Стадии развития дрожжей. Описать основные фазы роста дрожжевой клетки

Дрожжевой клетке, как и всем микроорганизмам, присущи че­тыре основные фазы роста: лагфаза, фаза логарифмического роста, стационарная фаза и фаза отмирания. Однако процесс выращива­ния дрожжей предусматривает только первые три фазы. Фазы от­мирания клеток не должно быть в дрожжевом производстве.

Лагфаза — это период, во время которого внесенные в питатель­ную среду дрожжевые клетки адаптируются к окружающей среде. Их ферментные системы перестраиваются на синтез биомассы. Происходит активный синтез аминокислот, полифосфатов, рибо­нуклеиновых кислот (РНК). Клетки подготавливаются к почкова­нию, масса их увеличивается в результате увеличения размеров клеток. Дрожжи в это время не размножаются. Продолжитель­ность этого периода зависит от активности ферментных систем клетки, количества засевного материала, количества и состава пи­тательного субстрата, в который помещены клетки, а также от температуры, рН, аэрации культуральной среды и др. В этот период клетки обладают повышенной чувствительностью к внешним воз­действиям.

Фаза логарифмического роста характеризуется высокой актив­ностью размножения клеток. При обеспечении их необходимыми питательными и ростовыми веществами, а также при отсутствии лимита по растворенному кислороду в культуральной среде, коли­чество почкующихся клеток быстро увеличивается, достигая 70-80 %. Биомасса дрожжей при этом постепенно повышается вслед­ствие образования новых дочерних клеток, которые, вырастая до материнской клетки, начинают почковаться, образуя новую генера­цию. После отпочковывания молодой клетки материнские клетки вновь начинают почковаться.

По данным А. Кука, одна дрожжевая клетка способна воспро­извести в среднем 25 новых клеток, а иногда и 40.

В этой фазе наблюдается максимальная скорость роста дрож­жевых клеток. Продолжительность периода зависит от количе­ства питательных веществ в среде, аэрации, количества образовав­шихся продуктов метаболизма клеток. При периодическом про­цессе скорость роста постепенно понижается вследствие недостат­ка источников питания, накопления ингибирующих продуктов или некоторых изменений физических свойств среды. При условии по­стоянного пополнения среды питательными веществами и выведе­нии из культуральной среды вредных продуктов обмена клеток период логарифмического роста может продолжаться практически бесконечно. На этой особенности микроорганизмов основано не­прерывное культивирование микроорганизмов, в частности хлебо­пекарных дрожжей.

Устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды в этот период повышается.

В стационарной фазе образование новых клеток практически прекращается, заканчивается также и их почкование, так как пи­тательные вещества в дрожжерастильный аппарат не поступают. Для поддержания жизнедеятельности клетки используют остав­шиеся в культуральной среде питательные вещества. Клетки уве­личиваются в размере, масса их также возрастает. Прирост био­массы в этой фазе может составить 5-10 %от массы дрожжей, накопленных в логарифмический фазе. Ферментные системы кле­ток перестраиваются с активного синтеза биомассы на процессы обмена, поддерживающие их жизнедеятельность. Устойчивость клеток к окружающей среде значительно повышается. Эта фаза соответствует дозреванию клеток в дрожжевом производстве.

Фаза отмирания характеризуется отсутствием роста и размно­жения микроорганизмов. Масса клеток уменьшается, так как все питательные вещества культуральной среды использованы в пре­дыдущей фазе. Для поддержания жизнедеятельности клетки на­чинают использовать собственные запасы. Наблюдается автолиз клеток, Качество дрожжей резко ухудшается. Технологическим процессом получения хлебопекарных дрожжей эта фаза не пре­дусматривается, так как дрожжи выделяют из культуральной сре­ды. Она может быть только при аварии, например при поломке сепараторов, когда дозревшие дрожжи длительное время простаи­вают в дрожжерастильных аппаратах без притока питательных веществ и др.

Для повышения съема биомассы с дрожжерастильного аппара­та необходимо технологический процесс вести так, чтобы сокра­тить до минимума период лагфазы и увеличить фазу логарифми­ческого роста. От этих двух фаз зависят в основном выработка и выход дрожжей. Стационарная фаза также влияет на величину этих двух показателей. Однако от правильности ведения процесса в этой фазе в основном зависит качество готового продукта (хле­бопекарное достоинство и сохранность дрожжей).