Mikrobiologia przemysłowa: kolokwium II
Systematyka drożdży:
|
Saccharomyces |
|
Rhodotorula |
|
Pichia |
|
Candida |
|
Hansenula |
|
Torulopsis |
|
Debaromyces |
|
Kloeckera |
|
Schizosaccharomyces |
|
Cryptococcus |
Cechy fizjologiczne:
Optymalne pH 5-6 (3-7,5);
Temperatura 25-28°C (2˚C-46˚C) / 48 h;
Środowisko wilgotne (co najmniej 30% wody) - w suchym powstają formy przetrwalnikowe):
-Niedobór wody powoduje precypitację cytoplazmy i uszkodzenie struktur komórkowych.
Odżywianie heterotroficzne (chemoorganotroficzne):
-Źródła węgla:
-sacharydy: glukoza, fruktoza,mannoza galaktoza, sacharoza, laktoza, rafinoza
-alkohole: etanol, metanol, etanodiol, glicerol,
-Źródła azotu i potasu (peptony, ekstrakt drożdżowy, brzeczka):
-fosforan amonu, fosforan potasu,
-azotany (NO3- i NO2-) - asymilowane przez Saccharomyces, Debaryomyces, Torulaspora, Pichia,
-fosforany (KH2PO4 jako bufor, K2HPO4 obniżający pH).
-Źródła magnezu i wapnia (woda wodociągowa).
-Źródła witamin (kwas pantotenowy, biotyna, tiamina, ryboflawina).
Oddychanie względnie beztlenowe.
Ocena cech fizjologicznych:
Wykrywanie substancji zapasowych:
-płyn Lugola (glikogen, węglowodany) - jasnobrązowe ziarnistości,
-błękit metylenowy (wolutyn, białka) - niebieskie ziarnistości,
-sudan III (lipidy) - łososiowe ziarnistości.
Badanie żywotności (świeżości drożdży):
-błękit metylenowy - komórki martwe barwią się na niebiesko.
Podział drożdży przemysłowych:
Drożdże fermentacji górnej i dolnej:
|
Górna |
Dolna |
Warunki fermentacji |
10-21 °C (tlenowe) |
5-10°C / 10-14 dni (beztlenowe) |
Optimum wzrostu |
25°C |
28°C |
Zróżnicowanie genetyczne |
Duże |
Małe |
Wygląd |
Pyliste (piana na powierzchni) |
Kłaczkujące (osad na dnie) |
Gatunki |
S. cerevisiae |
S. uvarum, S. carlsbergiensis |
Ilość etanolu |
12% |
|
Rodzaj piwa |
Ciemne (Guiness) |
Jasne (Heineken) |
Fermentacja rafinozy |
33% (α-glukozydaza, rozerwanie |
100% (α-glukozydaza i α-galaktozydaza, rozerwanie wiązania glu-gal) |
Optimum działania katalazy |
15°C / pH 6,5 - 6,8 |
24°C / pH 6,2 - 6,4 |
Zatrzymanie wzrostu |
10°C |
0°C |
Drożdże kłaczkujące - zdolne do łączenia się w aglomeraty, spowodowane obecnością na powierzchni komórek śluzowatej masy białkowej składającej się z białka, fosforanu wapniowego, oraz przyswojonego z brzeczki kwasu krzemowego.
Drożdże pyliste - niezdolne do tworzenia kłaczków, w znacznej części pozostają zawieszone w piwie, powodując jego zmętnienie, komórki otoczone warstewką śluzu (proteazy, rozpuszczające śluz, dlatego nie zlepiają się i nie opadają na dno).
Drożdże szlachetne - posiadają wysokie zdolności fermentacyjne (produkcja etanolu), np. S. cerevisiae.
Drożdże dzikie - posiadają niskie zdolności fermentacyjne dzikie (produkcja CO2, H2O, kwasu mlekowego).
Drożdże w przemyśle:
Piwowarskie (5-6% etanolu, chmiel, wysokie stężenie CO2, pH = 3,8-4,7):
-surowiec: słód jęczmienny (wysuszone ziarna jęczmienia) lub pszenica,
-gatunki: górnej (S. cerevisiae), dolnej (S. carlsbergiensis - odporne na garbniki chmielu),
*S. logos, S. brasiliensis rozkładają wyższe dekstrany, odporne na garbniki chmielu.
Paszowe - powinny zawierać, co najmniej 50% białka (nie przeprowadzają fermentacji alkoholowej):
-surowiec: hydrolizaty surowców celulozowych, ługi posiarczynowe, wywar pospirytusowy,
-gatunki: Candida utilis, C. tropicalis, C. crusei, Torula utilis, Monilia murmanica,
*mają zdolność przyswajania gliceryny, kwasów organicznych, niedofermentowanych cukrów.
Piekarskie - spulchniają ciasto, zawierają witaminy B, D, PP:
-surowiec: melasa buraczana,
-gatunki: S. cerevisiae
*trwałość drożdży prasowanych: 10 (14) dni / 20ºC, czas podnoszenia ciasta: 150 minut.
Gorzelnicze:
-surowiec: melasa, ziemniaki, zboża, ługi posulfitowe, ługi posiarczynowe, serwatka,
-gatunki: S. cerevisiae (2-3 dni / 30°C / 11% etanolu), S. pombe, T. cremoris, S. lactis.
