Kvasinky

užitečné fyziologické vlastnosti kvasinek vedly k jejich použití v oblasti biotechnologie. Fermentace cukrů kvasinkami je nejstarší a největší aplikací této technologie. Mnoho druhů kvasinek se používá k výrobě mnoha potravin: pekařské kvasnice při výrobě chleba, pivovarské kvasnice při fermentaci piva a kvasnice při fermentaci vína a při výrobě xylitolu. Takzvané červené rýžové kvasnice jsou ve skutečnosti plísní, Monascus purpureus. Kvasinky zahrnují některé z nejpoužívanějších modelových organismů pro genetiku a buněčnou biologii.,

Alkoholické nápoje

Alkoholické nápoje jsou definovány jako nápoje, které obsahují ethanol (C2H5OH). Tento ethanol je téměř vždy produkován fermentací-metabolismem sacharidů určitými druhy kvasinek za anaerobních nebo nízko-kyslíkových podmínek. Nápoje, jako je medovina, víno, pivo nebo destilované lihoviny, používají kvasnice v určité fázi jejich výroby. Destilovaný nápoj je nápoj obsahující ethanol, který byl čištěn destilací. Rostlinný materiál obsahující sacharidy je fermentován kvasinkami a v procesu produkuje zředěný roztok ethanolu., Lihoviny, jako je whisky a rum, se připravují destilací těchto zředěných roztoků ethanolu. Komponenty jiných než ethanol jsou shromažďovány v kondenzátu, včetně vody, estery, a další alkoholy, které (kromě toho, že je stanoveno dubu, ve kterých mohou být starší) účet pro chuť nápoje.

Pivo

Pivovarských kvasinek mohou být klasifikovány jako „top-oříznutí“ (nebo „top-kvasí“) a „bottom-oříznutí“ (nebo „spodní kvašení“). Top-oříznutí kvasinek jsou tak zvané, protože tvoří pěnu v horní části mladiny během fermentace. Příkladem špičkového oříznutí kvasinek je Saccharomyces cerevisiae, někdy nazývaný „pivo kvasnice“. Kvasinky se obvykle používají k výrobě piva ležáckého typu, i když mohou také vyrábět piva typu ale., Tyto kvasinky dobře kvasí při nízkých teplotách. Příkladem kvasinek se spodním okrajem je Saccharomyces pastorianus, dříve známý jako s.carlsbergensis.

před několika desítkami let, taxonomové reklasifikovány. S. carlsbergensis (uvarum) jako člen S. cerevisiae, a upozorňuje, že jediný výraznější rozdíl mezi oběma je metabolické. Ležák kmenů S. cerevisiae vylučují enzym zvaný melibiase, což jim umožňuje hydrolyzovat melibiose, disacharid, do více zkvasitelné monosacharidy., Horní a dolní oříznutí a studené a teplé fermentační rozdíly jsou do značné míry zobecnění používané laiky pro komunikaci s širokou veřejností.

nejčastější top-oříznutí pivovarské kvasnice, s. cerevisiae, je stejný druh jako běžné pečení kvasnic. Pivovarské kvasnice jsou také velmi bohaté na esenciální minerály a vitamíny B (kromě B12)., Nicméně, pečení a vaření kvasinky obvykle patří do různých kmenů, pěstuje se pro různé vlastnosti: pekařské droždí kmeny jsou více agresivní, uhličitan těsto v co nejkratším možném čase; pivovarské kvasnice kmeny působí pomaleji, ale mají tendenci produkovat méně off-chutí a tolerovat vyšší koncentrace alkoholu (s některými kmeny, až 22%).

