7368841565

Zakład Biotechnologii i Inżynierii Genetycznej SUM, 2015/16

względnymi beztlenowcami i w warunkach tlenowych przeważa u nich katabolizm tlenowy cukrów, a nie fermentacja. W takich warunkach dominuje również intensywny wzrost hodowli drożdży. Aby zapewnić wysoką wydajność procesu fermentacji etanolowej konieczne jest więc środowisko beztlenowe, a tlen generalnie silnie hamuje przebieg fermentacji - jest to tzw. efekt Pasteur'a (hamowanie aktywności enzymów glikolitycznych oraz hamowanie transportu aktywnego glukozy do komórek). W warunkach niedoboru tlenu drożdże rozpoczynają intensywną fermentację, natomiast niemal całkowicie zahamowany zostaje wzrost. Efekt Pasteur'a nie dotyczy wyłącznie drożdży, lecz jest charakterystyczny dla większości typowych anaerobów fakultatywnych.

Niewielka zawartość tlenu w środowisku (na poziomie około 0,05%) jest jednak niezbędna, aby drożdże mogły prawidłowo funkcjonować oraz rozpocząć fermentację. Ten paradoksalny wpływ niewielkiej ilości tlenu na przebieg fermentami nosi nazwę odwrotnego efektu Pasteur'a. Natomiast efekt Crabtree to zjawisko występujące w warunkach tlenowych i polega na silnym hamowaniu oddychania tlenowego drożdży pod wpływem wysokiego stężenia glukozy w środowisku (powyżej 1-2 g/L). W takich warunkach następuje hamowanie enzymów cyklu Krebsa i łańcucha oddechowego, a metabolizm drożdży jest nastawiony na szybkie, lecz mało wydajne beztlenowe zużywanie glukozy (szybka regeneracja NAD⁺).

Zastosowanie drożdży w piekarnictwie i produkcji piwa

Wykorzystanie drożdży do produkcji pieczywa oraz piwa i wina stanowi najstarszą w dziejach ludzkiej cywilizacji biotechnologię. Spontaniczną fermentację z udziałem dzikich drożdży wykorzystywali do produkcji piwa oraz pieczywa starożytni Sumerowie i Babilończycy, a następnie Egipcjanie. Najstarsze ślady wytwarzania wina pochodzą ze starożytnej Gruzji.

W produkcji pieczywa stosowane są drobnoustroje prowadzące fermentację alkoholową (głównie drożdże S. cerevisiae), mlekową oraz mieszaną etanolowo-mlekową (bakterie mlekowe). Produkcja pieczywa prowadzona jest w 3 etapach: przygotowanie ciasta, wyrastanie ciasta, wypiek pieczywa. Ciasto w piekarnictwie otrzymywane jest z mąki zmieszanej w odpowiedniej proporcji z wodą, dodatkowymi substancjami (sól, mleko, oliwa, środki spulchniające, substancje smakowo-zapachowe) oraz zaczynem drożdżowym lub bakteryjno-drożdżowym (zakwas). W wyniku fermentacji mlekowej następuje zakwaszenie ciasta. Odbywa się ono przy udziale bakterii z rodzaju Lactobacillus sp., (najczęściej gatunki: L. plantarum, L. brevis, L. casei). Fermentacja etanolowa prowadzi natomiast do powstawania dwutlenku węgla, co nadaje ciastu porowatą strukturę. Fermentacja etanolowa jest głównym procesem wykorzystywanym w produkcji pieczywa na mące pszennej. W przypadku mąki z innych rodzajów zbóż (głównie żyta) przed dodaniem drożdży

3