użyteczne właściwości fizjologiczne drożdży doprowadziły do ich zastosowania w dziedzinie biotechnologii. Fermentacja cukrów za pomocą drożdży jest najstarszym i największym zastosowaniem tej technologii. Wiele rodzajów drożdży jest używanych do produkcji wielu produktów spożywczych: drożdże piekarskie w produkcji chleba, drożdże piwne w fermentacji piwa, drożdże w fermentacji wina i do produkcji ksylitolu. Tak zwane czerwone drożdże ryżowe to w rzeczywistości pleśń, Monascus purpureus. Drożdże obejmują jedne z najczęściej stosowanych organizmów modelowych w genetyce i biologii komórki.,
napoje alkoholowe
napoje alkoholowe definiuje się jako napoje zawierające etanol (C2H5OH). Etanol ten jest prawie zawsze wytwarzany w drodze fermentacji-metabolizmu węglowodanów przez niektóre gatunki drożdży w warunkach beztlenowych lub o niskiej zawartości tlenu. Napoje takie jak miód pitny, wino, piwo lub destylowane napoje spirytusowe wykorzystują drożdże na pewnym etapie ich produkcji. Destylowany napój to napój zawierający etanol, który został oczyszczony przez destylację. Materiał roślinny zawierający węglowodany jest fermentowany przez drożdże, wytwarzając w procesie rozcieńczony roztwór etanolu., Alkohole takie jak whisky i rum są przygotowywane przez destylację tych rozcieńczonych roztworów etanolu. W kondensacie gromadzone są składniki inne niż etanol, w tym woda, estry i inne alkohole, które (oprócz tego dostarczanego przez dąb, w którym może być dojrzewany) odpowiadają za smak napoju.
piwo
pierścień drożdżowy używany przez szwedzkich piwowarów wiejskich w XIX wieku do przechowywania drożdży między sesjami warzenia.,
pęcherzyki dwutlenku węgla tworzące się podczas warzenia piwa
drożdże piwowarskie można klasyfikować jako „top-cropping” (lub „top-fermenting”) i „bottom-cropping” (lub „bottom-fermenting”). Drożdże topowe są tak zwane, ponieważ podczas fermentacji tworzą pianę na górze brzeczki. Przykładem drożdży top-cropping jest Saccharomyces cerevisiae, czasami nazywane „Drożdż ale”. Drożdże denne są zwykle używane do produkcji piw typu lager, choć mogą również produkować piwa typu ale., Drożdże te dobrze fermentują w niskich temperaturach. Przykładem drożdży dennych jest Saccharomyces pastorianus, dawniej znany jako S. carlsbergensis.
dekady temu taksonomowie przeklasyfikowali S. carlsbergensis (uvarum) jako członka S. cerevisiae, zauważając, że jedyną wyraźną różnicą między nimi jest metabolizm. Szczepy Lager S. cerevisiae wydzielają enzym zwany melibiazą, pozwalając im hydrolizować melibiozę, disacharyd, do bardziej fermentowalnych monosacharydów., Rozróżnienia Top-i bottom-cropping oraz cold – I warm-fermenting są w dużej mierze uogólnieniami używanymi przez laików do komunikowania się z opinią publiczną.
najczęściej spotykane drożdże piwowarskie, S. cerevisiae, to ten sam gatunek, co zwykłe drożdże piekarskie. Drożdże piwne są również bardzo bogate w niezbędne minerały i witaminy z grupy B (z wyjątkiem B12)., Drożdże piekarnicze i piwowarskie należą jednak zazwyczaj do różnych szczepów, uprawianych w celu uzyskania różnych właściwości: szczepy drożdży piekarniczych są bardziej agresywne, do ciasta węglanowego w jak najkrótszym czasie; szczepy drożdży piwowarskich działają wolniej, ale mają tendencję do wytwarzania mniej nieprzyjemnych aromatów i tolerują wyższe stężenia alkoholu (w przypadku niektórych szczepów do 22%).