Dekkera/Brettanomyces je rod kvasinek známý pro svou důležitou roli v produkci ‚lambic a speciální kyselé aleš, spolu se sekundární klimatizace konkrétní Belgického Trapistického piva., Taxonomie rodu Brettanomyces byla diskutována od svého raného objevu a v průběhu let zaznamenala mnoho reklasifikací. Časná klasifikace byla založena na několika druzích, které se rozmnožovaly asexuálně (anamorfní forma) multipolárním pučením. Krátce poté byla pozorována tvorba ascosporů a Rod Dekkera, který se reprodukuje sexuálně (teleomorfní forma), byl zaveden jako součást taxonomie. Současná taxonomie zahrnuje pět druhů v rodech Dekkera / Brettanomyces., Ty jsou anamorphs Brettanomyces bruxellensis, Brettanomyces anomalus, Brettanomyces custersianus, Brettanomyces naardenensis, a Brettanomyces nanus, s teleomorphs stávající pro první dva druhy, Dekkera bruxellensis a Dekkera anomala. Rozdíl mezi Dekkera a Brettanomyces je diskutabilní, s Oelofse et al. (2008) s odkazem Loureiro a Malfeito-Ferreira z roku 2006, kdy se potvrdilo, že současná molekulární DNA detekční techniky odhalili žádný rozdíl mezi anamorph a teleomorph státy. Za posledních deset let, Brettanomyces spp., viděli rostoucí použití v řemesel-pivovarnictví sektoru průmyslu, s hrstkou pivovary, které vyrábí pivo, které byly primárně fermentované čisté kultury Brettanomyces spp. K tomu došlo z experimentování, protože existuje jen velmi málo informací o fermentačních schopnostech čisté kultury a aromatických sloučeninách produkovaných různými kmeny. Dekkera / Brettanomyces spp. byly předmětem mnoha studií provedených v minulém století, ačkoli většina nedávného výzkumu se zaměřila na posílení znalostí vinařského průmyslu., Nedávný výzkum osmi kmenů Brettanomyces dostupných v pivovarském průmyslu se zaměřil na fermentaci specifické pro kmen a identifikoval hlavní sloučeniny produkované během anaerobní fermentace v mladině čisté kultury.

Víno

Kvasnice se používá ve vinařství, kde se převádí cukry přítomné (glukóza a fruktóza) v hroznové šťávy (musí) do ethanolu., Kvasinky jsou obvykle již přítomny na hroznových kůžích. Fermentace může být provedena s tímto endogenním „divokým kvasinkem“, ale tento postup dává nepředvídatelné výsledky, které závisí na přesných typech přítomných druhů kvasinek. Z tohoto důvodu se k moštu obvykle přidává čistá kvasinková kultura; toto kvasnice rychle dominuje fermentaci. Divoké kvasinky jsou potlačeny, což zajišťuje spolehlivou a předvídatelnou fermentaci.

většina přidaných kvasinek vína jsou kmeny s. cerevisiae, i když ne všechny kmeny tohoto druhu jsou vhodné. Jiný S., kvasinkové kmeny cerevisiae mají odlišné fyziologické a fermentační vlastnosti, proto skutečný kmen vybraných kvasinek může mít přímý dopad na hotové víno. Byl proveden významný výzkum vývoje nových vinařských kvasnicových kmenů, které produkují atypické chuťové profily nebo zvyšují složitost vín.

růst některých kvasinek, jako jsou Zygosacharomyces a Brettanomyces, ve víně může mít za následek poruchy vína a následné znehodnocení. Brettanomyces produkuje řadu metabolitů při pěstování ve víně, z nichž některé jsou těkavé fenolické sloučeniny., Společně jsou tyto sloučeniny často označovány jako“ Brettanomyces charakter „a jsou často popisovány jako“ antiseptické „nebo“ barnyard “ Typ aroma. Brettanomyces je významným přispěvatelem k poruchám vína ve vinařském průmyslu.

vědci z University of British Columbia v Kanadě našli nový kmen kvasinek, který snížil aminy. Aminy v červeném víně a Chardonnay produkují mimo příchutě a u některých lidí způsobují bolesti hlavy a hypertenzi. Asi 30% lidí je citlivých na biogenní aminy, jako jsou histaminy.,

