Флокуляция дрожжей - Yeast flocculation
Дрожжи флокуляции обычно относится к слипания вместе ( флокуляции ) из пивных дрожжей после того , как сахар в сусле было ферментируют в пиво. В случае пивных дрожжей «верхового брожения» ( Saccharomyces cerevisiae ) дрожжи создают «крейзен» наверху жидкости, в отличие от лагерных дрожжей «низового брожения» ( Saccharomyces pastorianus ), где дрожжи опускаются на дно жидкости. сосуд для заваривания.
Процесс
Агрегация клеток происходит во всей микробиологии, у бактерий , нитчатых водорослей , грибов и дрожжей . Дрожжи способны образовывать три агрегата; агрегаты спаривания для обмена ДНК ; цепное образование; и хлопья как стратегия выживания в неблагоприятных условиях. Промышленные пивоваренные сорта редко спариваются. Таким образом, для пивоваренной промышленности имеют значение только образование цепочек и флокуляция.
Флокуляция дрожжей отличается от агломерации (образования «песка»), которая необратима и чаще всего возникает у пекарских дрожжей, когда штаммы не разделяются при повторном суспендировании. Агломерация происходит только после прессования и регидратации дрожжевых лепешек, и было показано, что как хлопьевидные, так и нефлокулянтные штаммы дрожжей демонстрируют агломерацию. Это также отличается от образования биопленок, которые происходят на твердом субстрате.
Луи Пастеру ошибочно приписывают первое описание флокуляции пивных дрожжей. Флокуляция пивных дрожжей была предметом множества обзоров. Флокуляция определяется как обратимая агрегация дрожжевых клеток без полового акта, которая может быть диспергирована определенными сахарами или ЭДТА . Было продемонстрировано, что добавление других питательных веществ, кроме сахаров, не приводит к обратному флокуляции. Это в отличие от совокупностей спаривания, образующихся как прелюдия к половому слиянию между комплементарными дрожжевыми клетками.
Для того, чтобы произошло флокуляция, дрожжи должны быть хлопьевидными и должны соблюдаться определенные условия окружающей среды. Для связывания между клетками важны несколько факторов, таких как поверхностный заряд, гидрофобные эффекты и взаимодействия зимолектина. Важность этих сил в флокуляции пивных дрожжей в прошлом не осознавалась, но работа Speers et al. (2006) указали на важность зимолектина и гидрофобных взаимодействий. Поскольку клетки слишком велики, чтобы их можно было перемещать броуновским движением , для связывания двух или более клеток они должны подвергаться низкому уровню возбуждения.
Теория взаимодействия зимолектина
Принятый механизм флокуляции включает белково-углеводную модель. Полностью хлопьевидные дрожжевые клетки обнаруживают углеводные α- маннановые рецепторы и белковые зимолектины . Зимолектины так называются, поскольку они не могут быть настоящими двухвалентными лектинами . Было высказано предположение, что взаимодействия зимолектина между частицами белка и маннана приводят к фенотипу флокуляции с ионами Ca 2+ , необходимым для правильной конформации зимолектинов. Было показано, что совместная флокуляция между Kluyveromyces и Schizosaccharomyces происходит по «лектиническому» механизму. Эта теория объясняет важную роль кальция и то, как депротеинизация влияет на флокуляцию.
Флокуляционные зимолектины и фенотипы
Три фенотипа флокуляции были выявлены на основе производимых ими зимолектинов: Flo1 (Stratford and Assinder, 1991), NewFlo (Stratford and Assinder, 1991) и Mannose Insensitive (MI). Эти фенотипы флокуляции различаются по времени начала флокуляции и ингибированию флокуляции сахаром. Генетический контроль флокуляции дрожжей широко не изучен. Недавние сообщения предполагают, что гены, кодирующие лектин-подобные белки, демонстрируют близкую гомологию последовательностей. Более того, кажется, что гены FLO обладают взаимозаменяемыми функциями, которые могут компенсировать друг друга.
Фенотипы флокуляции
FLO1 фенотип ингибируется маннозы происходит в обоих эля и лагер штаммов.
В NewFlo фенотип отличается от варианта FLO1 несколько способов. Во-первых, флокуляция NewFlo ингибируется маннозой, глюкозой и мальтозой . Во-вторых, лектин NewFlo предположительно кодируется геном FLO10. Исследования группы Speers показали незначительное изменение уровня зимолектина в результате ферментации. Утверждается, что созревание лектина происходит примерно через четырнадцать часов после прекращения деления клеток и, следовательно, не сопровождается переходом в стационарную фазу, хотя это зависит от штамма. Однако молекулярных доказательств этого созревания практически не существует. Картина осложняется изменениями гидрофобности клеточной поверхности и сдвига, вызванного CO 2 , что затрудняет измерения флокуляции, часто ошибочно приписываемые исключительно взаимодействиям зимолектина. Хотя в это время происходит флокуляция (слипание и осаждение), эта флокуляция происходит в результате изменений гидрофобности и снижения сдвига, что, в свою очередь, приводит к низкому выделению CO 2 .