Тепловая гибель дрожжей¶
Тепловая гибель дрожжей — необратимая денатурация белков и разрушение клеточных мембран клеток дрожжей при воздействии высоких температур, приводящая к утрате жизнеспособности. Дрожжи (Saccharomyces cerevisiae и другие виды) — одноклеточные грибы, способные к брожению и размножению; их тепловая устойчивость зависит от вида, фазы жизненного цикла, влажности среды и длительности воздействия. Практическое значение имеет как уничтожение дрожжей (пастеризация, стерилизация), так и, наоборот, сохранение их активности (хранение, хлебопечение, виноделие).
¶Факторы тепловой устойчивости
Температурный диапазон активности дрожжей Saccharomyces cerevisiae обычно составляет +4…+35 °C с оптимумом около +25…+30 °C. При температурах выше +35 °C рост и брожение замедляются, а клетки начинают терять жизнеспособность. Гибель дрожжей наступает не мгновенно, а постепенно — она зависит от комбинации нескольких факторов:
- Температура — основной фактор; чем она выше, тем быстрее гибель.
- Длительность воздействия — при умеренно повышенной температуре гибель наступает за часы, при высокой — за секунды.
- Влажность среды — во влажной среде клетки гибнут при меньших температурах, чем в сухой (сухой жар переносят легче).
- pH среды — в кислой среде (pH ниже 4) дрожжи менее устойчивы к нагреванию.
- Состав субстрата — сахар, жиры и белки среды могут частично «защитить» клетки, повышая их термостойкость.
- Фаза клетки — покоящиеся споры дрожжей переносят нагревание лучше вегетативных клеток.
¶Температурные пороги гибели
По данным микробиологических исследований, вегетативные клетки Saccharomyces cerevisiae гибнут при следующих режимах:
| Температура | Время до гибели | Примечание |
|---|---|---|
| +50…+55 °C | 5–15 минут | Начало необратимой денатурации белков |
| +60 °C | 1–5 минут | Практически полная гибель популяции |
| +70 °C | 30–60 секунд | Быстрая гибель вегетативных клеток |
| +80…+85 °C | Мгновенно | Надёжное уничтожение вегетативных форм |
| +100 °C | Мгновенно | Гибель спор дрожжей наступает за 1–3 минуты |
Дрожжевые споры (хламидоспоры) обладают повышенной устойчивостью и могут переживать кратковременное нагревание до +80…+90 °C. Для гарантированного уничтожения всех форм, включая споры, применяют режимы стерилизации при +121 °C под давлением (автоклавирование) в течение 15–20 минут.
При низких температурах дрожжи не гибнут, а переходят в состояние анабиоза: при 0…−10 °C жизнеспособность сохраняется месяцами, при −18 °C (заморозка) — годами. Гибель при замораживании связана не с холодом как таковым, а с механическим повреждением клеток кристаллами льда, особенно при медленном замораживании.
¶Механизм гибели
При нагревании выше критического порога в клетке происходят необратимые изменения:
- Денатурация белков — ферменты и структурные белки теряют третичную структуру, клетка утрачивает способность к метаболизму.
- Разрушение мембран — липидный бислой становится проницаемым, происходит утечка внутриклеточного содержимого.
- Диссоциация рибосом — синтез белка прекращается.
- Повреждение ДНК — при длительном нагревании до +70…+80 °C происходят разрывы нитей, что исключает восстановление клетки.
Процесс необратим: после охлаждения погибшие клетки не восстанавливают активность.
¶Практическое значение
¶Пастеризация и виноделие
В пивоварении и виноделии пастеризация при +60…+72 °C в течение 15–30 минут применяется для остановки брожения и предотвращения порчи продукта. Именно поэтому пиво, нагретое выше +60 °C, теряет «живые» дрожжи и становится стабильным.
¶Хлебопечение
При выпечке хлеба тесто прогревается до +90…+100 °C в толще мякиша. Дрожжи гибнут при +55…+60 °C, то есть задолго до окончания выпечки; активность брожения прекращается на ранней стадии нагревания, а пористая структура формируется за счёт расширения газов, выработанных дрожжами до их гибели.
¶Хранение дрожжей
Прессованные пекарские дрожжи хранят при +2…+6 °C не более 14 суток; при комнатной температуре их жизнеспособность падает за 2–3 сутки. Сухие активные дрожжи (лиофилизированные) сохраняют активность при комнатной температуре до 2 лет, но при нагревании выше +50 °C постепенно утрачивают её.
¶Дезинфекция
В микробиологии и медицине нагревание — один из простых способов обеззараживания посуды и растворов, содержащих дрожжи: кипячение в течение 1–2 минут надёжно уничтожает вегетативные клетки.
¶Устойчивые виды
Наиболее термостойкими являются дрожжи рода Candida, Zygosaccharomyces bailii и некоторые виды Pichia, способные выживать при +60…+65 °C в течение нескольких минут. Именно эти виды являются основными «виновниками» порчи пастеризованных продуктов с низкой кислотностью (фруктовые соки, кетчупы). Для их уничтожения требуется более интенсивный режим пастеризации.
¶Интересные факты
- Термофильные дрожжи Thermosaccharomyces и Kluyveromyces thermotolerans растут при +45…+52 °C, но их жизненный предел всё равно ограничен +60 °C.
- В горячих источниках и гейзерах обнаружены дрожжеподобные грибы, выживающие при кратковременном нагревании до +54 °C.
- Тесто, оставленное в печи при +200 °C, содержит мёртвые дрожжи уже через 1–2 минуты, однако продукты их жизнедеятельности (спирт, углекислый газ, органические кислоты) остаются в хлебе и формируют его вкус.
Источники:
- Бекетова М. В. «Технология хлебобулочных изделий»
- Файнштейн А. И. «Дрожжи в промышленности»
- Reed G., Nagodawithana T. W. «Yeast Technology»
- «Микробиология: учебник» под редакцией В. Д. Сорокина
- ГОСТ 32592-2013 «Дрожжи. Общие технические условия»