Дрожжи

Определение "Дрожжи" в словаре Брокгауза и Ефрона

Дрожжи — микроскопические грибки с своеобразной организацией и циклом развития; составляют особую группу — Saccharomycetes, дрожжевых грибков. Так как они обладают способностью вызывать спиртовое брожение, то они зовутся еще бродильными грибками (Alcoholg ä rungspilze). Способность эта не вполне чужда и некоторым другим грибкам (см. Брожение и Спиртовое брожение). В мути и осадках, образующихся при брожении сахаристых жидкостей, Д. встречаются обыкновенно в изобилии. Они являются в виде клеток различной величины и формы, то свободных, то соединенных в группы или цепочки на подобие чёток (рис. 1; рис. 6 табл. Грибы II). Образование таких цепочек объясняется способом размножения др. грибков при помощи непрерывного почкования, происходящего следующим образом. В одном или в нескольких местах клетки образуются выпячивания (почки) в виде бугорков или бородавок (см. рис. 1 и табл. Грибы II), мало-помалу разрастающихся и превращающихся в новые клетки, отделяясь перегородкой от произведшей их (материнской) клетки. Но еще до отделения перегородкой молодые клетки могут давать, в свою очередь, почки (см. рис. 1). В результате получаются ряды (цепочки) клеток. Недавно Э. Ганзен указал на существование у др. грибков и настоящего мицелия. Если оставить разводку (культуру) обыкновенных пивных Д. (Saccharomyces cerevisiae) в пивном сусле стоять более или менее продолжительное время (несколько недель) в полном покое, то на поверхности жидкости образуется плёнка (Kahmhaut). В этой-то пленке и попадаются ряды вытянутых в длину др. клеток — своего рода рудиментарный мицелий (см. рис. 1 в тексте). Образование пленок дает хорошие признаки для отличения различных Д. друг от друга.

Рис. 1. Saccharomyces cerevisiae I Hans. Клетки и мицелиевидные образования из пленки на старой культуре.

Гораздо более, нежели у пивных Д., развит мицелий у дубовых Д. (S. Ludwigii); здесь он имеет уже довольно типичную форму (разветвленные септированные гифы, см. Грибы). Существование мицелия имеет существенное значение для вопроса о сродстве Д. грибков с другими грибами и их положении в системе. В протоплазматическом содержимом клеток Д., кроме одной или нескольких, часто весьма крупных вакуол, замечаются еще капельки маслa и мелкие зернышки; в молодых клетках зернышек мало и вакуолы поменьше или их и нет. Относительно существования клеточного ядра мнения ученых еще не согласны. Д. размножаются еще эндогенными спорами. Образование спор, как показал впервые Реес, происходит здесь по тому же типу, что у сумчатых грибов (Ascomycetes). Круглые или эллиптические споры образуются внутри клетки в числе обыкновенно 1—4. В то время как почкование происходит всего лучше в среде, богатой питательным материалом, образование спор наступает лишь тогда, когда пищевые вещества уже истощаются; только немногие виды образуют споры, находясь еще в бродящих жидкостях. Для спорообразования необходим, кроме того, свободный доступ воздуха и достаточно высокая температура. При одинаковой t° у разных видов и пород Д. образование спор наступает неодинаково скоро, чем и пользуются как хорошим диагностическим признаком. Наивыгоднейшая темпер. для большинства исследованных видов лежит около 25° Ц. Чтобы облегчить доступ воздуха, Д. высевают на влажные поверхности (напр., на влажную поверхность гипса); для посева нужно брать молодые и крепкие Д. При прорастании споры разбухают и путем почкования дают начало новым клеткам (см. рис. 2); оболочка произведшей (материнской) клетки при этом лопается (рис. 2 е, f, g) или постепенно расплывается. Иногда споры настолько разбухают, что сдавливают друг друга, и тогда спороносная клетка представляется ложно септированной, т. е. как бы разделенной перегородками на отдельные камеры со спорами (рис. 2 a, d, e, g). В некоторых случаях стенки соседних клеток срастаются, и тогда спороносная клетка на самом деле превращается в многокамерную (рис. 2 g).

