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Die Hefen sind eine nicht-taxonomische Gruppe von einzelligen Pilzen, die aufgrund des Übergangs zum Lebensraum in flüssigen und halbflüssigen, organisch reichen Substraten ihre Myzelstruktur verloren haben. Vereinigt etwa 1500 Arten, die zu Ascomycetes und Basidiomycetes gehören.

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Biologie

Hefe ist ein Pilz, dessen Zellen eine mikroskopische Größe (etwa 5 Mikrometer) haben und sich zu einer Art Kolonie entwickeln. Hefe bildet normalerweise kein Mycel. Die Form der Hefezellen ist kugelförmig.

In der Natur lebt Hefe auf den Oberflächen von Früchten, Blumen, sie ist in den Oberflächenschichten des Bodens, im Verdauungstrakt einiger Insekten usw. vorhanden.

Hefe ist keine einzige taxonomische Pilzgruppe. Die Hefe besteht aus einzelnen Vertretern zweier Abteilungen von Pilzen - Ascomyceten und Basidiomyceten. Hefe kann als besondere Lebensform betrachtet werden, die in verschiedenen Pilzarten entstanden ist. Hefe insgesamt mehr als 1000.

Hefe gilt als sekundär für einzellige Organismen. Dies bedeutet, dass ihre Vorfahren vielzellige Pilze waren, die später einzellig wurden. Derzeit gibt es eigenartige "Übergangsformen". So haben einige Pilze in einigen Phasen des Lebenszyklus Anzeichen von Hefe und auf anderen bilden sie ein vielzelliges Myzel.

Knospung ist im Wesentlichen eine vegetative Vermehrung von Hefe, d. H. Die Bildung von Sporen. Auf der Stammzelle bildet sich eine Wölbung, die allmählich wächst, in eine adulte Zelle übergeht und von der Stammzelle getrennt werden kann. Wenn die Zellen knospen, hat die Hefe die Form von verzweigten Ketten.

Neben der vegetativen Fortpflanzung gibt es einen sexuellen Prozess in der Hefe. Wenn zwei Hefezellen zusammenlaufen, entsteht eine diploide Zelle, die sich anschließend in haploide Sporen aufteilt.

Hefe-Ascomyceten unterscheiden sich von Basidiomyceten-Hefe in ihrem Lebenszyklus, synthetisierten Substanzen, Besonderheiten des Knospens usw.

Die Ernährung von Hefezellen erfolgt hauptsächlich durch Fermentation von niedermolekularen Kohlenhydraten (Zuckern). Zucker wird mit Hefe zu Alkohol und Kohlendioxid fermentiert. Gleichzeitig wird Energie freigesetzt, die in die Vitalprozesse der Hefe fließt.

Die Fermentation ist anaerobe Atmung, d. H. Die Energiegewinnung ohne Sauerstoff. Hefe kann jedoch auch Sauerstoff einatmen. Daher ist ihre Anaerobizität optional (optional). Wenn Hefe Sauerstoff einatmet, wird Kohlendioxid freigesetzt, aber es wird Zucker nicht zu Alkoholen fermentiert. Wenn es jedoch viele Zucker gibt, gärt es die Hefe sogar in Gegenwart von Sauerstoff.

Der Fermentationsprozess von Hefe wird vom Menschen genutzt. Bei der Brotherstellung macht das durch Hefe erzeugte Kohlendioxid den Teig poröser. Die Bildung von Hefe-Alkohol wird bei der Weinbereitung und beim Brauen verwendet. Hefen bilden auch im Stoffwechsel andere Substanzen (verschiedene Öle, Alkohole usw.), die zubereiteten Lebensmitteln einen besonderen Geschmack verleihen.

Der Mensch hat im Altertum gelernt, Hefe zu verwenden. Markierte ihre Verwendung im alten Ägypten. Die Tatsache, dass diese mikroskopisch kleinen Pilze Testanhebung oder die Bildung von Alkohol bewirken, wussten die Menschen damals nicht. Hefe wurde zuerst von A. Leeuwenhoek (1680) beobachtet, dann wurde sie von Charles Kanyar de La Tour beschrieben (1838). L. Pasteur hat jedoch erst 1857 bewiesen, dass die Gärung in rohen Lebensmitteln durch Organismen erfolgt, und dies ist nicht nur eine chemische Reaktion.

Einige Hefearten können Krankheiten verursachen.

http://biology.su/fungus/yeast

Hefe

Hefe gehört zur Gruppe der Pilze pflanzlichen Ursprungs. Gärung fördern, werden beim Backen, bei der Weinbereitung, bei der Herstellung von Kwas, Bier und Alkohol verwendet.

Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung gelten sie zu Recht als hervorragende Quelle für Eiweiß, organisches Eisen, Mineralstoffe, Spurenelemente, Aminosäuren und Vitamine der Gruppe B.

