IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ХЛЕБОПЕКАРНЫЕ ДРОЖЖИ SACCHAROMYCES CEREVISIAE В УСЛОВИЯХ СТРЕССА
Игнатьева А.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение.

Дрожжи - прекрасная модель для изучения многих процессов и явлений. На дрожжевых объектах выполнены первые исследования по радиобиологии, сделаны цитологические и генетические открытия (цитоплазматическая наследственность, генетическая самостоятельность митохондрий и др.), имеющие общебиологическое значение.

В настоящее время в пищевой промышленности существуют различные технологии, способствующие ускорению процесса приготовления пищи, увеличению срока хранения продуктов. Для решения вечной проблемы пищевых продуктов, которая касается увеличения срока их хранения, дрожжи начали сушить, тем самым способствуя их переходу из активного состояния в «спящее». А как такие формы дрожжей действуют в условиях стресса?

Цель работы: оценить показатели жизнеспособности и активности дрожжей Saccharomyces cerevisiae в условиях стресса.

Задачи исследования:

  1. Выяснить особенности дрожжей;

  2. Изучить строение и жизнедеятельность почкующихся дрожжей (Saccharomyces cerevisiae);

  3. Провести эксперименты и практическую работу по изучению активности дрожжей в условиях стресса и сделать выводы.

2.Основная часть:

2.1. Термин «дрожжи» связан с явлениями или процессами, сопровождающими брожение. В русском языке термин дрожжи имеет корень, общий со словами «дрожь», «дрожать», которые применимы в описании вспенивающейся бродящей жидкости. Общность происхождения терминов, отражающих функции дрожжевых организмов и процессы брожения, свидетельствуют о том, что человек их издавна связывал между собой. По–видимому, бродильные процессы были первыми на пути использования человеком деятельности микроскопических веществ.

Дрожжи – высшие грибы, утратившие способность образовывать мицелий и превратившиеся в результате этого в одноклеточные организмы. Дрожжи относятся к царству грибов (Mycota), отделу истинных грибов (Eumycota).

Клетки дрожжей имеют овальную, яйцевидную и эллиптическую форму. Несколько реже встречаются цилиндрические (палочковидные), грушевидные и лимоновидные дрожжи.

     

Овальная, яйцевидная

цилиндрическая

стреловидная

     

серповидная

лимоновидная

Грушевидная

2.2. Размеры клеток дрожжей колеблются от 2,5 до 10 мкм в поперечнике и от 4 до 20 мкм в длину. В среднем масса дрожжевой клетки составляет около 5×10–11 г. Формы, размеры и масса дрожжевых клеток изменяются в зависимости от условий среды, в которой они развиваются, и от возраста клеток.

1 – ядрышко; 2 – ядро; 3 – рибосома (маленькие точки); 4 – везикула;

5 – шероховатый эндоплазматический ретикулум (ER); 6 – аппарат Гольджи; 7 – цитоскелет; 8 – гладкий эндоплазматический ретикулум; 9 – митохондрия; 10 – вакуоль; 11 – цитоплазма; 12 – лизосома; 13 – центриоль и центросома

2.3. Так как дрожжи отличаются по своим культуральным свойствам от грибов, существуют их отдельные классификации по Кудрявцевой.

По этой классификации дрожжи относятся к классу аскомицетов, порядку одноклеточных грибов – дрожжей, который включает три семейства: сахаромицетов, шизосахаромицетов и сахаромикодов. Семейства различаются формой клеток, способом вегетативного размножения.

1. Семейство Saccharomycetaceae (сахаромицетаце) - размножаются почкованием. К этому семейству относятся роды Saccharomyces (сахаромицес). Представители этого семейства имеют овальную или яйцевидную форму, вегетативно размножаются почкованием. Особо важная роль принадлежит роду Saccharomyces.

Различаются они по форме спор и способу их образования и прорастания.

2. Семейство Schizosaccharomycetaceae (шизосахаромицетаце) - размножаются делением. К этому семейству относятся два рода: Schizosaccharomyces (шизосахаромицес) и Octosporomyces (октоспоромицес).