Обыкновенные пивные Д. в природе в диком состоянии не были до сих пор с достоверностью найдены. Это — "домашние" Д. Все остальные виды Д. попадаются в диком состоянии; их можно встретить главным образом там, где имеются сахаристые вещества: на поверхности сладких плодов (винограда, вишен, слив, груш и т. п.) и корней (морковь и др.), в сладком слизистом соке, вытекающем из деревьев (особ. из дуба), наконец, в плодовых соках, отварах, экстрактах и т. п.:, сюда они попадают различными путями, часто, между прочим, падают из воздуха. Все "дикие" Д. ведут сапрофитный образ жизни [Только один грибок, причисляемый к Д. — Monospora cuspidata — паразитирует в дафниях.]. Процесс спиртового брожения, вызываемый большинством ныне известных др. грибков, является типичною физиологическою особенностью этих организмов. Вызывают брожение следующие 9 вид., изученные и полученные в чистых культурах Э. Ганзеном: S. cerevisiae I, S. Pastorianus I, S. Pastorianus II, S. Pastorianus III, S. ellipsoideus I, S. ellipsoideus II, S. Marxianus, S. exiguus, S. Ludwigii. Некоторые из них применяются в технике для получения спирта (и содержащих спирт напитков: водки, вина, пива, сидра, кефира и т. п. ("пивные", "винные" Д. и др.). Давно уже различают у пивных Д. две расы или два типа: верхние, или верховые, Д. (Oberhefe) и нижние, или низовые, Д. (Unterhefe). Верхние Д. вызывают верхнее брожение: оно протекает более бурно при более высокой температуре (около 14°—24° Ц.), и Д. собираются на поверхности бродящей жидкости. Нижние Д. вызывают нижнее брожение, более спокойное, идущее при низшей температуре (4°—12° Ц.), а Д. собираются на дне сосуда. Обе расы Д. отличаются, кроме того, и по внешнему виду: клетки нижних Д. почти круглые и лежат обыкновенно порознь (изолированные); у верхних же Д. клетки более овальной формы и соединяются друг с другом в короткие цепочки. Прежде думали, что, изменяя температуру, можно превратить верхние Д. в нижние и наоборот; однако точные исследования Ганзена показали, что такое мнение ошибочно.

Материалом, подлежащим брожению, являются преимущественно различные виды сахара. Не всякий, однако, др. грибок в состоянии вызвать брожение в растворе любого сахара. По отношению к субстрату настоящие др. грибки (Saccharomycetes) могут быть разделены на 2 группы.
I. Д., образующие инвертин и вызывающие спиртовое брожение.

Эта группа распадается, в свою очередь, на два отдела: а) Д., вызывающие брожение не только тростникового сахара и декстрозы, но также и мальтозы (первые 6 видов Ганзена [см. выше], и Д., применяемые на пивоваренных заводах); б) Д., вызывающие брожение тростникового сахара и декстрозы, но не мальтозы (3 последних вида Ганзена [см. выше]).
II Д., не образующие инвертина и не вызывающие спиртового брожения (Saccharomyces membranaefaciens).