Dekkera / Brettanomyces to rodzaj drożdży znany z ważnej roli w produkcji „lambic” i specjalnych kwaśnych ale, wraz z wtórnym kondycjonowaniem konkretnego belgijskiego piwa Trappist., Taksonomia rodzaju Brettanomyces była dyskutowana od wczesnego odkrycia i doczekała się wielu przeklasyfikowań na przestrzeni lat. Wczesna klasyfikacja opierała się na kilku gatunkach, które rozmnażały się aseksualnie (forma anamorpha) poprzez pączkowanie wielobiegunowe. Wkrótce potem zaobserwowano powstawanie askosporów i jako część taksonomii wprowadzono rodzaj Dekkera, który rozmnaża się płciowo (forma teleomorficzna). Obecna Taksonomia obejmuje pięć gatunków w obrębie rodzajów Dekkera / Brettanomyces., Są to anamorphs Brettanomyces bruxellensis, Brettanomyces anomalus, Brettanomyces custersianus, Brettanomyces naardenensis i Brettanomyces nanus, z teleomorfami istniejącymi dla dwóch pierwszych gatunków, Dekkera bruxellensis i Dekkera anomala. Różnica między Dekkera i Brettanomyces jest wątpliwa, z Oelofse et al. (2008) powołując się na Loureiro i Malfeito-Ferreira z 2006 roku, kiedy potwierdzili, że obecne techniki wykrywania molekularnego DNA nie odkryły żadnych różnic między Stanami anamorpha i teleomorfa. W ciągu ostatniej dekady, Brettanomyces spp., odnotowano coraz większe zastosowanie w sektorze piwowarstwa rzemieślniczego w przemyśle, przy czym garstka browarów produkowała piwa, które były przede wszystkim fermentowane czystymi kulturami Brettanomyces spp. Stało się to wynikiem eksperymentów, ponieważ istnieje bardzo mało informacji na temat możliwości fermentacji czystej kultury i związków aromatycznych wytwarzanych przez różne szczepy. Dekkera / Brettanomyces spp. były przedmiotem licznych badań prowadzonych w ciągu ostatniego stulecia, chociaż większość ostatnich badań koncentruje się na pogłębianiu wiedzy o przemyśle winiarskim., Ostatnie badania nad ośmioma szczepami Brettanomyces dostępnymi w przemyśle piwowarskim koncentrowały się na fermentacjach specyficznych dla szczepów i zidentyfikowały główne związki wytwarzane podczas czystej kultury fermentacji beztlenowej w brzeczce.
wino
drożdże są używane w produkcji wina, gdzie przekształcają obecne cukry (glukozę i fruktozę) w soku winogronowym (moszczu) do etanolu., Drożdże zwykle są już obecne na skórkach winogron. Fermentację można przeprowadzić za pomocą endogennych „dzikich drożdży” , ale ta procedura daje nieprzewidywalne wyniki, które zależą od dokładnych rodzajów gatunków drożdży. Z tego powodu do moszczu zwykle dodaje się czystą kulturę drożdży; drożdże te szybko dominują w fermentacji. Dzikie drożdże są tłumione, co zapewnia niezawodną i przewidywalną fermentację.
Większość dodanych drożdży winnych to szczepy S. cerevisiae, choć nie wszystkie szczepy tego gatunku są odpowiednie. Inne S., szczepy drożdży cerevisiae mają różne właściwości fizjologiczne i fermentacyjne, dlatego rzeczywisty szczep wybranych drożdży może mieć bezpośredni wpływ na gotowe wino. Podjęto znaczące badania nad rozwojem nowych szczepów drożdży winiarskich, które wytwarzają nietypowe profile smakowe lub zwiększoną złożoność w winach.
wzrost niektórych drożdży, takich jak Zygosaccharomyces i Brettanomyces, w winie może spowodować wady wina i późniejsze zepsucie. Brettanomyces wytwarza szereg metabolitów podczas uprawy w winie, z których niektóre są lotnymi związkami fenolowymi., Razem związki te są często określane jako „Brettanomyces character” i są często opisywane jako aromaty typu” antyseptyczne „lub” barnyard”. Brettanomyces jest znaczącym czynnikiem przyczyniającym się do wad wina w przemyśle winiarskim.
naukowcy z University of British Columbia w Kanadzie odkryli nowy szczep drożdży o obniżonej zawartości Amin. Aminy w czerwonym winie i Chardonnay produkują off-smaki i powodują bóle głowy i nadciśnienie u niektórych osób. Około 30% ludzi jest wrażliwych na aminy biogenne, takie jak histaminy.,
pieczenie
drożdże, które najczęściej są S. cerevisiae, są używane w pieczeniu jako środek zakwaszający, gdzie przekształca żywność/fermentowalne cukry obecne w cieście w gazowy dwutlenek węgla. Powoduje to, że ciasto rozszerza się lub rośnie, gdy gaz tworzy kieszenie lub pęcherzyki., Po upieczeniu ciasta drożdże umiera, a kieszenie powietrzne „ustawiają się”, nadając wypiekanemu produktowi miękką i gąbczastą konsystencję. Stosowanie ziemniaków, wody z wrzących ziemniaków, jaj lub cukru w cieście chlebowym przyspiesza wzrost drożdży. Większość drożdży używanych do pieczenia należy do tego samego gatunku, co w fermentacji alkoholowej. Ponadto Saccharomyces exiguus (znany również jako S. minor), dzikie drożdże znalezione na roślinach, owocach i ziarnach, są czasami używane do pieczenia. W wypieku chleba drożdże początkowo oddychają tlenowo, wytwarzając dwutlenek węgla i wodę., Gdy tlen jest wyczerpany, rozpoczyna się fermentacja, produkując etanol jako produkt odpadowy; jednak to odparowuje podczas pieczenia.