Unter den industriellen Hefen gibt es eine Gruppe von Bäcker-Trocken-, Granulat- und Rohhefen, Bierhefe und zahlreiche Optionen für Soforthefe.

Backhefe wird in einer speziellen nährstoffreichen Umgebung gezüchtet, zu der Stickstoffmischungen und Mineralien hinzugefügt werden. Zuckerrüben werden in der Regel als Rohstoff für die industrielle Herstellung von Bäckerhefe verwendet. Im Produktionsprozess wird der gewünschte Pilz in Form einer schaumigen Filmschicht konzentriert, die in der Zentrifuge von Verunreinigungen gereinigt wird. Die resultierende Mischung wird entwässert, verdichtet und gepresst. Dann - an die Implementierung gesendet.

Jede Hausfrau bevorzugt in der Regel eine bestimmte Hefeart. Wenn Sie nicht die endgültige Wahl getroffen haben, empfehlen wir Ihnen, jeden Hefetyp auszuprobieren.

Frische Hefe

Bevorzugt für das Backen von Brot und Backwaren, weil sie den Produkten eine optimale Textur und Prunk verleihen. Im Gegensatz zu Trockenhefe werden hier etwa 70% Feuchtigkeit gespeichert. Beim Vergleich aller auf dem Markt befindlichen Hefevarianten liefert die frische Hefe die stärkste Gärung.

Frisch gehaltene Hefe sollte eine Temperatur unter 10 ° C haben. In keinem Fall in einer versiegelten Packung, weil die Hefe Pilze. Wie jeder andere lebende Organismus müssen sie atmen. Die optimale Haltbarkeit unter diesen Bedingungen beträgt 5-6 Wochen. Äußerlich sollte die gepresste Masse der frischen Hefe eine glatte Cremefarbe ohne Einschlüsse beibehalten.

Vorbereiten, frische Hefe zu verwenden
Die benötigte Menge an gepresster Hefemasse zerdrücken, warmes Wasser hinzufügen (nicht heiß, bei Temperaturen über 40-42 ° C sterben sie ab) und rühren, bis eine homogene Masse entsteht.

Granulierte Hefe

Bei der Herstellung in der Dehydratisierungsphase mit bis zu 66% Feuchtigkeit wird Hefe in Form von kleinen Granulaten erhalten. Bei Verwendung dieser Art von Hefe wird ungefähr die gleiche Menge aufgenommen wie bei Frischhefe. Sie wirken aber schwächer.

Ihr Hauptvorteil besteht darin, dass diese Hefeart im Gegensatz zu frischen Hefen sofort unter Umgehung der Auflösungsstufe in der Flüssigkeit zum Mehl gegeben werden kann. Die Lagerbedingungen sind ähnlich: Lagerung bei Temperaturen unter 10 ° C, nicht mehr als 6 Wochen.

Trockenhefe

In dieser Art von Hefe halten die Produzenten im Entwässerungsstadium nur 8% Feuchtigkeit. Sie sind auch Granulate mit verschiedenen Durchmessern. Viele Leute verwechseln diese Art von industrieller Bäckerhefe mit schnell wirkenden und werden dem Mehl bei der Brotherstellung sofort zugesetzt.

Trockenhefe sollte jedoch langsam und ohne Rühren auf die Oberfläche von warmem Wasser gegossen werden und 10-15 Minuten stehen lassen. Nach dieser Zeit glatt rühren und zum Teig geben. Je nach Menge wird empfohlen, zweimal weniger als frische Hefe zu geben. Für die Lagerung von Trockenhefe ist kein Kühlschrank erforderlich. Verfallsdatum 1-2 Jahre, Lagerung an einem trockenen, belüfteten Ort.

Schnellhefe (oder Instant-Hefe)

Sieht aus wie ein zylindrisches Granulat. Diese Art von Hefe verringert die Teigvorbereitungszeit: sie steigt um eineinhalb bis zwei Mal schneller an. Diese Hefe sollte nicht mit Wasser verdünnt werden. Im Allgemeinen sollte der Kontakt mit Wasser, Zucker, Salz und Fetten vermieden werden. Sie werden sofort zum fertigen Teig gegeben und mit etwas Mehl vermischt.

Bierhefe

Äußerlich repräsentieren sie eine Masse, die dank der Bitterkeit des Hopfens dunkler ist und einen ziemlich scharfen Geschmack hat. Unterschied auch intensive Gärung. Ihre Stärke ist unbedeutend, die Hefe zerfällt leicht und wird mit weiterer Verdunkelung weich.

Zusammensetzung

Kalorie - 75,1 kcal
Protein - 12,7 g
Fett - 2,7 g
Kohlenhydrate - 8,5 g
Wasser - 74 g
Cholesterin - 260 mg
Eisen - 3,2 mg
Kalium - 51 mg
Calcium - 400 mg
Vitamin B1 - 11,4 mg
Vitamin B2 - 14,3 mg

Guter Rat

Trockenhefe sollte vor Gebrauch in warmem Wasser eingeweicht und 20 Minuten stehen gelassen werden.