При брожении тростниковый сахар предварительно инвертируется; брожение тростн. сахара без предварительной его инверсии с настоящими др. грибками, насколько то до сих пор известно, не встречается. Кроме главных продуктов при спиртовом брожении — обыкновенного этилового алкоголя и угольной кислоты, в небольшом количестве образуются еще и другие, побочные, так сказать, продукты: янтарная и уксусная кислоты, глицерин, различные алкоголи (амиловый, пропиловый, изобутиловый и др.) и некоторые другие вещества. Количество как главных, так и побочных продуктов не одинаково у различных видов Д. [Подробнее см. Спиртовое брожение.]. В жидкостях, пригодных для спиртового брожения, как показали опыты Пастера, молодые Д. могут размножаться даже при полном отсутствии кислорода, и бродильная энергия их при этом весьма увеличивается. Чем меньше кислорода, тем больше каждый др. грибок разлагает сахара и образует спирта. Но так как, с другой стороны, кислород благоприятствует размножению и увеличению числа дрожжевых клеток, то на практике выгодно вводить некоторое количество его в бродящую жидкость, ибо тогда, хотя каждый грибок и меньше разложит сахара, но так как грибков самих будет больше, то в результате получится больший выход спирта и скорейшее окончание процесса. Для хорошего роста и обильного размножения Д. нуждаются, конечно, в подходящей питательной среде (субстрате). Наиболее подходящие субстраты — водная вытяжка солода, пивное и винное сусло. Они потому особенно пригодны, что в них уже имеются все питательные и необходимые для Д. вещества — и органические, и неорганические. Хорошие результаты (по той же причине) дают также водные вытяжки чернослива, вишен и др. сладких плодов. С успехом применимы также растворы декстрозы в водном экстракте Д. (Hefewasser) и различные искусственно приготовляемые смеси питательных веществ; последние имеют особую ценность при научных исследованиях (см. Питание растений). Питательная смесь Пастера имеет такой состав: на 100 куб. стм. воды прибавляется 10 гр. тростникового сахара, 0,1 гр. виннокаменнокислого аммиака и 0,07 гр. золы, полученной через обзоливание Д. Смесь Адольфа Майера более простого состава:
100 куб. стм. воды.
15 гр. тростникового сахара.
1 гр. азотнокислого аммиака.
0,5 гр. фосфорнокислого калия (KН ₂ О ₄)
0,05 гр. фосфорнокислого кальция (Са ₃ Р ₂ О ₈)
0,25 гр. сернокислого магния (M gSO₄).
Существуют еще смеси Негели, Гайдука и др., но о них здесь может быть только упомянуто.

Для получения чистых разводок, иначе культур Д., применяют метод пластиночных разливок желатины (см. Культура бактерий и грибов): весьма небольшое количество Д. тщательно перемешивают с желатиной (обыкновенно смесь желатины с пивным суслом, отваром чернослива и т. п.; желатины — 5½%) и затем выливают ее на пластинки или в особые чашечки, где она и застывает. Из каждой Д. клетки развивается колония Д. грибков, а из таких уже колоний берут материал для дальнейших культур. Для вполне точного исследования следует контролировать происхождение колонии от одной только клетки. Для этого, следуя Ганзену, прибегают к помощи так назыв. влажных камер. На рис. 3 представлена (в разрезе) влажная камера Бетхера (B ö ttcher). На предметное стекло (см. Микроскоп и его употребление) приклеивается стеклянное кольцо с, на которое приклеивается вазелином покровное стеклышко а; на дно камеры опускается несколько капель воды (d). На покровное стеклышко наливают тонкий слой желатины (b), содержащей возможно меньшее число дрожжевых клеток; потом стеклышко перевертывают и кладут на кольцо с. Выбрав под микроскопом одну клетку, следят за ее постепенным развитием в колонию. Полученная колония представляет уже несомненно чистый и однородный материал, которым и можно пользоваться для дальнейших культур, перенося его прокаленной платиновой иглой в пробирки, колбы и т. д. на различные питательные субстраты.

Рис. 3. Влажная камера Бетхера.

Для чистых культур в жидкостях употребляют обыкновенно колбы различного устройства. О пастеровской колбе см. статья Дрожжевое производство. Колба Шамберлана (Chamberland; рис. 4): горлышко у нее закрыто пришлифованным колпачком, вытянутым наверху в короткую открытую трубочку, которую плотно затыкают стерилизованной ватой.

Рис. 4. Колба Шамберлана. Рис. 5. Колба Ганзена.