pečení

Kvasnice, nejběžnější z nich je S. cerevisiae, je používán v pečení jako kypřící prostředek, kde se převádí jídlo/zkvasitelné cukry přítomné v těstě do plynu oxidu uhličitého. To způsobuje, že se těsto rozšiřuje nebo stoupá, protože plyn tvoří kapsy nebo bubliny., Když je těsto pečené, kvasnice umírají a vzduchové kapsy „nastavují“, což dává pečenému produktu měkkou a houbovitou strukturu. Použití brambor, vody z vaření brambor, vajec nebo cukru v chlebovém těstě urychluje růst kvasinek. Většina kvasinek používaných při pečení je stejného druhu, který je běžný při alkoholové fermentaci. Kromě toho se k pečení příležitostně používá Saccharomyces exiguus (také známý jako s.minor), divoké kvasnice na rostlinách, ovoci a zrnech. Při výrobě chleba kvasnice zpočátku aerobně dýchají a produkují oxid uhličitý a vodu., Když je kyslík vyčerpán, začíná fermentace a produkuje ethanol jako odpadní produkt; to se však během pečení odpařuje.

To není známo, kdy kvasinky byl poprvé použit k pečení chleba. První záznamy, které ukazují toto použití, pocházely ze starověkého Egypta. Vědci spekulují, směs mouky jídlo a voda byla ponechána déle, než je obvyklé na teplý den, a kvasinky, které se vyskytují v přírodních kontaminantů z mouky způsobil to kvasit před pečením., Výsledný chléb by byl lehčí a chutnější než normální plochý tvrdý dort.

Dnes, existuje několik prodejců, z pekařského droždí; jeden z dosavadního vývoje v Severní Americe je Fleischmann Kvasnice, v roce 1868. Během druhé světové války vyvinul Fleischmann granulované aktivní suché kvasnice, které nevyžadovaly chlazení, měly delší trvanlivost než čerstvé kvasnice a dvakrát rychleji rostly., Pekařské droždí se také prodává jako čerstvé kvasnice stlačené do čtvercového „dortu“. Tato forma rychle zahyne, takže musí být použita brzy po výrobě. Slabý roztok vody a cukru lze použít k určení, zda kvasnice vypršela. V roztoku budou aktivní kvasnice pěnit a bublat, protože fermentuje cukr na ethanol a oxid uhličitý. Některé recepty to označují jako důkaz kvasinek, protože „dokazuje“ (testuje) životaschopnost kvasinek před přidáním dalších složek. Při použití kváskového startéru se místo cukru přidá mouka a voda; to se označuje jako důkaz houby.,

když se kvasnice používají k výrobě chleba, smíchají se s moukou, solí a teplou vodou nebo mlékem. Těsto se hněte, dokud není hladké,a pak se nechá zvednout, někdy až se zdvojnásobí. Těsto se pak tvaruje do bochníků. Některé chlebové těsta jsou zaklepány zpět po jednom vzestupu a ponechány znovu stoupat (to se nazývá těsto) a pak pečené. Delší doba růstu dává lepší chuť, ale kvasnice mohou selhat při zvyšování chleba v závěrečných fázích, pokud je zpočátku ponechána příliš dlouho.,

bioremediace

některé kvasinky mohou najít potenciální uplatnění v oblasti bioremediace. Je známo, že jedno takové kvasnice, Yarrowia lipolytica, degraduje odpadní vodu z palmového oleje, TNT (výbušný materiál) a další uhlovodíky, jako jsou alkany, mastné kyseliny, tuky a oleje. Může také tolerovat vysoké koncentrace soli a těžkých kovů a je zkoumán pro svůj potenciál jako biosorbent těžkých kovů. Saccharomyces cerevisiae má potenciál bioremediovat toxické znečišťující látky, jako je arsen z průmyslového odtoku., O bronzových sochách je známo, že jsou degradovány určitými druhy kvasinek. Různé kvasinky z brazilských zlatých dolů bioakumulují volné a složité ionty stříbra.

Průmyslové výroby etanolu

schopnost kvasinky převést cukru na ethanol byla využita biotechnologického průmyslu k výrobě etanolu paliva. Proces začíná mletím suroviny, jako je cukrová třtina, polní kukuřice nebo jiná obilná zrna, a poté přidáním zředěné kyseliny sírové nebo enzymů houbové alfa amylázy, aby se škroby rozpadly na složité cukry., Poté se přidá glukoamyláza, která rozdělí složité cukry na jednoduché cukry. Poté se přidají kvasinky k přeměně jednoduchých cukrů na ethanol, který se pak destiluje, aby se získal ethanol až do čistoty 96%.