Hefe sollte mit warmem Wasser oder Milch bis zu 30 ° C verdünnt werden.

30 g normale Hefe können mit 2 TL ersetzt werden. Trockenhefe in warmem Wasser gelöst.

Presshefe sollte nicht dunkel und trocken sein, da sonst der Teig nicht aufgehen kann.

Teig mit Trockenhefe wird ohne Schwamm zubereitet. Trockenhefe wird einfach mit Mehl gemischt.

Wenn in Hefeteig hinzufügen
2 Esslöffel Zitronensaft, dann verschwindet der eigenartige Geruch von Hefe.

http://prostoest.ru/drozhzhi/

Hefe, zu welcher Pilzgruppe gehört

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Dandan8080

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Hefepilze

Hefe ist eine nicht-taxonomische Gruppe von einzelligen Pilzen, die aufgrund des Übergangs zum Lebensraum in flüssigen und halbflüssigen, organisch reichen Substraten ihre Myzelstruktur verloren haben. Vereinigt etwa 1500 Arten, die zu Ascomycetes und Basidiomycetes gehören.

Der Inhalt

Allgemeine Informationen

Die Grenzen der Gruppe sind nicht klar abgegrenzt: Viele Pilze, die sich vegetativ in einer einzelligen Form vermehren können und daher als Hefe bezeichnet werden, bilden in anderen Phasen des Lebenszyklus ein entwickeltes Mycel und in einigen Fällen makroskopische Fruchtkörper. Zuvor wurden diese Pilze einer speziellen Gruppe von Hefe-ähnlichen Stücken zugeteilt, aber jetzt werden sie normalerweise zusammen mit Hefe betrachtet. Studien mit 18S-rRNA zeigten eine enge Beziehung zu typischen Hefespezies, die nur in Form von Mycel wachsen können.

Die Größe der Hefezellen beträgt gewöhnlich 3 bis 7 Mikrometer im Durchmesser. Es gibt Hinweise darauf, dass einige Arten bis zu 40 Mikrometer wachsen können [1].

Hefe ist von großer praktischer Bedeutung, insbesondere Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae). Einige Arten sind optionale und bedingte Krankheitserreger. Bis heute wurde das Genom der Hefe Saccharomyces cerevisiae (sie waren die ersten Eukaryoten, deren Genom vollständig sequenziert wurde) und Schizosaccharomyces pombe vollständig entschlüsselt. [2]

Geschichte von

Das russische Wort "Hefe" hat eine gemeinsame Wurzel mit den Wörtern "Zittern", "Zittern", die zur Beschreibung des Aufschäumens einer Flüssigkeit verwendet wurden, die häufig die Fermentation begleitet, die von der Hefe durchgeführt wird. Das englische Wort "Hefe" (Hefe) stammt aus dem Altenglischen "gist", "gyst", was "schäumen, kochen, Gas freisetzen" [3] bedeutet.

Hefe ist wahrscheinlich einer der ältesten "häuslichen Organismen". Seit Tausenden von Jahren werden sie zum Gären und Backen verwendet. Archäologen haben unter den Ruinen der alten ägyptischen Städte Mühlsteine ​​und Bäckereien sowie das Image von Bäckern und Brauern gefunden. Es wird angenommen, dass die Ägypter vor 6000 Jahren v. Chr. Bier brauen. und um 1200 v.Chr. e. Sie beherrschten die Technologie des Backens von Hefebrot und das Backen von Fladenbrot [4]. Um mit dem Verdauen eines neuen Substrats zu beginnen, benutzten die Menschen die Überreste des alten. Infolgedessen wurde in verschiedenen Farmen seit Jahrhunderten Hefe ausgewählt, und es wurden neue physiologische Rassen gebildet, die in der Natur nicht vorkommen, von denen viele sogar ursprünglich als separate Arten beschrieben wurden. Sie sind die gleichen menschlichen Produkte wie Kulturpflanzen. [5]

Im Jahr 1680 sah der niederländische Naturforscher Anthony van Leeuwenhoek die Hefe zum ersten Mal in einem optischen Mikroskop, erkannte sie jedoch nicht, da keine lebenden Organismen sich bewegten [6]. Und erst 1857 bewies der französische Mikrobiologe Louis Pasteur in seiner Arbeit „Mémoire sur la fermentation alcoholique“, dass die alkoholische Gärung nicht nur eine chemische Reaktion ist, sondern ein biologischer Prozess, der durch Hefe hervorgerufen wird [7] [8].