Для сохранения и пересылки чистых культур особенно удобны колбы Ганзена (рис. 5); кроме пришлифованного колпачка с пробкой из ваты (а), у них имеется еще сбоку трубочка, закрытая асбестовой пробкой (d). Применением к изучению Д. точных методов культуры мы, главным образом, обязаны датскому ученому Эмилю Ганзену. Он показал, что виды, установленные Пастером и Реесом, не однородны, а представляют из себя смеси нескольких видов. Напр., вид Рееса Saccharomyces Pastorianus заключает в себе по меньшей мере три различных вида: S.Pastorianus I Hans., S. Pastorianus II Hans., S. Pastorianus III Hans. Далее, винные Д. Saccharomyces e l lipsoideus Reess распадаются опять на два различных вида: S.ellipsoideus I Hans. и S. ellipsoideus II Hans. При установлении видов Д. Ганзен на первый план выдвинул физиологические признаки: влияние температуры на образование спор и плёнок (Kahmhaut), отношение дрожжевых клеток к различным видам сахара (происходит ли инверсия? вызывается ли брожение или нет?), к питательной желатине и другим субстратам, макро- и микроскопический вид колоний и культур и т. д. Хотя еще Пастер указал, что различные микроорганизмы (именно бактерии и грибы) могут вредить пивоварению, портить пиво, причинять ему "болезни", но никто не знал раньше, чем то показал Ганзен, что главных врагов пивоваренного производства нужно искать среди самих дрожжевых грибков. Ганзен же указал, как избежать болезней пива, применяя при пивоварении чистые разводки полезных видов и пород Д. Вообще со времени открытий Ганзена в пивоварении началась новая эпоха.

Относительно сродства Д. с другими грибами и их места в системе исследователи не пришли еще к соглашению. Большинство (Реесс, Ганзен и мн. др.) признают самостоятельность рода Saccharomyces и, основываясь на способе образования спор, ставят представителей его в ряды сумчатых грибов (Ascomycetes). Другие с Брефельдом во главе совершенно отрицают самостоятельность дрожжевых грибков, считая их лишь за конидиальную форму размножения других высших грибов, но каких именно — пока еще неизвестно (см. ст. Грибы). Существование мицелия и вся сумма явлений, наблюдаемых при образовании спор, говорят скорее в пользу первого, чем второго взгляда.

Переходим теперь к краткому обзору главнейших видов рода Saccharomyces. S. cerevisiae Hans. — дрожжевой грибок, изолированный Ганзеном из старых английск. Д. верхнего брожения, применяемых на пивоваренных заводах Лондона и Эдинбурга. Он вызывает интенсивное верхнее брожение: в пивном сусле при комнатной температуре в течение 14 дней легко дает 4—6 об. процентов алкоголя. В подонном осадке (Bodensatzhefe) — клетки большие, круглые или овальные (см. рис. в ст. Дрожжевое производство); в пленке при 20—34° Ц. клетки более вытянуты в длину, при 15—16° Ц. большинство их имеет ту же форму, что и у взятых для посева (см. табл. Грибы, II, рис. 6). В пленках старых культур встречаются клетки различной формы, между прочим и сильно вытянутые в длину (мицелиевидные образования, рис. 1). Споры 0,0025—0,006 мм длины, сильно преломляют свет; быстрее всего они (спустя 20 часов) образуются при 30° Ц.; при 37½°, как и при 9°, спорообразования уже не наблюдается. — S. Pastorianus I Hans. Д. грибок этот вызывает нижнее брожение и часто попадается в воздухе бродильных помещений. Он придает пиву неприятный горький вкус и дурной запах. — S. Pastorianus III Hans. вызывает верхнее брожение и принадлежит к числу видов, причиняющих помутнение пива. — S. ellipsoideus I Hans., винные Д. Грибок встречается на поверхности зрелых ягод винограда. В пивном сусле вызывает нижнее брожение, собирающиеся в подонном осадке клетки преимущественно овальной, яйцевидной или округлой формы, в плёнках же при 13—15° Ц. встречаются сильно развитые и обильно разветвленные ветви (часто располагаются мутовчато) колонии из более или менее вытянутых в длину клеток. Величина спор 0,002—0,004 мм; всего быстрее споры образуются при 25° Ц. — S. membranaefaciens Hans. — весьма своеобразный Д. грибок. В культурах он очень быстро образует на всей поверхности сильно развитую светло-серую складчатую пленку, состоящую преимущественно из удлиненных и продолговато-овальных клеток, богатых вакуолами. По спорообразованию это настоящий дрожжевой грибок, но спиртового брожения не вызывает. S. Ludwigii Hans., дубовые Д., открыты Людовигом в слизистом соке, вытекающем из живых дубов. Кроме сильно развитой в старых культурах наклонности к образованию мицелия (см. выше), отличаются еще от других грибков особенным спосособом прорастания спор. Это единственный до сих пор известный дрожжевой грибок, которого можно узнать и определить при помощи одного лишь микроскопического исследования. В сусле даже спустя долгое время он дает только 1,2 об. проц. спирта; но в растворах декстрозы количество спирта может достигнуть 10%.

