tylko komórki pączkujące	Tak
Fermentacja rafinująca	100%	33.33%
Sporulacja	72h	48h
Tlenowy metabolizm	mniejszy	Większy
Optymalna temperatura wzrostu	28	25
Optymalne warunki działania katalazy	0	10
Fermentacja główna	5-10, kłaczkujące, osady pyliste, 7 dni	15-25, pyliste, brak przemywania drożdży, nieograniczona liczba szarży
dofermentowanie	W zbiorniku 0, 46 tyg.	W butelkach 8-20, 2-3 tyg.

Kłaczujące – oznacza, że mają zdolność do flokulacji

- duża szybkość wzrostu i wydajność biomasy komórek

- szybka fermentacja cukrów brzeczki

- wysoka czystość mikrobiologiczna populacji i żywotność komórek

- stabilność cech mikrobiologicznych i fizjologicznych

- uzdolnienia flokulacyjne – podczas klarowania powinny opadać szybciej, podczas przetwarzania powinny opadać wolniej

- powinny wytrzymywać od 12-16 szarż

- wytwarzanie produktów ubocznych

- zdolność do propagacji

Zanieczyszczenia mikrobiologiczne – głównie w inokulum

• Bakterie gramdodatnie

- Bacillus coagulans, B. stearothermophilus – nitrozoamina (jest tworzona w obecności azotanów) – termofilne, słodkie brzeczki, temperatury 50-55 przez 2h, wytwarzają kwas mlekowy

- Lactobacillus brevis – właściwości amylolityczne pozakomórkowe, polisacharydy, diacetyl (najbardziej niebezpieczne podczas leżakowania piwa)

- Pediocococcus acidilactici, P. damnosus, P. dextrinius. – adaptacja, maślany smak, są to ziarniaki

- Leuconostoc mesenteroides – śluzowate zmętnienie

- mikrokoki – wtórne zanieczyszczenie (z winy człowieka)

• Bakterie gramujemne

- Acetobacter, Gluconobacter – kwas octowy (odporne na bakteriostatyczne składniki chmielu, zakwaszanie)

- enterobakterie ( Obesumbacterium proteus) – opóźnienie procesu fermentacji, n-propanol, izobutanol, diacetyl, związki siarki (zapach selerowy)

- Pantotea agglomerans – diacetyl, wyższe alkohole, związki siarki

- Citrobacter freundii – przyspieszenie fermentacji, tylko podczas fermentacji występuje, ginie przy wyższych stężeniach etanolu

- Klebsiella – fenolowy posmak piwa.

• Drożdże

Torulopsis sp., Hansenula sp., Pichia sp., Candida sp.

• Pleśnie

Alternaria sp., Aureobacterium sp., Cladosporium sp., Fusarium sp., Aspergillus sp., Penicillum sp.

Drożdże gorzelnicze

• Saccharomyces cerevisiae (Polska)

• Drożdże fermentujące Kluyveromyces, Candida

• Wysoka aktywność fermentująca

• Zdolność adaptacji do silnie zakwaszonego środowiska

• Wysoka stabilność cech mikrobiologicznych i fizjologicznych

• Odporność na temperatury > 30

• Odporność na stężenie EtOH > 12% v/v

• Zdolność do fermentacji brzeczek o podwyższonej zawartości cukrów (osmofilne, osmotolerancyjne)

Zanieczyszczenia mikrobiologiczne

Pichia, Candida, Torula

Drożdże piekarnicze

- drożdże fermentacji górnej – Saccharomyces cerevisiae

- wysoka właściwa szybkość wzrostu

- wysoka aktywność glikolityczna ( w szlaku EMP)

- zdolność adaptacji do szybko zmieniających się substancji w pożywce

- wysoka aktywność inwertazy, ­alfa-glukozydazy, beta-fruktofuranozydazy

- egzystencja w warunkach tlenowych i beztlenowych

Zanieczyszczenia mikrobiologiczne

Pichia, Candida, Torula, Bacillus, bakterie fermentacji mlekowej, Proteus, Pseudomonas, Geotrichum, Aspergillus, Penicillum, Mucor.

Bacillus sp.