1881 nutzte Emil Christian Hansen, ein Angestellter des Laboratoriums eines dänischen Unternehmens im Jahre 1883, zum ersten Mal Bier anstelle von instabilem Sauerteig [4]. Ende des 19. Jahrhunderts wurde mit seiner Beteiligung die erste Klassifizierung von Hefe erstellt, zu Beginn des 20. Jahrhunderts erschienen Determinanten und Sammlungen von Hefekulturen. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts fokussiert sich die Wissenschaft der Hefe (Zymologie) neben praktischen Fragen auf die Ökologie von Hefe in der Natur, Zytologie und Genetik.

Bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts beobachteten die Wissenschaftler nur den Sexualzyklus der Ascomyceten-Hefe und betrachteten sie alle als getrennte taxonomische Gruppe von Beuteltierpilzen. Dem japanischen Mykologen Isao Banno gelang es 1969, den Zyklus der sexuellen Fortpflanzung in Rhodotorula glutinis, einem Basidiomyceten, zu induzieren. Moderne molekularbiologische Untersuchungen haben gezeigt, dass Hefen unter Ascomyceten und Basidiomyceten-Pilzen unabhängig voneinander gebildet wurden und nicht ein einzelnes Taxon, sondern eine Lebensform darstellen. [9]

Am 24. April 1996 wurde bekannt gegeben, dass Saccharomyces cerevisiae der erste eukaryotische Organismus war, dessen Genom (12 Millionen Basenpaare) vollständig sequenziert war [10]. Die Sequenzierung dauerte 7 Jahre und daran nahmen mehr als 100 Laboratorien teil [11]. Der nächste Hefeorganismus und der sechste Eukaryont mit dem vollständig entschlüsselten Genom im Jahr 2002 war Schizosaccharomyces pombe [12] mit 13,8 Millionen Basenpaaren.

Ascomycete und Basidiomycete-Hefe

Es ist möglich, die Hefe, die zu verschiedenen Teilen des Pilzes gehört, sowohl durch die Merkmale ihres Lebenszyklus als auch ohne Beobachtung der Affinitätszeichen zu unterscheiden. Dazu gehören die Synthese von Carotinoiden (nur in Basidiomycetenhefe zu finden), die Art der Ubichinone (mit 5–7 Isoprenoidresten in Ascomyceten und von 8–10 in Basidiomyceten, obwohl es Ausnahmen gibt), die Art der Knospung (siehe Abschnitt Lebenszyklus), den Inhalt von GC DNA-Paare (26–48% bei Ascomyceten, 44–70% bei Basidiomyceten), Urease (charakteristisch mit wenigen Ausnahmen nur Basidiomycete) und andere.

Typische Trennung

Stoffwechseleigenschaften

Hefe sind Chemo-Organo-Heterotrophe und verwenden organische Verbindungen sowohl zur Energieerzeugung als auch als Kohlenstoffquelle. Sie benötigen Sauerstoff für die Atmung, jedoch können viele Arten durch Gärung unter Freisetzung von Alkoholen (fakultative Anaerobier) Energie gewinnen. Im Gegensatz zu Bakterien gibt es unter Hefen, die in Gegenwart von Sauerstoff in der Umgebung absterben, keine obligatorischen Anaerobier. Wenn Luft durch das fermentierte Substrat geleitet wird, stoppt die Hefe die Fermentation und beginnt zu atmen (da dieser Prozess effizienter ist), verbraucht Sauerstoff und stößt Kohlendioxid aus. Dies beschleunigt das Wachstum von Hefezellen (Pasteur-Effekt). Die Hefe beginnt jedoch, selbst bei Sauerstoffzufuhr bei hohem Glukosegehalt im Medium zu gären (Krebtree-Effekt). [13]

Hefe ist in Bezug auf die Ernährung ziemlich anspruchsvoll. Unter anaeroben Bedingungen können Hefen nur Kohlenhydrate als Energiequelle verwenden, hauptsächlich Hexosen und daraus gebildete Oligosaccharide. Einige Arten (Pichia stipitis, Pachysolen tannophilus) nehmen auch Pentosen auf, beispielsweise Xylose. Schwanniomyces occidentalis und Saccharomycopsis fibuliger können Stärke fermentieren, Kluyveromyces fragilis ist Inulin. Unter aeroben Bedingungen ist das Spektrum an verdaulichen Substraten breiter: Neben Kohlenhydraten, Fetten, Kohlenwasserstoffen, Aromaten und Einkohlenstoffverbindungen, Alkoholen, organischen Säuren. Viel mehr Arten können unter aeroben Bedingungen Pentose verwenden. Komplexe Verbindungen (Lignin, Cellulose) sind für Hefe jedoch nicht verfügbar.

Stickstoffquellen für alle Hefen können Ammoniumsalze sein, etwa die Hälfte der Spezies hat Nitratreduktase und kann Nitrate absorbieren. Die Methoden der Harnstoffassimilation unterscheiden sich für Ascomyceten- und Basidiomyceten-Hefen. Ascomycete zuerst carboxylieren, dann hydrolysieren, Basidiomycet - sofort mit Urease hydrolysieren.