Некоторые другие микроорганизмы также играют некоторую роль и в технике. Это "не настоящие" дрожжевые грибки; их можно назвать также "дрожжевидными" грибками. Подобно настоящим Д., они размножаются почкованием, но эндогенных спор, характерных для Д., не образуют. Мицелий встречается у них редко. Из них виды Torula весьма распространены в природе. Клетки у них округлые (рис. 6) или более или менее вытянутые в длину.

Рис. 6. Torula по Ганзену.

Некоторые вызывают довольно сильное спиртовое брожение виноградного и плодового сусла; для винокуренного же производства и пивоварения они имеют, вероятно, мало значения, так как не действуют на мальтозу. Описано также несколько грибков, близких к Torula, которые вызывают спиртовое брожение молочного сахара. — Saccharomyces apiculatus Reess отличается формой своих клеток — последние имеют вид лимона. Грибок в изобилии попадается среди винных Д. (именно в первые стадии брожения), равно как на поверхности сладких, зрелых и сочных плодов. В пивном сусле вызывает нижнее брожение. Количество образуемого спирта однако не велико (1%, в то время как S. cerevisiae в тех же условиях дает 6%). — Mycoderma cerevisiae и M. vini. Под этими названиями известно не два вида, а целый ряд различных видов, до сих пор сравнительно мало изученных и потому плохо различаемых. Грибки сюда относящиеся с большею легкостью образуют плёнки на поверхности различных жидкостей, содержащих алкоголь; некоторые из них вызывают слабое спиртовое брожение; есть и такие, которые портят пиво (причиняют ему болезни). У изученной Ганзеном Mycoderma cerevisiae (из копенгагенских пивоварен) клетки различной формы (рис. 7) и в каждой клетке находится обыкновенно 1, 2 или 3 сильно преломляющие свет зерна.

Рис. 7 . Mycoderma cerevisiae из копенгагенских пивоварен.

Грибок образует на сусле и пиве матовую, сероватую, часто складчатую пленку, не вызывает спиртового брожения и пиву не вредит. Другие организмы, описанные под именем М. cerevisiae, вызывают брожение и причиняют пиву болезни (появление мути, изменение вкуса и запаха). Некоторые исследователи указывают, кроме того, на способность некоторых видов Mycoderma окислять спирт, причем в одних случаях спирт превращается в уксусную кислоту, в других в угольную кислоту и воду. Грибок Муcoderma vini сходен с М. cerevisiae; он встречается на вине.

Большинство работ Ганзена помещено в "Meddelelser fra Carlsberg Laboratoriet" (3 части, 1879—1892; также по-франц. "R ésumé du compte rendu des travaux du laboratoire de Carlsberg"). Хорошее сжатое изложение учения и методов Ганзена дал Alfred J örgensen: "Die Mikroorganismen der Gä hrungsindustrie" (3 изд. 1892; здесь же подробно указана и литература вопроса). См. кроме того: Rees M., "Bo tanische Untersuchungen über Alcoholgä hrungspilze" (1870); "Pasteur L., "Etudes sur le vin" (2 изд. 1873) и "Etudes sus la bi ère" (1876), Brefeld O., "Ueber Gä hrung" (в "Landwirthsch. Jahrb ücher", III, IV, V Bd. 1874, 1875, 1876), "Botanische Untersuchungen ü ber Hefepilze" (5 вып. l883) и "Untersuchangen aus dem Gesammtgebiete der Mycologie" (9. вып. 1891); взгляды О. Брефельда изложены также в нижепоименованных сочинениях Людвига и Тафеля; Duclaux, "Chimie biologique" (1883); Zopf, W., "Die Pilze in morpholo gischer, physiologischer, biologischer und systematischer Beziehung" (1890); Ludwig F., "Lehrbuch der niederen Kryptogamen" (1892); Tavel F., "Vergleichende Morhpologie der Pilze" (1892).

Г. Надсон.