Saccharomyces kvasinky byly geneticky upravené, aby kvasit xylózy, jeden z hlavních zkvasitelné cukry přítomné v celulózových biomasy, jako je zemědělství zbytky, papír odpadů a dřevní štěpky., Takový vývoj znamená, že etanol může být efektivně vyrobeny z více levných vstupních surovin, výrobu celulózových etanolu více konkurenceschopné ceny alternativu k benzínu paliva.,

Nealkoholické nápoje

řada sladké sycené nápoje mohou být vyrobeny stejnými metodami jako pivo, s výjimkou kvašení zastaveno dříve, produkující oxid uhličitý, ale jen stopové množství alkoholu, takže významné množství zbytkového cukru v nápoji.,

• Root pivo, původně Rodilí Američané, na trh ve Spojených Státech Charles Elmer Najímá a obzvláště populární během Prohibice
• Kvas, fermentovaný nápoj vyrobený z žitného, populární ve Východní Evropě. Má rozpoznatelný, ale nízký obsah alkoholu.
• Kombucha, fermentovaný slazený čaj. Kvasinky v symbióze s bakteriemi kyseliny octové se používají při přípravě. Druhů kvasinek nalezených v čaj se může lišit, a mohou zahrnovat: Brettanomyces bruxellensis, Candida vůbec, Schizosaccharomyces pombe, Torulaspora delbrueckii a Zygosaccharomyces bailii., Také populární ve Východní Evropě a některých bývalých Sovětských republik pod názvem chajnyj grib (rusky: Чайный гриб), což znamená „čaj houba“.
• kefír a kumis se vyrábějí fermentací mléka kvasinkami a bakteriemi.
• Mauby (španělsky: mabí), vyrobený fermentací cukru s divoké kvasinky jsou přirozeně přítomny na kůře Colubrina elliptica strom, populární v Karibiku,

Nutriční doplňky

kvasinky se používají v doplňcích výživy, zejména těch, které jsou prodávány veganům. To je často označováno jako „nutriční kvasnice“, když se prodává jako doplněk stravy. Nutriční kvasinky jsou deaktivované kvasnice, obvykle s. cerevisiae., To je přirozeně nízký obsah tuku a sodíku, stejně jako vynikající zdroj proteinů a vitamínů, zejména nejvíce B-komplex vitamínů (i když neobsahuje mnoho vitaminu B12 bez opevnění), stejně jako jiné minerály a kofaktory potřebné pro růst. Některé značky nutričních kvasinek, i když ne všechny, jsou obohaceny vitamínem B12, který je produkován odděleně bakteriemi.

v roce 1920 začala společnost kvasnic Fleischmann propagovat kvasnicové koláče v kampani „kvasnice pro zdraví“. Zpočátku zdůrazňovali kvasinky jako zdroj vitamínů, dobré pro pokožku a trávení., Jejich pozdější reklama si vyžádala mnohem širší škálu zdravotních výhod a Federální obchodní komise byla odsouzena jako zavádějící. Móda pro kvasinkových koláče trvala až do pozdních 1930s.

Nutriční kvasnice má ořechovou, sýrovou chuť a je často používán jako přísada v sýrové náhražky. Další populární použití je jako poleva pro popcorn. Může být také použit v bramborové kaši a smažených bramborách, stejně jako v míchaných vejcích. Dodává se ve formě vloček nebo jako žlutý prášek podobný struktuře jako kukuřičná mouka. V Austrálii se někdy prodává jako „slané kvasnicové vločky“., Ačkoli “ nutriční kvasinky „se obvykle týkají komerčních produktů, nedostatečně krmené vězni používají“ domácí “ kvasinky k prevenci nedostatku vitamínů.

probiotika

některé probiotické doplňky používají kvasinky s. boulardii k udržení a obnově přirozené flóry v gastrointestinálním traktu. Bylo prokázáno, že s. boulardii snižuje příznaky akutního průjmu, snižuje pravděpodobnost infekce Clostridium difficile (často identifikováno jednoduše jako C. difficile nebo C., diff), snížit pohyby střev u pacientů s průjmem-převládajících IBS a snížit výskyt průjmů souvisejících s antibiotiky, cestujícími a HIV/AIDS.

