ДРОЖЖИ

ДРОЖЖИ, широко распространённые в природе микроскопически мелкие одноклеточные грибы, из класса сумчатых, круглой, яйцевидной, удлинённой, веретенообразной и лимонообразной формы. Размеры клеток Д. колеблются от 4 до 10 рμ. Д. размножаются, гл. обр., почкованием, иногда делением или спорами. При недостатке питательных веществ, при избытке воздуха и при определённых температурных условиях внутри дрожжевой клетки образуются 2 - 8 спор (аскоспор). При перенесении в питательную среду споры могут прорасти и вновь дать самостоятельные дрожжевые клетки, размножающиеся почкованием.

К Д., образующим споры, принадлежат: сахаромицеты (Saccharomyces), широко известные в практике спиртокурения, виноделия, пивоварения, пекарско-дрожжевого производства, глицеринового производства, квасоварения и морсоварения; шизомицеты - делящиеся Д. (Schizosaccharomyces), используемые при производстве рома и нек-рых сортов вина. К Д., не образующим спор, или дрожжевидным организмам, относят Torulopsis (Torula), размножающиеся только почкованием, и Mycotoraul (Monilia), размножающиеся почкованием дрожжеподобных элементов, отшнуровывающихся от мицелия. Различные виды Torula и Monilia используются при производстве кормовых Д. Практически принято различать сахаромицеты, т. е. культурные Д., и псевдосахаромицеты, или дикие Д. Дикие Д. обычно нарушают нормальный ход технологического процесса. Морфологические и культуральные признаки при выращивании дрожжевых грибов на лабораторных средах позволяют выявлять различные роды и виды Д., напр., Saccharomyces ellipsoideus, Saccharomyces cerevisiae, Torula utilis, Torula pulcherrima, Monilia murmanica, Monilia vini и др. В пределах одного и того же вида принято различать физиологически разные штаммы - расы, отличающиеся энергией брожения, скоростью размножения, чувствительностью к солевому составу среды и др. признаками. В сухом веществе Д. содержится 41 - 63% азотистых и 40 - 30% безазотистых веществ. Прессованные Д. содержат ок. 73% воды и 27% сухого вещества. В процессе жизнедеятельности Д. потребляют углеродистые и азотистые вещества, а также различные источники зольных элементов (S, Р, К, Mg, Fe и др.).

В присутствии воздуха Д. поглощают кислород и выделяют СО₂, получая энергию для жизнедеятельности в обычных процессах дыхания. В анаэробных же условиях они получают необходимую энергию из расщепления (сбраживания) углеводов (сахаров) и нек-рых органических кислот. Так. обр., Д. являются факультативными (условными) анаэробами. Углеводы-сахара имеют большое значение в жизнедеятельности и размножении Д. при анаэробных условиях. При аэробных же условиях Д. используют молочную, глюконовую, виннокаменную, лимонную, янтарную, малоновую кислоты и их соли. Известны Д., утилизирующие глицерины, маннит, этиловый и амиловый спирт. В присутствии кислорода Д. усиленно растут и размножаются, используя углеводы на построение своих клеток. В анаэробных же условиях они мало размножаются, но усиленно сбраживают углеводы, образуя, гл. обр., этиловый спирт к углекислый газ. При брожении образуются и промежуточные продукты (пировиноградная кислота, уксусный альдегид и др.). Если промежуточные продукты брожения (уксусный альдегид) выводятся из сферы дальнейших превращений путём связывания сульфитами, то направление реакции изменяется в сторону образования значительного количества глицерина, наряду с ацетальдегидом и углекислотой. В зависимости от рас Д., условий темп-ры и состава среды, брожение протекает с большей или меньшей скоростью и полнотой. Количество спирта, образуемого наиболее сильными расами Д., достигает 16 - 17%. Образующийся при брожении спирт уже в количестве 3% замедляет, а при 10% совсем прекращает размножение дрожжей.