blok sprężonych świeżych drożdży
nie wiadomo, kiedy drożdże zostały po raz pierwszy użyte do pieczenia chleba. Pierwsze wzmianki o tym zastosowaniu pochodzą ze starożytnego Egiptu. Naukowcy spekulują, że mieszanka mąki i wody pozostawała dłużej niż zwykle w ciepły dzień, a drożdże występujące w naturalnych zanieczyszczeniach mąki powodowały, że fermentowała przed pieczeniem., Powstały chleb byłby lżejszy i smaczniejszy niż zwykłe płaskie, twarde ciasto.
aktywne suszone drożdże, granulowana forma, w której drożdże są sprzedawane komercyjnie
obecnie istnieje kilka sprzedawców drożdży piekarskich; jednym z wcześniejszych osiągnięć w Ameryce Północnej są drożdże Fleischmanna z 1868 roku. Podczas II wojny światowej firma Fleischmann opracowała granulowane aktywne suche drożdże, które nie wymagały chłodzenia, miały dłuższy okres przydatności do spożycia niż świeże drożdże i rosły dwa razy szybciej., Drożdże piekarskie sprzedawane są również jako świeże drożdże sprasowane w kwadratowe „ciasto”. Ta forma szybko ginie, więc musi być używana wkrótce po produkcji. Słaby roztwór wody i cukru może być użyty do określenia, czy drożdże wygasły. W roztworze aktywne drożdże spienią się i pęcznieją podczas fermentacji cukru na etanol i dwutlenek węgla. Niektóre przepisy odnoszą się do tego jako proofing drożdży, ponieważ „dowodzi” (testuje) żywotność drożdży przed dodaniem innych składników. Gdy używa się przystawki na zakwasie, zamiast cukru dodaje się mąkę i wodę; jest to określane jako proofing biszkopt.,
gdy do wypieku chleba używa się drożdży, miesza się je z mąką, solą i ciepłą wodą lub mlekiem. Ciasto jest ugniatane, aż będzie gładkie, a następnie pozostawione do wyrośnięcia, czasami aż podwoi rozmiar. Ciasto jest następnie uformowane w bochenki. Niektóre ciasta chlebowe są odrzucane po jednym wzroście i pozostawione do ponownego wzrostu (nazywa się to sprawdzaniem ciasta), a następnie pieczone. Dłuższy czas wzrostu daje lepszy smak, ale drożdże mogą nie podnieść chleba w końcowych etapach, jeśli zostanie na początku zbyt długo.,
bioremediacja
niektóre drożdże mogą znaleźć potencjalne zastosowanie w dziedzinie bioremediacji. Jeden z takich drożdży, Yarrowia lipolytica, jest znany z degradacji oleju palmowego ścieki młyn, TNT (materiał wybuchowy) i inne węglowodory, takie jak alkany, kwasy tłuszczowe, tłuszcze i oleje. Może również tolerować wysokie stężenia soli i metali ciężkich i jest badany pod kątem jego potencjału jako biosorbentu metali ciężkich. Saccharomyces cerevisiae ma potencjał bioremediacji toksycznych zanieczyszczeń, takich jak arsen z ścieków przemysłowych., Posągi z brązu są znane z degradacji niektórych gatunków drożdży. Różne drożdże z brazylijskich kopalń złota bioakumulują wolne i skompleksowane jony srebra.
przemysłowa produkcja etanolu
zdolność drożdży do przekształcania cukru w Etanol została wykorzystana przez przemysł biotechnologiczny do produkcji paliwa etanolowego. Proces rozpoczyna się od mielenia surowca, takiego jak trzcina cukrowa, kukurydza polowa lub inne ziarna zbóż, a następnie dodawania rozcieńczonego kwasu siarkowego lub enzymów alfa-amylazy grzybowej, w celu rozbicia skrobi na cukry złożone., Następnie dodaje się glukoamylazę w celu rozbicia cukrów złożonych na cukry proste. Następnie dodaje się drożdże w celu przekształcenia cukrów prostych w etanol, który jest następnie destylowany w celu uzyskania etanolu o czystości do 96%.