Für die praktische Anwendung sind die am Mittwoch in geringen Mengen freigesetzten Produkte des Sekundärmetabolismus von Hefe wichtig: Fuselöle, Acetoin (Acetylmethylcarbinol), Diacetyl, Butyraldehyd, Isoamylalkohol, Dimethylsulfid usw. Die organoleptischen Eigenschaften der mit Hefe erhaltenen Produkte hängen davon ab. [14]

Verbreitung

Hefe-Habitate sind vorwiegend mit zuckerreichen Substraten verbunden: Die Oberfläche von Früchten und Blättern, wo sie sich von Pflanzensekreten in vivo ernähren, Blumennektar, Wundsäfte von Pflanzen, abgestorbene Phytomasse usw., aber sie sind auch im Boden verbreitet (insbesondere in Streu und organogenen Horizonten). und natürliche Gewässer. Hefe (r. Candida, Pichia, Ambrosiozyma) ist ständig im Darm und an Durchgängen von Xylophagen (holzfressende Insekten) präsent, auf Blattlaugen entwickeln sich reiche Hefegemeinschaften. Mitglieder der Gattung Lypomyces sind typische Bodenbewohner.

Lebenszyklus

Eine Besonderheit von Hefe ist die Fähigkeit, in einem einzelligen Zustand vegetativ zu wachsen. Verglichen mit den Lebenszyklen von Pilzen sieht dies aus wie das Aufkeimen von Sporen oder Zygoten. Viele Hefen sind auch in der Lage, den sexuellen Lebenszyklus (dessen Typ hängt von der Affinität ab) durchzuführen, in dem Myzelstadien auftreten können.

Bei einigen hefeartigen Pilzen, die Myzel bilden, ist der Zerfall in Zellen (Arthrosporen) möglich. Dies sind die Gattungen Endomyces, Galactomyces, Arxula, Trichosporon. In den letzten beiden beginnen die Arthrosporen nach der Ausbildung zu knospen. Trichosporon bildet auch vegetative Endosporen in Mycelzellen.

Ascomycete Hefezyklen

Die charakteristischste Form der vegetativen Vermehrung für einzellige Ascomyceten-Hefen ist das Knospen, nur Schizosaccharomyces pombe reproduzieren sich nicht durch Knospung, sondern durch binäre Division [15]. Die Knospenstelle ist ein wichtiges diagnostisches Merkmal: Polare Knospung aufgrund der Bildung knospender Narben führt zur Bildung von apikularen (Zitronen-, Saccharomycodes, Hanseniaspora, Nadsonia) und birnenförmigen (Schizoblastosporion) -Zellen; Multilateral verändert nicht die Form der Zelle (Saccharomyces, Pichia, Debaryomyces, Candida). Bei den Gattungen Sterigmatomyces, Kurtzmanomyces, Fellomyces tritt das Knospen bei langen Prozessen (Sterigmen) auf.

In Ascomycetenhefe knospen sie holoblastisch: Die Zellwand der Mutterzelle wird weicher, krümmt sich nach außen und bildet die Zellwand der Tochterzelle.

Insbesondere bei Ascomyceten-Hefen der Gattungen Candida und Pichia divergieren die Zellen häufig nicht und bilden Pseudomycelium, das sich von den echten durch deutlich sichtbare Einengungen anstelle der Septa und kürzere im Vergleich zu den vorherigen terminalen Zellen unterscheidet.

Bei haploiden Ascomyceten-Hefezellen gibt es zwei Arten der Paarung: a und α. Der Begriff "Geschlecht" wird nicht verwendet, da die Zellen morphologisch identisch sind und sich nur in einer genetischen Lokusmatte unterscheiden (aus dem Englischen. Paarung - Paarung). Zellen verschiedener Arten von y können sich verschmelzen und ein diploides a / α bilden, das nach der Meiose 4 haploide Ascosporen ergibt: zwei a und zwei α. Die vegetative Vermehrung von Ascomyceten-Hefen ist bei verschiedenen Arten möglich, entweder nur im haploiden Stadium oder nur im diploiden Stadium oder beides (haplo-diploide Hefe).

Basidiomyceten-Hefezyklen

Basidiomycete Hefe enteroblastische Sprossung: Die Zellwand der Mutterzelle bricht, die Niere verlässt die Lücke und synthetisiert ihre Zellwand von Grund auf. Die Aufteilung der Hefezellen für Basidiomyceten ist nicht typisch.