3. Семейство Saccharomycodaceae (сахаромикодаце) - размножение начинается почкованием и заканчивается делением. Главные роды этого семейства Saccharomycodes (сахаромикодес) и Наnsеniаsроrа (ганзениаспора).

2.4.Особенно широкое применение имеют хлебопекарные дрожжи Saccharomyces cerevisiae.

Также дрожжи широко используются в науке как модельные организмы для исследований в генетике, молекулярной и клеточной биологии. Пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) были первыми из эукариот, у которых была полностью определена последовательность генома ДНК.

Клетки Saccharomyces cerevisiae размножаются вегетативным образом при помощи почкования. Сначала появляется вырост на материнской клетке, затем происходит митотическое деление ядра, образование клеточной стенки и отделение клеток друг от друга. На материнской клетке остается шрам от почкования, что позволяет определить её возраст. Обычно материнская клетка может образовывать 20—30 почек.

Для нормальной жизнедеятельности дрожжей Saccharomyces cerevisiae необходимы жидкая среда, содержащая питательные вещества, соответствующая реакция среды и температурные условия.

Рассмотрим факторы внешней среды, оказывающие влияние на дрожжи:

1 - физические (температура, влажность);

2 - химические (химический состав питательной среды);

3 - биологические факторы (взаимоотношения микроорганизмов с другими организмами).

В наших экспериментах мы подвергали исследованию хлебопекарные дрожжи Saccharomyces cerevisiae на примере прессованных и быстродействующих.

Эксперимент №1

«Процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей в щелочной среде».

Цель эксперимента: изучить процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей в щелочной среде.

Необходимая посуда: миски стеклянные 2 шт., чайная ложка, столовая ложка.

Необходимые продукты: дрожжи сухие быстродействующие 1/8 часть пакета, дрожжи прессованные 10 гр., сахар 1 ч.л., сода 0,5 ч.л., вода 100мл гр.

Ход работы.

Регидратация (замачивание) дрожжей в небольшом количестве теплой воды с добавлением сахара.

1. В одну миску насыпать 1/8 часть пакетика сухих быстродействующих дрожжей, в другую 10 гр прессованных дрожжей.

2. Воду разогреть до температуры 30° добавить сахара. Размешать до растворения сахара. В миски добавить сладкую воду и соду. Данную дрожжевую смесь поставить в теплое место и оставить для брожения

 

Прессовванные №1

 

 

сухие быстродействующие №2

 

Сравнительная характеристика брожения сухих быстродействующих и прессованных дрожжей в щелочной среде.

Вид дрожжей

цвет

запах

структура

прессовванные

бежевый

кислый

однородная масса, пузырьков нет

сухие быстродействующие

бежевый

кислый

однородная масса, пузырьков нет

Вывод: Щелочная среда угнетает дрожжевые клетки. При высокой щелочности дрожжи погибают. Процесс брожения сухих быстрдействующих дрожжей и прессованных в щелочной среде ненаблюдается.

Эксперимент №2

«Процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей с добавлением таблетки антибиотика».

Цель эксперимента: изучить процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей с добавлением антибиотика.

Необходимая посуда: миски стеклянные 2 шт., чайная ложка, столовая ложка.

Необходимые продукты: дрожжи сухие быстродействующие 1/8 часть пакета, дрожжи прессованные 10 гр., сахар 1 ч.л., 2 таблетки амоксициллина., вода 100мл гр.

Ход работы.

Регидратация (замачивание) дрожжей в небольшом количестве теплой воды с добавлением сахара.

1. В одну миску насыпать 1/8 часть пакетика сухих быстродействующих дрожжей, в другую 10 гр прессованных дрожжей.

2. Воду разогреть до температуры 30° добавить сахара. Размешать до растворения сахара. В миски добавить сладкую воду и таблетку амоксициллина. Данную дрожжевую смесь поставить в теплое место и оставить для брожения.

