Потребность дрожжей в питательных веществах

О потребности дрожжей в питательных веществах судят по их химическому составу, который зависит отпитательной среды, усло­вий культивирования дрожжей и их физиологических особенно­стей. Средний элементарный состав дрожжевых клеток (в %): уг­лерод 47, водород 6,5, кислород 31, азот 7,5—10, фосфор 1,6—3,5. Содержание других элементов незначительно: кальция 0,3—0,8%, калия 1,5—2,5, магния 0,1—0,4, натрия 6,06—0,2, серы 0,2%. В дрожжах найдены микроэлементы (в мг/кг): железо 90—350, медь 20—135, цинк 100—160, молибден 15—65.

Дрожжи в отпрессованном виде содержат 68—76% воды и 32— 24% сухого вещества. Внутриклеточной влаги в зависимости от состояния коллоидов дрожжевой клетки содержится 46—53% и межклеточной — 22—27%. При изменении общей влажности дрожжей меняется соотношение между количеством внутриклеточной и меж­клеточной влаги. Удаление 85% воды из дрожжей при температуре не выше 50°С почти не влияет на их жизнеспособность.

Сухие вещества дрожжей включают 23—28% органических веществ и 5—7% золы. Органические вещества состоят из 13—14% белка, 6—8% гликогена, 1,8—2% целлюлозы и 0,5—2% жира.

Белок. Дрожжи содержат в среднем 50% «сырого» белка в пе­ресчете на сухие вещества и около 45% истинного белка. В состав, сырого белка входят все соединения азота, к которым относятся производные нуклеиновых кислот — пуриновые и пиримидиновые основания, азот свободных аминокислот.

Гликоген. При отсутствии питательных веществ в среде гликоген превращается в спирт и диоксид углерода.

Трегалоза. Наряду с гликогеном содержится трегалоза — очень мобильный резервный углевод, обусловливающий стойкость хлебопекарных дрожжей. Содержание трегалозы возрастает с уменьше­нием азота и при рН ниже 4,5.

Жир. В состав жира входят в основном олеиновая, линолиновая и пальмитиновая кислоты. Он содержит 30—40% фосфатидов.

Зола. Зола состоит из следующих основных окислов (в %) Р₂0₅ — 25—60, К₂0 — 23—40, СаО — 1—8, MgO — 4—6, Na₂0 0,5—2, S0₃ — 0,5—6, Si0₂ — 1—2, Fe₂0₃ — 0,05—0,7.

Фосфор. Фосфор содержится преимущественное виде органических и неорганических орто-, пиро- и метафосфатов. Они входя в состав молекул нуклеиновых кислот, фосфолипидов и коферментов типа аденозинфосфата и тиамина. Так, ядерное вещество клетки (нуклеопротеиды) содержит фосфор в виде ортофосфата. В вид ортофосфата фосфор входит также в состав флавиновых фермерментов; в виде пирофосфата — во многие коферменты (кодегидразы Ko₁ и Ко₁₁, карбоксилазы). В виде различных соединений фосфор принимает важное участие в энергетических процессах клетки.

Сера. Сера входит в состав очень важных соединений — аминокислот (цистеин, цистин, метионин и глютатион) и витаминов (биотин, аневрин). В ферментах сера находится в виде сульфидных и тиоловых групп.

Железо. Железо содержится в цитохромах, цитохром-оксидазе пероксидазе, каталазе и других ферментах, участвующих в процессе дыхания. Оно участвует в работе других ферментов (зимогеназа, пирофосфатаза).

Магний. Магний активирует действие многих фосфатаз и энолазы. Ионы магния влияют на сохранение активности ферментов при нагревании. Магний и марганец ускоряют потребление дрожжами глюкозы. Влияние магния тем сильнее, чем ниже концентрация глюкозы в среде. Питательные среды должны содержать 0,02, 0,05% магния в виде сульфата. Процессы брожения регулируют изменением концентрации ионов магния в результате присоединения его к органическим веществам.

Калий. Калий необходим не только как питательный элемент, но и как стимулятор размножения дрожжей. Стимулирующее дей­ствие объясняется его существенной ролью в окислительном фосфорилировании и в процессах гликолиза. Движение неорганическо­го фосфора внутрь клетки специфично стимулируется калием. Ка­лий активирует дрожжевую альдолазу, необходим для действия фермента пируваткарбоксилазы и влияет, так же как азот и сера, на липидный обмен дрожжевых клеток.

Кальций. Кальций играет роль активатора в микробной клетке и обнаруживается в ней как в свободной форме, так и в связан­ной — с протеинами, углеводами и липидами. Ионы Са²⁺ могут свя­зываться с АТФ наряду с Mg²+ и Мп²+. Кальций является кофакто­ром транскетолазы хлебопекарных дрожжей и ингибитором некоторых ферментов, например пирофосфатазы, энолазы и аденозинтрифосфатазы. Повышенное содержание солей кальция угнетает размножение дрожжей, снижает накопление в них гликогена и повы­шает содержание стеринов. Так, при содержании Са²⁺ до 40 мг на 1 л среды стимулируется размножение дрожжей, при большем оно угнетается.

Микроэлементы. Микроэлементы также имеют важное значе­ние для размножения и жизнедеятельности дрожжей, входя в со­став ферментов, витаминов и других соединений, участвующих в их синтезе. Они влияют на скорость и характер различных биохи­мических процессов. Например, кобальт стимулирует размножение дрожжей, повышает содержание в клетках азотистых веществ не­белковой природы, прежде всего ДНК, РНК и свободных амино­кислот. Он стимулирует также синтез витаминов — рибофлавина и аскорбиновой кислоты. Стимулирующее действие микроэлементов объясняется тем, что они образуют с ферментами металлорганические и внутрикомплексные соединения. Получаемый эффект зави­сит от прочности связи фермента с молекулой субстрата или акти­вации субстрата в промежуточном активном комплексе.

Витамины и другие факторы роста. Для нормального развития и спиртового брожения дрожжи нуждаются в витаминах, которые являются кофакторами многих ферментов. Сахаромицеты в боль­шей или меньшей мере могут синтезировать все витамины, за ис­ключением биотина, который должен обязательно содержаться в питательной среде.

Ненасыщенные жирные кислоты с 18 атомами углерода, особен­но олеиновая, также являются важными ростовыми факторами, стимулирующее влияние олеиновой кислоты наблюдается только при малой ее концентрации, не превышающей 0,5 мг/мл. При увели­чении концентрации рост дрожжей намного замедляется.