drożdże Saccharomyces zostały genetycznie zmodyfikowane w celu fermentacji ksylozy, jednego z głównych fermentowalnych cukrów obecnych w biomasach celulozowych, takich jak pozostałości rolnicze, odpady papieru i wióry drzewne., Taki rozwój oznacza, że etanol może być efektywnie wytwarzany z tańszych surowców, dzięki czemu celulozowe paliwo etanolowe jest bardziej konkurencyjną cenowo alternatywą dla paliw benzynowych.,
napoje bezalkoholowe
drożdże i bakterie w kombucha w 400×
liczba słodkich napojów gazowanych może być wytwarzana tymi samymi metodami, co piwo, z wyjątkiem fermentacji zatrzymuje się wcześniej, produkując dwutlenek węgla, ale tylko śladowe ilości alkoholu, pozostawiając znaczną ilość cukru resztkowego w napoju.,
- piwo korzenne, pierwotnie produkowane przez rdzennych Amerykanów, skomercjalizowane w Stanach Zjednoczonych przez Charlesa Elmera i szczególnie popularne podczas prohibicji
- Kvass, sfermentowany napój z żyta, popularny w Europie Wschodniej. Ma rozpoznawalną, ale niską zawartość alkoholu.
- Kombucha, sfermentowana herbata słodzona. W jego preparacie stosuje się drożdże w symbiozie z bakteriami kwasu octowego. Gatunki drożdży występujących w herbacie mogą się różnić i mogą obejmować: Brettanomyces bruxellensis, Candida stellata, Schizosaccharomyces pombe, Torulaspora delbrueckii i Zygosaccharomyces bailii., Popularna również w Europie Wschodniej i niektórych byłych republikach radzieckich pod nazwą chajnyj grib (rosyjski: Чайный гриб), co oznacza „herbaciany grzyb”.
- Kefir i kumis są wytwarzane przez fermentację mleka z drożdży i bakterii.
- Mauby (hiszp. mabí), wytwarzany przez fermentację cukru z dzikimi drożdżami naturalnie występującymi na korze drzewa colubrina elliptica, popularnego na Karaibach
suplementy diety
drożdże są używane w suplementach diety, zwłaszcza tych sprzedawanych weganom. Jest często określany jako „drożdże odżywcze”, gdy jest sprzedawany jako suplement diety. Drożdże odżywcze to drożdże dezaktywowane, Zwykle S. cerevisiae., Jest naturalnie niski w tłuszczu i sodu, a także doskonałe źródło białka i witamin, zwłaszcza większość witamin z grupy B (choć nie zawiera dużo witaminy B12 bez fortyfikacji), a także inne minerały i kofaktory niezbędne do wzrostu. Niektóre marki drożdży odżywczych, choć nie wszystkie, są wzmacniane witaminą B12, która jest wytwarzana oddzielnie przez bakterie.
w 1920 roku firma drożdżowa Fleischmann zaczęła promować ciasta drożdżowe w kampanii „drożdże dla zdrowia”. Początkowo podkreślali drożdże jako źródło witamin, dobre dla skóry i trawienia., Ich późniejsza Reklama domagała się znacznie szerszego zakresu korzyści zdrowotnych i została ocenzurowana jako wprowadzająca w błąd przez Federalną Komisję Handlu. Moda na ciasta drożdżowe trwała do końca lat 30.
drożdże odżywcze mają orzechowy, serowy smak i są często używane jako składnik substytutów sera. Innym popularnym zastosowaniem jest jako polewa do popcornu. Może być również stosowany w puree i smażone ziemniaki, a także w jajecznicy. Występuje w postaci płatków lub jako żółty proszek o konsystencji zbliżonej do mączki kukurydzianej. W Australii jest czasami sprzedawany jako „pikantne płatki drożdżowe”., Chociaż ” drożdże odżywcze „zazwyczaj odnoszą się do produktów komercyjnych, niewłaściwie karmione więźniowie używali” domowych ” drożdży, aby zapobiec niedoborowi witamin.
probiotyki
niektóre suplementy probiotyczne wykorzystują drożdże S. boulardii do utrzymania i przywrócenia naturalnej flory w przewodzie pokarmowym. S. boulardii wykazano, aby zmniejszyć objawy ostrej biegunki, zmniejszyć ryzyko zakażenia przez Clostridium difficile (często identyfikowane po prostu jako C. difficile lub C., diff), zmniejszenie wypróżnień u pacjentów z IBS, którzy dominują w biegunkach, oraz zmniejszenie częstości występowania biegunek związanych z antybiotykiem, podróżnikiem i HIV/AIDS.