Winiarskie (do 15% etanolu):
-surowiec: winogron lub inne owoce (białe - tylko miąższ, czerwona - całe owoce),
-gatunki:
-początek - dzikie (Pichia fermentans, Candida crusei, Torulopsis stellata, Hansenula anomala),
-główny proces - szlachetne (S. cerevisiae, S. boyanus, S. ellipsoideus, S. rosei, S. chevalieri):
*odporne na wysokie stężenie kwasu siarkowego (70-200 ml/l) oraz wysokie stężenie cukrów, ponadto osmofilne,
-koniec - szlachetne (S. cerevisiae, S. boyanus.
Inne:
-wytwarzanie tłuszczów (Endomyces vernalis, Rhodotorula gracilis, Torulopsis litosfera),
-wytwarzanie witamin (Ashbya gossypii, Candida flaveri, S. cerevisiae),
-wytwarzanie barwników (Rhodotorula)
Szkodliwe mikroorganizmy w przemyśle spożywczym:
Wady piwa:
-H. anomala, C. versatilis, B. anomalus - redukcja azotanów do azotynów, powstwanie nitrozoamin (norma: w piwie 0,5 μg/dm3, w słodzie 5 μg/kg), które są prekursorami dimetylonitrozoamin (DMNA) - właściwości rakotwórcze,
-Brettanomyces, Candida, Saccharomyces - pogorszenie właściwości organoleptycznych (fenol, estry, kwasy organiczne).
-S. diastaticus - odfermentowanie piwa (wytwarzają glukoamylazę),
-Lactobacillus brevis, L. lindneri, Pediococcus damnosus - zmętnienie piwa, zakwaszanie (maślan, diacetyl),
-Pectinatus cerevisiiphilus - zmętnienie piwa, odrażający zapach (kwasy organiczne, siarkowodór, merkaptany metylu).
-Micrococcus kristinae - owocowy, nietypowy aromat,
Wady wina (Torulopsis, Candida, Pichia):
-Candida, Pichia, Rhodosporula - śluzowanie, ostry zapach (wytwarzanie merkaptanów),
-Acetobacter oxydans, A. acidium - zaoctowanie (utlenianie etanolu do octanu),
-Lactobacillus fermentum, L. fructiformis - drażniący smak, ostry zapach (utlenienie etanolu do octanu, mleczanu),
-Aspergillus, Pennicilium - rozkład cukrów, produkcja mykotoksyn (ochratoksyny, aflatotoksyny).
Wady kiszonek (Candida).
Wady mleka, masła (Rhodotorula, Oidium).
Charakterystyka drożdży w przemyśle:
Saccharomyces - pączkowanie wieloboczne, komórki elipsoidalne, zarodniki elipsoidalne (1-4), tworzą pseudogrzybnię, nie wykorzystują azotanów, wykorzystują etanol, rosną na podłożu płynnym tworząc błonkę, fermentują cukry.
Pichia - pączkowanie wieloboczne, komórki mają różne kształty, zarodniki okrągłe, kapeluszowate (1-4) ,tworzą psuedogrzybnię lub grzybnię, na podłożu płynnym wzrost z błonką, wykorzystują skrobię, fermentują cukry.
Hansenula - pączkowanie wieloboczne, komórki kuliste, elipsoidalne, cylindryczne, wyraźnie wydłużone, zarodniki okrągłe, kapeluszowate (1-4), tworzą grzybnię lub psuedogrzybnię, rosną tworząc błonkę, słabiej fermentują cukry, wykorzystują azotany, etanol i skrobię.
Cryptococcus - pączkowanie wieloboczne, komórki sferoidalne, jajowate, wielokształtne, posiadają otoczki, nie tworzą zarodników, tworzą prymitywną psuedogrzybnię, na podłożu płynnym rosną tworząc pierścień i osad, fermentują cukry, uwalniają skrobię do podłoża, słabiej wykorzystują etanol i azotany.
Candida - pączkowanie dwubiegunowe, komórki okrągłe, elipsoidalne, cylindryczne, nie tworzą zarodników, tworzą pseudogrzybnie lub grzybnię, słaby wzrost na podłożu płynnym, słabo fermentują cukry, niektóre wykorzystują azotany, korzystają z etanolu, wytwarzają wielocukry, chlamidospory z kroplami tłuszczu, chorobotwórcze dla ludzi i zwierząt.
Kloeckera - pączkowanie dwubiegunowe, komórki cytrynowate, nie tworzą zarodników, niektóre tworzą psuedogrzybnię, na podłożu płynnym tworzą pierścień i osad, fermentują cukry, nie wykorzystują azotanów i etanolu.
Rhodotorula - pączkowanie wieloboczne, komórki okrągłe, niektóre tworzą otoczki, niektóre tworzą psuedogrzybnię lub grzybnię, na podłożu płynnym tworzą osad i pierścień, wykorzystują azotany, etanol, tworzą chlamidospory.
Torulopsis - pączkowanie wieloboczne, komórki okrągłe, niektóre tworzą pseudogrzybnię, na podłożu płynnym tworzą pierścień, fermentują niektóre cukry, wykorzystują etanol, wytwarzają wielocukry.
Organizmy proteolityczne - na zewnątrz enzymami proteolitycznymi do oligopeptydów oraz peptydazami do aminokwasów, we wewnątrz: deaminacji, dekarboksylacja lub bezpośrednie wykorzystanie do biosyntezy:
Tlenowe: B. cereus, B. subtilis (przetrwalnikujące), Pseudomonas fluorescens, Proteus vulgaris, Serratia marcescens, Streptococcus faecalis, Micrococcus caseolyticus, Bacterium linens, Aspergillus oryzae, Penicillium roqueforti, Botritis, Mucor.
Beztlenowe: C. sporogenes, C. botulinum, C. putrefaciens (przetrwalnikujące).