Neben dem üblichen Spross können viele Arten von ausschließlich Basidiomycetenhefe (S. Sporidiobolus, Sporobolomyces, Bullera) vegetative Ballistosporen bilden: Sporen auf einem mit Glykogen gefüllten Auswuchs. Durch die Glykogenhydrolyse steigt der Druck und die Spore wird in einer Entfernung von bis zu mehreren Millimetern geschossen. Beim Test auf die Bildung von Ballistosporen werden Hefen auf eine Agar-Nährbodenplatte gesät, die am Deckel der Petrischale befestigt ist. Das Wachstum von Hefe auf dem Medium unter dieser Platte zeigt das Vorhandensein von Ballistosporen und deren Zugehörigkeit zu Basidiomyceten an.

Während der sexuellen Fortpflanzung in Basidiomyceten bei der Fusion haploider Hefezellen (Plasmogamie) findet keine Kernfusion (Karyogamie) statt und es bildet sich eine dikaryotische Zelle, wodurch ein Mycel entsteht. Bereits auf dem Myzel tritt Karyogamie auf und es bilden sich Basidiosporen, oft sogar am Fruchtkörper (Ordnung Tremallales). Die einzige Hefe unter den Basidiomyceten, die selbst während des sexuellen Fortpflanzungszyklus kein Myzel bildet, ist Xanthophyllomyces dendrorhus.

Es ist zu beachten, dass sich die Paarungstypen in Basidiomycetenhefe normalerweise nicht in einem, sondern in einer großen Anzahl von Loci unterscheiden. Nur die Zellen, in denen sich alle diese Loci unterscheiden, d. H. Paarungsarten von mehr als zwei, können zusammengeführt werden.

Arten der Paarung

Bei der sexuellen Fortpflanzung der Hefe können keine zwei Zellen miteinander verschmelzen, sondern nur haploide Zellen verschiedener Paarungsarten. Es gibt zwei Arten solcher Zellen, die sich in demselben genetischen Ort unterscheiden, der mit mat [16] bezeichnet wird (aus der englischen Paarung). Der Locus kann sich in einem von zwei Allelzuständen befinden: mat a und mat α. Mat und Zellen synthetisieren Sexualhormone, die α-Zellen ein Signal geben. α-Zellen reagieren auf α-Zellen, indem sie Membranrezeptoren aktivieren, die nur Pheromone von Zellen des entgegengesetzten Paarungstyps wahrnehmen. [17] Daher ist die Fusion zweier identischer Zellen unmöglich.

Nach der Fusion entsteht eine diploide Zelle mit dem Genotyp a / α, die asexuell sein muss, damit sie nicht verschmilzt und dann Meiose bildet. Die Zelle erreicht dies wie folgt. Das mat a-Gen kodiert für das a1-Protein, das zwei Funktionen erfüllt: Es unterdrückt das Lesen von mRNA für das α1-Protein aus dem mat-α-Gen, daher entwickelt sich der α-Phänotyp nicht (α-Pheromone werden nicht synthetisiert), stört jedoch nicht die Synthese des α2-Proteins, das a-spezifisch unterdrückt Gene, und der Phänotyp wird auch nicht entwickelt. Zweitens aktivieren die Proteine ​​a1 und α2 zusammen α / a-spezifische Gene, die zur Realisierung der Meiose notwendig sind.

Hefe kann ihren Paarungstyp durch DNA-Rekombination ändern. Diese Änderung in Zellen tritt bei einer Frequenz von etwa 10–6 pro Zelle auf. Neben dem Matten-Locus in der Zelle gibt es auch eine Kopie der a-Gene von mat a und mat: HMR (Hidden MAT Right) bzw. HML (Hidden MAT Left). [18] Diese Loci befinden sich jedoch in einem stillen Zustand. Die Zelle ersetzt den Ort der Arbeitsmatte durch eine Kopie. In diesem Fall wird die Kopie von dem Locus entfernt, der sich im entgegengesetzten Allelstatus befindet. Das BUT-Gen ist für diesen Prozess verantwortlich. Dieses Gen ist nur im haploiden Zustand aktiv. Es codiert Endonukleasen, die DNA an der Mattenlokalisierung schneiden. Dann entfernt die Exonuclease den Mattenbereich und an seiner Stelle kommt eine Kopie von HMR oder HML. [19]

Anwendung

Einige Hefesorten werden seit langem vom Menschen zur Herstellung von Brot, Bier, Wein, Kwas usw. verwendet. In Verbindung mit der Destillation werden Fermentationsverfahren der Herstellung starker alkoholischer Getränke zu Grunde gelegt. Die günstigen physiologischen Eigenschaften von Hefe ermöglichen ihren Einsatz in der Biotechnologie. Derzeit werden sie bei der Herstellung von Xylit [20], Enzymen, Lebensmittelzusatzstoffen zur Reinigung von Ölverschmutzungen eingesetzt.

Hefe wird in der Wissenschaft auch häufig als Modellorganismen für die Genforschung und in der Molekularbiologie verwendet. Bäckerhefe war die erste der Eukaryoten, die vollständig durch die Sequenz der genomischen DNA bestimmt wurde. Ein wichtiges Forschungsgebiet ist das Studium von Prionen in Hefe.