Источником азота для Д. могут служить как аммиачные соли, так и органический азот (аминокислоты). Нитраты (соли азотной кислоты) дрожжами не усваиваются, а нитриты (соли азотистой кислоты), даже в незначительных количествах (0,01%), вредят дрожжам, тормозя их размножение и брожение. Сложные белки не проникают сквозь оболочку дрожжевой клетки и потому не м. б. усвоены Д. Альбумозы (продукты распада белковых веществ) и пептоны диффундируют через мембрану клетки, но амиды и аминокислоты всё же предпочитаются Д. Усвоение неорганического азота ускоряется в присутствии малых количеств органического азота и биокатализаторов (напр., дрожжевого автолизата). Размножение Д. происходит лучше всего при 22 - 30°. Помимо температурных условий, на скорость и интенсивность размножения влияют, гл. обр., след. факторы: рН среды (оптимум рН=5,5-6), её буферность, концентрация питательного раствора (оптимум ок. 1% сахара), наличие в нём всех необходимых питательных веществ и снабжение среды кислородом (аэрирование). Солнечный свет при 40 - 45° убивает Д. через 4 ч., а при 36° они погибают через 6 дней. Отсутствие света не вредит Д., а рассеянный свет может замедлить их почкование. Электрический свет действует так же, как рассеянный дневной свет. Лучи спектра оказывают различное влияние: красный свет безвреден для Д., синий свет неск. понижает их жизнедеятельность; ультрафиолетовые лучи уже через 10 сек. останавливают почкование, а при более длительном воздействии убивают дрожжевую клетку. Различные виды Д. растут при различной темп-ре. Лучшая темп-pa для жизнедеятельности большинства культурных Д. 25°, но известны Д., растущие при 4 - 10° (пивные Д. низового брожения) и при 45 (т. н. термофильные Д.). При воздействии темп-ры в 50 - 55° большинство Д. погибает, но нек-рые расы противостоят темп-ре в 60° и даже более высокой.

Для разрушения Д., находящихся в такой среде, как сахарный сироп, необходима более высокая темп-ра: 58° ещё не убивают Д., 65° - прекращают брожение в течение 30 мин., и лишь темп-pa в 70° гибельна для Д. Холод легко переносится Д.: они не погибают при 20-минутном воздействии темп-ры в - 150°. Д. мало чувствительны и к высоким давлениям. Давление до 3 000 кг на 1 см² не понижает жизнедеятельности Д. Однако они чувствительны к осмотическому давлению окружающей их питательной среды. Для большинства дрожжевых рас предпочтительна концентрация в 10 - 15°; при 20 - 25° их работа замедляется. Но известны т.н. осмофильные Д., способные развиваться в таких концентрированных средах, как мёд и варенье, обусловливая их порчу.

Заводское производство Д. ведётся по 3 разделам: по изготовлению пекарских Д., кормовых Д. и пищевых (белковых) Д. Основное сырьё (05%) в дрожжевом производстве - мелясса. При хорошем оборудовании з-да выход Д. из меляссы нормального качества достигает 75 - 80% и более. Производство Д. слагается из след. операций: мелясса разбавляется водой до плотности 18 - 25° и подвергается осветлению серной кислотой и суперфосфатом. Затем отстаивается в течение 8 - 14 час, пока не сделается вполне прозрачной (но не обесцвеченной). Тогда она при помощи спец. приспособления декантируется (сливается) и поступает в особый приточный чан, а из него в бродильный чан в виде беспрерывного, постепенно увеличивающегося потока, пропорционально нарастающему количеству Д. Брожение возбуждается при 30° засеваемыми в бродильный чан специально приготовленными "семенными" ("задаточными") Д., к-рых берут от 15 до 30% веса основной меляссы, подвергшейся осветлению. Вначале слабо продувают воздух через бродящую жидкость. Когда Д. находятся уже в стадии почкования, количество воздуха увеличивают до максимального предела и дают притекать меляссе из приточного чана. Мелясса поступает беспрерывной струёй в течение 8 - 10 час, одновременно с раствором аммонийных и др. солей. Созревшие Д. отделяют от жидкости на дрожжевых сепараторах (особого устройства центрифугах, делающих ок. 5000 ^об/_мин.), неск. раз промывают водой, снова сепарируют, затем прессуют на фильтр-прессах при давлении ок. 7 - 10 атм., формуют в спец. формовочных машинах и обёртывают в бумагу на обёрточных машинах-автоматах с производительностью св. 3000 пакетов в 1 ч. Прессованные Д. при темп-ре св. 10° легко подвергаются порче; их следует сохранять в леднике при темп-ре 1 - 2° или высушивать на спец. сушилках до влажности 8 - 10%. Замёрзшие Д., оттаявшие при низкой темп-ре (не выше 7°), вполне пригодны для употребления.