Akvarijní hobby

kvasinky jsou často používány akvaristickými fandy k výrobě oxidu uhličitého (CO2) k výživě rostlin v vysazených akváriích. Hladiny CO2 z kvasinek je obtížnější regulovat než hladiny tlakových CO2 systémů. Nicméně nízké náklady na kvasnice z něj činí široce používanou alternativu.,

kvasničný extrakt

extrakt z Kvasnic je společný název pro různé formy zpracované výrobky z kvasnic, které se používají jako potravinářské přídatné látky nebo chutí. Často se používají stejným způsobem, jakým se používá glutamát sodný (MSG), a stejně jako MSG často obsahují volnou kyselinu glutamovou., Obecná metoda pro výrobu kvasničného extraktu potravinářských výrobků, jako Vegemite a Marmite v komerčním měřítku, je přidat sůl, aby se suspenze kvasinek, což je roztok hypertonický, což vede k „buňky“ zvrásnění nahoru. To vyvolává autolýzu, kde trávicí enzymy kvasinek rozbíjejí své vlastní proteiny na jednodušší sloučeniny, proces sebedestrukce. Umírající kvasinkové buňky se pak zahřívají, aby dokončily jejich rozklad, po kterém se oddělí plevy (kvasnice se silnými buněčnými stěnami, které by daly špatnou strukturu)., Droždí autolysates jsou používány v Vegemite a Promite (Austrálie); Marmite (Spojené Království); nesouvisí Marmite (Nový Zéland); Pří-R (Německo); a Cenovis (Švýcarsko).

Vědecký výzkum

Několik kvasinek, zejména S. cerevisiae a S., pombe, byl široce používán v genetice a buněčné biologie, a to především proto, že jsou jednoduché eukaryotické buňky, které slouží jako model pro všechny eukaryot, včetně člověka, pro studium základních buněčných procesů jako buněčného cyklu, replikace DNA, rekombinace, buněčné dělení a látkovou výměnu. Také, kvasinky jsou snadno manipulovat a kultivovány v laboratoři, která umožnila, že pro rozvoj silné standardní techniky, jako jsou kvasinky two-hybrid, syntetické genetické array analýzy a tetrádová analýza., Mnoho proteinů důležitých v biologii člověka byly poprvé objeveny studiem jejich homology v kvasinkách; tyto proteiny patří proteinů buněčného cyklu, signální proteiny, bílkoviny-zpracování enzymy.

Na 24. dubna 1996, S. cerevisiae bylo také oznámeno, že první eukaryota mít jeho genom, sestávající z 12 milionů párů bází, plně sekvenován jako součást Genome Project. V té době to byl nejsložitější organismus, který měl sekvenovaný celý genom, a práce sedm let a zapojení více než 100 laboratoří k dosažení., Druhým kvasinkovým druhem, který měl sekvenci genomu, byl Schizosacharomyces pombe, který byl dokončen v roce 2002. Byl to šestý eukaryotický genom sekvenovaný a skládá se z 13, 8 milionu párů bází. Od roku 2014 bylo přes 50 druhů kvasinek sekvenováno a publikováno.

genomická a funkční genová anotace dvou hlavních kvasinkových modelů je přístupná prostřednictvím příslušných modelových databází organismu: SGD a PomBase.,

Geneticky modifikované biofactories

Různé druhy kvasinek byly geneticky navržen tak, aby efektivně vyrábět různé léky, techniku zvanou metabolické inženýrství. S. cerevisiae je snadné geneticky inženýr; jeho fyziologie, metabolismus a genetika jsou dobře známé, a je vhodný pro použití v drsných průmyslových podmínkách. Široká škála chemických látek v různých třídách může být produkován umělých kvasinek, včetně fenoly, isoprenoids, alkaloidy, a polyketidů. Asi 20% biofarmak se vyrábí v S., cerevisiae, včetně inzulínu, vakcín proti hepatitidě a lidského sérového albuminu.