Traditionelle Prozesse

Bäckerei

Gebackenes Hefebrot zu kochen ist eine der ältesten Technologien. In diesem Verfahren wird überwiegend Saccharomyces cerevisiae verwendet. Sie führen die alkoholische Gärung mit der Bildung vieler sekundärer Metaboliten durch, was den Geschmack und die aromatischen Qualitäten von Brot verursacht. Alkohol verdampft beim Backen. Darüber hinaus bilden sich im Teig Kohlendioxidblasen, die ihn zum "Aufgehen" zwingen und dem Brot nach dem Backen eine schwammige Struktur und Weichheit verleihen. Ein ähnlicher Effekt wird durch die Zugabe von Soda und Säure (normalerweise Zitronensäure) zum Teig hervorgerufen, aber in diesem Fall werden keine Geschmackskomponenten gebildet.

Mehl enthält normalerweise keinen fermentierbaren Zucker, daher werden dem Teig Eier oder Zucker zugesetzt. Um mehr Aromastoffe zu erhalten, wird der Teig punktiert oder umgerührt, wobei Kohlendioxid freigesetzt wird, und dann "aufsteigen" gelassen. Es besteht jedoch das Risiko, dass die Hefe nicht genügend fermentierbares Substrat aufweist.

Weinherstellung

Unter den natürlichen Bedingungen befinden sich Hefen auf der Oberfläche der Traubenfrucht, die oft als helle Blüte auf Beeren wahrgenommen werden, die hauptsächlich von Hanseniaspora Uvarum gebildet werden. Obwohl „wilde“ epiphytische Hefen zu einem unvorhersehbaren Fermentationsergebnis führen können, können sie normalerweise nicht mit Fermentern konkurrieren, die in Weinfässern leben.

Die geernteten Trauben werden zerdrückt und erhalten Saft (Most, Traubenbrei) mit 10-25% Zucker. Um Weißweine zu erhalten, wird eine Mischung aus Saatgut und Schale (Fruchtfleisch) daraus abgetrennt, im Rotweinsenf verbleibt es. Anschließend werden die Zucker durch Fermentation in Ethanol umgewandelt. Die sekundären Metaboliten der Hefe sowie die daraus während der Reifung des Weins abgeleiteten Verbindungen bestimmen ihr Aroma und ihren Geschmack. Um eine Reihe von Weinen (z. B. Champagner) zu erhalten, wird der bereits fermentierte Wein zum zweiten Mal erneut gebraut.

Die Beendigung der Gärung ist entweder mit der Erschöpfung der Zuckerreserven (trockener Wein) oder mit dem Erreichen der Ethanol-Toxizitätsschwelle für Hefe verbunden. Jerez-Hefe ist im Gegensatz zu herkömmlicher Hefe (die stirbt, wenn die Alkoholkonzentration in der Lösung 12% erreicht) widerstandsfähiger. Sherry-Hefe war anfangs nur in Südspanien (in Andalusien) bekannt, wo sie dank ihrer Eigenschaften starken Wein-Sherry (bis zu 24% bei langer Lagerung) erhielten. Im Laufe der Zeit wurde Sherry-Hefe auch in Armenien, Georgien, Krim usw. gefunden. Sherry-Hefe wird auch bei der Herstellung einiger starker Biere verwendet.

Brauen und Brauen

Beim Brauen wird Getreide (meistens Gerste) als Rohstoff verwendet, der viel Stärke enthält, aber wenig Zucker, der durch Hefe fermentiert wird. Daher wird Stärke vor der Fermentation hydrolysiert. Zu diesem Zweck werden Amylasen verwendet, die während der Keimung vom Getreide selbst gebildet werden. Gekeimte Gerste wird Malz genannt. Das Malz wird zerkleinert, mit Wasser gemischt und gekocht, wodurch die Würze erhalten wird, die anschließend mit Hefe fermentiert wird. Es gibt Bierhefe der Bottom- und Top-Fermentation (diese Klassifizierung wurde vom Dänen Christian Hansen eingeführt).

Obergärige Hefe (z. B. Saccharomyces cerevisiae) bildet eine „Kappe“ an der Oberfläche der Würze, Temperaturen von 14 bis 25 ° C sind bevorzugt (daher wird die Topfermentation auch warm genannt) und halten höheren Alkoholkonzentrationen stand. Die (kalte) Fermentationshefe (Saccharomyces uvarum, Saccharomyces carlsbergensis) hat eine optimale Entwicklung bei 6-10 ° C und lagert sich am Boden des Fermenters ab.

Bei der Herstellung von Weißbier wird häufig Torulaspora delbrueckii verwendet. Bei der Herstellung von Lambic wird Hefe verwendet, die versehentlich in den Fermenter gelangt ist. Normalerweise gehören sie zur Gattung Brettanomyces.