hobby akwarystyczne
drożdże są często używane przez hobbystów akwarystycznych do generowania dwutlenku węgla (CO2) do odżywiania roślin w sadzonych akwariach. Poziomy CO2 z drożdży są trudniejsze do regulacji niż te z systemów ciśnieniowych CO2. Jednak niski koszt drożdży sprawia, że jest to powszechnie stosowana alternatywa.,
ekstrakt drożdżowy
ekstrakt z drożdży to potoczna nazwa różnych form przetworzonych produktów drożdżowych, które są stosowane jako dodatki do żywności lub aromaty. Są one często stosowane w taki sam sposób, jak glutaminian sodu (MSG) i, podobnie jak MSG, często zawierają wolny kwas glutaminowy., Ogólna metoda wytwarzania ekstraktu drożdżowego dla produktów spożywczych, takich jak Vegemite i Marmite na skalę komercyjną polega na dodaniu soli do zawiesiny drożdży, dzięki czemu roztwór jest hipertoniczny, co prowadzi do wysuszenia komórek. Powoduje to autolizę, w której enzymy trawienne drożdży rozkładają własne białka na prostsze związki, proces samozniszczenia. Umierające komórki drożdży są następnie podgrzewane, aby zakończyć ich rozpad, po czym łupiny (drożdże o grubych ścianach komórkowych, które dałyby słabą teksturę) są oddzielane., Autolizaty drożdży są stosowane w Vegemite i Promite (Australia); Marmite (Wielka Brytania); niespokrewniony Marmite (Nowa Zelandia); Vitam-R (Niemcy); i Cenovis (Szwajcaria).
badania naukowe
Diagram przedstawiający komórkę drożdży
kilka drożdży, w szczególności S. cerevisiae i S., pombe był szeroko stosowany w genetyce i biologii komórki, głównie dlatego, że są prostymi komórkami eukariotycznymi, służącymi jako model dla wszystkich eukariotów, w tym ludzi, do badania podstawowych procesów komórkowych, takich jak cykl komórkowy, replikacja DNA, rekombinacja, podział komórek i metabolizm. Ponadto drożdże są łatwo manipulowane i hodowane w laboratorium, co pozwoliło na rozwój potężnych standardowych technik, takich jak drożdże dwu hybrydowe, syntetyczna analiza macierzy genetycznej i analiza tetrad., Wiele białek ważnych w ludzkiej biologii zostało po raz pierwszy odkrytych przez badanie ich homologów w drożdżach; białka te obejmują białka cyklu komórkowego, białka sygnałowe i enzymy Przetwarzające białka.
24 kwietnia 1996 roku ogłoszono, że S. cerevisiae jest pierwszym eukariotem, którego Genom składa się z 12 milionów par zasad, w pełni zsekwencjonowanych w ramach projektu Genome. W tym czasie był to najbardziej złożony organizm, który miał zsekwencjonowany pełny Genom, a praca trwała siedem lat i zaangażowanie ponad 100 laboratoriów do wykonania., Drugim gatunkiem drożdży, którego Genom zsekwencjonowano, był Schizosaccharomyces pombe, który ukończono w 2002 roku. Był to szósty Genom eukariotyczny zsekwencjonowany i składa się z 13,8 miliona par zasad. W 2014 roku ponad 50 gatunków drożdży zostało zsekwencjonowanych i opublikowanych.
genomowa i funkcjonalna adnotacja genowa dwóch głównych modeli drożdży jest dostępna za pośrednictwem baz danych ich organizmów modelowych: SGD I PomBase.,
genetycznie modyfikowane biofactories
różne gatunki drożdży zostały genetycznie zmodyfikowane, aby skutecznie produkować różne leki, technika zwana inżynierią metaboliczną. S. cerevisiae jest łatwy do inżynierii genetycznej; jego fizjologia, metabolizm i genetyka są dobrze znane i nadaje się do stosowania w trudnych warunkach przemysłowych. Wiele różnych substancji chemicznych w różnych klasach mogą być produkowane przez inżynierii drożdży, w tym fenoli, izoprenoidy, alkaloidy i poliketydy. Około 20% biofarmaceutyków jest produkowanych w S., cerevisiae, w tym insuliny, szczepionek przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby i albumin ludzkiej surowicy.