 

Прессовванные №1

сухие быстродействующие №2

 

Сравнительная характеристика брожения сухих быстродействующих и прессованных дрожжей с добавлением таблетки антибиотика.

Вид дрожжей

цвет

запах

структура

прессовванные

бежевый

кислый

однородная масса, пузырьков нет

сухие быстродействующие

бежевый

кислый

однородная масса, пузырьков нет

Вывод: процесс брожения сухих быстрдействующих дрожжей и прессованных с добавлением таблетки антибиотика ненаблюдается. Антибиотики подавляют микроорганизмы, поэтому препятствую размножению дрожжей.

Эксперимент №3

«Процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей при температуре 30°».

Цель эксперимента: изучить процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей при температуре 30°.

Необходимая посуда: миски стеклянные 2 шт., чайная ложка, столовая ложка.

Необходимые продукты: дрожжи сухие быстродействующие 1/8 часть пакета, дрожжи прессованные 10 гр., сахар 1 ч.л., вода 100мл гр.

Ход работы.

Регидратация (замачивание) дрожжей в небольшом количестве теплой воды с добавлением сахара.

1. В одну миску насыпать 1/8 часть пакетика сухих быстродействующих дрожжей, в другую 10 гр прессованных дрожжей.

2. Воду разогреть до температуры 30° добавить сахара. Размешать до растворения сахара. В миски добавить сладкую воду. Данную дрожжевую смесь поставить в теплое место и оставить для брожения.

 

Прессовванные №1

сухие быстродействующие №2

 

Сравнительная характеристика брожения сухих быстродействующих и прессованных дрожжей при температуры 30°.

Вид дрожжей

цвет

запах

структура

Вкус

сухие быстродействующие

бежевый

кислый

однородная масса в виде множества мелких пузырьков

Свойственный сушеным дрожжам

прессовванные

бежевый

более сильный кислый

рыхлая бугристая масса, пузырьки разных размеров

Свойственный дрожжам, без постороннего привкуса

Вывод: процесс брожения сухих быстрдействующих дрожжей отличается от процесса брожения прессованных более сильным выделением углекислого газа.

Эксперимент №4

«Процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей при температуре 0°».

Цель эксперимента: изучить процесс почкования прессованных и сухих быстродействующих дрожжей при температуре 0°.

Необходимая посуда: миски стеклянные 2 шт., чайная ложка, столовая ложка.

Необходимые продукты: дрожжи сухие быстродействующие 1/8 часть пакета, дрожжи прессованные 10 гр., сахар 1 ч.л., вода 100мл гр.

Ход работы.

Регидратация (замачивание) дрожжей в небольшом количестве теплой воды с добавлением сахара.

1. В одну миску насыпать 1/8 часть пакетика сухих быстродействующих дрожжей, в другую 10 гр прессованных дрожжей.

2. В холодную воду добавить сахара. Размешать до растворения сахара. В миски добавить сладкую воду. Данную дрожжевую смесь поставить в холодное место.

 

Прессовванные №1

сухие быстродействующие №2

 

Сравнительная характеристика брожения сухих быстродействующих и прессованных дрожжей при температуры 0°.

Вид дрожжей

цвет

запах

структура

сухие быстродействующие

бежевый

кислый

Замороженная однородная масса без пузырьков

прессовванные

бежевый

более кислый

Замороженная однородная масса без пузырьков

Вывод: процесс брожения сухих быстрдействующих дрожжей и прессованных холодной среде ненаблюдается.

Для размножения дрожжей наиболее благоприятна температура 25 — 30 °С. Брожение дрожжей идет наиболее активно при температуре 30—35 °С. При температуре 45—50 °С и выше дрожжевые клетки погибают. Низкая температура тормозит жизнедеятельность дрожжей, дрожжи впадают в состояние анабиоза (скрытая жизнедеятельность), в котором могут сохраняться долго без порчи. Замороженные дрожжи после медленного оттаивания при температуре 6—8°С сохраняют свои свойства.

Практическая работа №1

Изготовление изделия из сдобного дрожжевого теста.