- tlenowy sporulujący (Clostridum – sporulujący, beztlenowy)

- laseczki gram + lub gramzmienne ( w zależności od warunków środowiska, zanik cech barwienia w stałych hodowlach)

- organizmy tlenowe lub względnie beztlenowe

- urzęsione lub nie

- pigmenty (B. cereus – różowy, B. subtilis – żółty, różowy, brązowy)

Ze względu na rozmieszczenie endospor w komórce dzieli się je na:

• Laseczki wytwarzające przetrwalniki o średnicy mniejszej od szerokości komórki macierzystej – o kształcie owalnym lub cylindrycznym, (B. anthracis, B. cereus, B. subtilis)

• Laseczki wytwarzające przetrwalniki o średnicy większej od szerokości komórki macierzystej – o kształcie owalnym lub kulistym (B. circulans, B. varis)

• Laseczki wytwarzające przetrwalniki kuliste większe od komórki macierzystej położone terminalnie (B. sphaerius)

Zewnętrzna śluzowata otoczka:

B. subtilis, B. megaterium, B. licheniformis – kwas poli-D- i poli-L-glutaminowy

B. anthracis – kwas Poli-D-glutaminowy

B. circulans, B. mycoides, B. purmilus – dekstran lub lewan (polimer fruktozy)

Mezofile – B. subtilis, B. licheniformis

Termofile – B. sporothermodurans

Psychrofile – B. psychrodurans

Laseczki termotolerancyjne – ogromne przystosowanie do środowiska, bez zmian metabolicznych (mezofile), są w stanie egzystować w warunkach 60-65 stopni bez żadnych zmian, uzdolnień metabolicznych

Alkalifile – B. firmus

Neutrofile – B. coagulans

Acydofile – B. acidicola (2005)

Halofile – B. halophilus

W większości to saprofity bytujące w glebie.

Patogeny – B. anthracis, B. cereus

Metabolizm

Heterogenne chemooragnoautotrofy.

Dobrze rosną na pożywkach bulionowych – kożuch lub zmętnienie

Metabolizm tlenowy i fermentujący.

- B. licheniformis – oddychanie azotanowe (akceptor elektronów NO₃^-)

- B. polymyxa, B. azotofixans – wiązanie azotu atmosferycznego

- warunki beztlenowe – różne produkty końcowe:

• B. cereus, B. subtilis – w wyniku fermentacji monosacharydów powstaje 2,3-butanodiol, glicerol, CO2, mleczan, EtOH.

• B. polymyxa – rozkład polisacharydów (mono też), powstaje 2,3-butanodiol, CO2, H2, EtOH

• B. macerans – EtOH, aceton, octan, mrówczan, CO2, H2

• B. coagulans – homofermentacja mlekowa (izomeraza glukozofosforanowa)

• B. pasturii – rozkład mocznika

- w warunkach beztlenowych rozkład heksoz – EMP

- enzym TCA – represja kataboliczna

- w komórce wegetatywnej funkcjonuje cykl glioksalowy zamiast TCA – warunki tlenowe

- końcowa faza wzrostu wykładniczego – przygotowanie do wytwarzania endospor, odblokowanie enzymów cyklu TCA (duży poziom ATP, NADH)

- prespory – brak enzymów Cyklu Krebsa, obecne związki wysokoenergetyczne, kwas dipikolinowy, Ca2+

- formy prztrwalne – peptydoglikan o unikalnej strukturze (laktam kwasu muraminowego, krótki peptyd alfa-alanylowy oraz tetra peptyd L-Ala-D-Glu-kwas mezo-dipimelinowy-D-Ala)

Występowanie

• Gleby ubogie – B. cereus, B. licheniformis, B. subtilis, B. pumilis

• Gleby bogate – B. psychrosaccharolyticus, B. corrensis

• Woda – B. aedinus, B. pallidus (gejzery), B. firmus (wody alkaliczne) B. licheniformis, B. subtilis (przybrzeżne wody morskie i ujścia rzek), B. cereus (woda o dużej czystości)

• Ściółka i szczątki roślin – B. megaterium, B. cereus, B. mycoides

• Przewód pokarmowy zwierząt – B. coagulans, B. circulans, B. licheniformis

Przemysłowe wykorzystanie

60% produkowanych w skali światowej preparatów enzymatycznych – proteinazy i alfa-amylazy z B.

40 pozakomórkowych enzymów produkowanych przez B.

grupa	opis	Gatunki
A	Wytwarza enzymy nie wymagające testowania	B. subtilis B. liquefaciens
B	Wytwarza enzymy testowane pod kątem ewentualnej toksyczności	B. licheniformis B. coagulans B. megaterium B. circulans B. pumilis
C	Ewentualne zastosowanie enzymów	B. cerus B. anthracis

B. subtilis – subtylizyna

Enzymy pozakomórkowe

Represja – brak cAMP, stężenie glukozy – poziom GTP

Indukcja – nietypowo subtylizyna (jej ilośc rośnie 3x)

Ilość enzymu rośnie 1000x

Bacillusy wytwarzają owadobójcze endotoksyny

Również wytwarzają antybiotyki:

- B. brevis – gramicydyna S, tyrocydyny

- B. subtilis – bacytracyna A

- B. circulans – butyrozyna

- B. polymyxa - polimyksyny