Кормовые Д. и дрожжевание кормов. Нек-рые виды Д. (Torula и Monilia) приобрели большое пром. значение, т. к., обладая громадной способностью к размножению, они используются для фабрикации кормовых Д. - самого концентрированного из всех существующих белковых кормов. Наличие в них витаминов группы В, эргостерина (провитамина D), разных ферментов благоприятно действует на рост и мясонакопление, увеличивает удои молока, а у птиц повышает яйценоскость. Положительные свойства кормовых Д. усиливаются путём облучения ультрафиолетовыми лучами, причём провитамин превращается в антира-хитический витамин D. Облучённые сушёные Д. с успехом заменяют в птицеводстве тресковый рыбий жир. За последнее время в СССР разработаны методы производства Д. на древесных опилках, на отбросном с.-х. сырье (из соломы, стеблей и кочерыжек кукурузы и др.), на лузге овсяной, гречневой, просяной, на кухонных отходах (из очисток картофеля) и пр., а также на сульфитных щелоках и барде сульфитно-щёлокового и гидролизно-спиртового производства. Указанное с.-х. сырьё подвергается кислотному (H₂SО₄) гидролизу под высоким давлением (7 - 15 атм.), причём из гексозанов и из пентозанов получаются сахара - гексозы и пентозы. Найден особый вид Д. (Monilia murmanica), полностью утилизирующий пентозы для своего роста и размножения. Пользуясь симбиозом гексозных и пентозных Д., добиваются полного использования Сахаров - гидролизатов, причём достигаются очень большие выходы кормовых Д. (св. 200% по сахару). Для производства таких кормовых Д. исходят из абсолютно чистых культур соответствующих рас Д.; каждую из них в отдельности проводят через неск. технологических стадий с постепенно возрастающим количеством исходного сырья и с добавкой всех необходимых питательных веществ. На всех стадиях производят сильное аэрирование. Таким путём получается посевной материал, на к-ром изготовляются товарные кормовые Д. Последние м. б. использованы в жив-ве прессованными и сушёными, что гарантирует их от порчи и допускает транспортировку на далёкие расстояния. Такие Д. легко дозировать в количестве, потребном для каждого ж-ного и птицы.

При недостатке кормовых Д. иногда пользуются "дрожжеванием" кормов, т. е. размножением дрожжей на самих кормах. Для начала дрожжевания необходимо приготовить первичную закваску, составляющую ¹/₅ количества предназначенных к расходованию кормов. Например: на 100 кг корма для приготовления закваски берут 20 кг корма; из них 10 кг смешивают с тёплой водой до консистенции густой болтушки; к ней добавляют 0,5 кг прессованных Д., разведённых в тепловатой воде. Затем болтушку выдерживают при частом помешивании 6 час. После этого добавляют остальные 10 кг корма, снова приготовляют густую болтушку и выдерживают ещё 6 час., часто перемешивая. Так. обр., после 12 час. закваска готова. К закваске прибавляют 50 кг корма и такое количество тёплой воды, чтобы получилась густая болтушка. После этого корм выдерживают 6 час, часто перемешивая его. Через 6 час добавляют ещё 50 кг корма и столько тёплой воды, чтобы получилась каша ср. густоты. Перемешивая корм 2 - 3 раза, выдерживают его ещё в течение 6 час. и сейчас же скармливают. При дрожжевании кормов происходит потеря сухого вещества в сочных кормах до 25% и в концентратах до 10%. Разработан также метод дрожжевания кормов для птицы, успешно применяемый в практике. Для дрожжевания 100 кг сухих кормов разводят 1 кг пекарских Д. в 8 - 10 л тёплой воды (темп-ры не выше 40°) до образования дрожжевого молока. Последнее вливают в 140 - 190 л тёплой воды и тщательно перемешивают, после чего добавляют 100 кг корма, с к-рым создаётся однородная на вид масса, выдерживаемая 6 - 9 час. при тщательном перемешивании не менее 2 раз в час. После этого корм должен сейчас же скармливаться.

Пищевыми Д. служит, гл. обр., вышеуказанная культура Д. - Monilia murmanica, легко накапливающая в своей протоплазме большое количество легко усвояемых белков, создаваемых ею из минерального азота (сернокислого аммония, аммиака) и утилизирующая для своего роста и размножения как пентозы, так и гексозы. В сухом веществе таких Д. содержится ок. 55% белков; поэтому их называют также "белковыми дрожжами". Их вырабатывают на тех же отходах, какие указаны для кормовых Д.

Р. Гивартовский

Литература: Гивартовский Р., Кормовые дрожжи, М.-Л., 1930; его же, Пищевые дрожжи и их применение, М.-Л., 1930; его же, Технический минимум для рабочих гидролизно-дрожжевых установок, М., 1943; Гивартовский Р. и Плевако Е., Технология дрожжевого производства, М., 1943; Костычев С., Новые точки трения в микробиологии и учении о брожениях, в кн. "Успехи биологической химии", вып. 8, Л., 1930; Левитский Б., Дрожжевание кормов, М., 1937; Мельцер И. и Малков А., Дрожжевое производство, М.-Л., 1937; Патрик Д., Дрожжевание кормов для птицы, М.-Л., 1939; Плевако Е., Инструкция по химико-бактериологическому контролю дрожжевого производства, [M.], 1943; её оке, Получение кормовых дрожжей на гидролизатах сельскохозяйственных отходов, М.-Л., 1940; Производство пищевых белковых дрожжей из непищевого сырья, М., 1943; Ситников А., Микробиология брожения, 3 изд., M.-Л., 1936; Технология брожения, под общ. ред. В. Куликова, 2 изд., М., 1932.

Источники:

1. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 1 (А - Е)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное - М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1949, с. 620