Цель работы: оценить потребительские качестваизделий, приготовленных из дрожжевого теста с применением разных видов дрожжей: цвет, форма, поверхность, coстояние мякиша: пористость, пропечённость, вкус и запах.

Для выполнения своего исследования я выбрала рецепт сдобных булочек. Рецепт изготовления изделия приведен в приложении №2

Сравнительная характеристика потребительских свойств сдобных булочек.

 

Форма

поверхность

цвет

состояние мякиша

пористость

пропеченность

сухие быстродействующие

Круглая

ровная, без трещин

бежевый

высокая величина пор от 3- 6 мм.

хорошая

прессовванные

Круглая

ровная, без трещин

бежевый

средняя величина пор 2- 4 мм

хорошая

Дегустация готового изделия.

В дегустации булочек приняли участие 35 учащихся 8 и 9 класса. Участники эксперимента не знали, на какой тарелке булочки, испечённые на основе прессованных дрожжей, а на какой булочки, испечённые на основе сухих дрожжей. После дегустации им было предложено проголосовать за понравившийся вариант булочек.

Результат оказался следующим:

Вывод практической работы: 86% из тех, кто попробовал булочки, отдали своё предпочтение изделиям, приготовленным на тесте с использованием прессованных дрожжей, а 14% за булочки, приготовленные на тесте с использованием сухих быстродействующих. Те, кто отдал свой голос за изделия, испечённые на основе прессованных дрожжей, отмечали, что у них мякиш легкий, нежный и вкусный. У булочек, приготовленных на основе сухих дрожжей, структура мякиша была более плотная, сухая. Изделия, выпеченные на основе прессованных дрожжей, имеют более высокие потребительские свойства, чем изделия, выпеченные с применением сухих быстродействующих дрожжей, так как были подвержены стрессовым условиям.

В результате проведённого исследования, мы пришли к следующим выводам:

1. Процесс брожения сухих быстродействующих дрожжей отличается от процесса брожения прессованных выделением углекислого газа. Пузырьки углекислого газа быстродействующих дрожжей мелкие и в условиях стресса быстрее разрушаются при высокой температуре. У пресованых дрожжей пузырьки углекислого газа крупные и они более устойчивее к высокой темнературе.

2. Подъёмная сила сухих быстродействующих и прессованных дрожжей одинакова.

3. Время подъёма теста с применением быстродействующих сухих дрожжей равно времени подъёма теста с применением прессованных дрожжей. Прессованные, хоть и не называются быстродействующими, нисколько не уступают им в скорости созревания.

4. Изделия, выпеченные на основе прессованных дрожжей, имеют более высокие потребительские свойства, чем изделия, выпеченные с применением сухих быстродействующих дрожжей, так как были подвержены стрессовым условиям.

Благодаря нашим экспериментам и практической работы выдвинутая гипотеза подтвердилась.

3.Заключение

Работая над этой темой, мы прочитали много интересных научных статей, изучили работы некоторых современных ученых. Благодаря нашей работе мы нашли полезную информацию о хлебопекарных дрожжах Saccharomyces cerevisiae, что, несомненно, пригодится в жизни. Наука о дрожжах еще очень молодая и она продолжает развиваться. Мы надеемся, что наша работа не останется незамеченным и поможет другим ученикам узнать больше об таких интересных и в какой-то степени таинственных организмах - дрожжах.

Список литературы:

  1. Бабьева И.П. Дрожжи. В кн.: «Мир растений», Москва: Просвещение, 1990, т. 2

  2. Берри Д. Биология дрожжей. -М.: Мир, 1985. 95 с.

  3. Бабьева И.П. Дрожжи в биогеоценозах разных природных зон. В кн.: «Почвенные организмы как компоненты биогеоценоза», Москва: Наука, 1984

  4. Коновалов С.А. Биохимия дрожжей. -М.: Пищевая промышленность, 1980. 272 с.

  5. Д.В. Нестерова "Домашний хлеб и выпечка" – Москва; ООО "Издательство Астрель", 2012