Kwas wird nach einem ähnlichen Schema hergestellt, Roggenmalz wird jedoch neben Gerste häufig verwendet. Dazu gibt man Mehl und Zucker. Anschließend wird die Mischung mit Wasser gegossen und zu Würze gekocht. Der wichtigste Unterschied zwischen dem Brauen und der Bierherstellung ist die Verwendung von Milchsäurebakterien außer Hefe bei der Gärung von Würze.

Die Verwendung von Hefe in der modernen Biotechnologie

Industrielle Alkoholproduktion

Alkoholische Gärung ist ein Prozess, der zur Bildung von Ethanol (CH₃CH₂OH) aus wässrigen Lösungen von Kohlenhydraten (Zuckern) unter der Wirkung bestimmter Hefearten (siehe Fermentation) als eine Art Metabolismus.

In der Biotechnologie werden Zuckerrohr, Futtermais und andere billige Kohlenhydratquellen zur Herstellung von Alkohol verwendet. Um fermentierbare Mono- und Oligosaccharide zu erhalten, werden sie durch Schwefelsäure oder Amylasen pilzlichen Ursprungs zerstört. Dann wird die Fermentation und Destillation des Alkohols auf eine Standardkonzentration von etwa 96 Vol.-% durchgeführt. [21]. Hefe der Gattung Saccharomyces wurde genetisch modifiziert, um Xylose [22] zu fermentieren, eines der wichtigsten Hemicellulose-Monomere. Dadurch kann die Ethanolausbeute erhöht werden, wenn pflanzliche Rohstoffe verwendet werden, die neben Cellulose erhebliche Mengen an Hemicellulosen enthalten. All dies kann den Preis senken und seine Position im Wettbewerb mit Kohlenwasserstoffen verbessern [23].

Nahrungs- und Futterhefe

Hefe ist reich an Proteinen, ihr Gehalt kann bis zu 66% erreichen, während 10% der Masse auf essentielle Aminosäuren entfallen. Hefe-Biomasse kann aus landwirtschaftlichen Abfällen, Holzhydrolysaten gewonnen werden. Ihr Ausstoß hängt nicht von den Klima- und Wetterbedingungen ab. Daher ist seine Verwendung äußerst vorteilhaft für die Anreicherung von menschlichem Futtereiweiß und von Nutztieren. Die Zugabe von Hefe zu Würsten begann bereits in den 1910er Jahren in Deutschland. In den 1930er Jahren begann man, Futterhefe in der UdSSR zu produzieren, wo sich diese Industrie besonders entwickelte.

In der UdSSR wurde 1973 die erste große Anlage zur Herstellung von Protein-Paprin mit einer Kapazität von 70.000 Tonnen pro Jahr in Betrieb genommen. Raffinerieabfälle wurden als Rohmaterial verwendet. In den achtziger Jahren wurden in der UdSSR 1 Million Tonnen mikrobielles Protein produziert, einschließlich Hefeprotein, das 2/3 der Weltmenge ausmachte.Die DDR und Ungarn gehörten zu den führenden Unternehmen in der biotechnologischen Produktion von Hefe-Futterprotein und lipophilen Fettkomplexen.

In den 1990er Jahren ging die Produktion jedoch aufgrund der Hygiene- und Umweltprobleme, die bei der Produktion und Verwendung von mikrobiellem Protein auftraten, sowie der Wirtschaftskrise stark zurück. Die gesammelten Daten zeugen von der Manifestation einer Reihe negativer Auswirkungen der Verwendung von Paprin bei der Mast von Vögeln und Tieren. Aus Umwelt- und Hygienegründen ist auch das Interesse an Industrie und Welt gesunken.

Trotzdem werden im Westen verschiedene Hefeextrakte hergestellt und verkauft: Vegemit, Dampftisch, Bovril, Tsenovis. In Russland gibt es ähnliche Produktionen, deren Volumen jedoch gering ist [24]. Um Extrakte zu erhalten, werden entweder Hefeautolysate verwendet (die Zellen werden zerstört und das Protein wird durch die Enzyme der Zellen selbst zugänglich) oder ihre Hydrolysate (Zerstörung durch spezielle Substanzen). Sie werden als Nahrungsmittelzusatz verwendet und geben den Geschmack von Gerichten; Daneben gibt es Kosmetika auf Basis von Hefeextrakten.

Auch verkauft wird dekontaminiert (durch Wärmebehandlung getötet), jedoch nicht zerstörte Speisehefe, besonders beliebt bei Veganern aufgrund des hohen Gehalts an Eiweiß und Vitaminen (insbesondere Gruppe B) sowie einer geringen Fettmenge. Einige sind mit Vitamin B angereichert₁₂ bakterieller Herkunft.

Medizinische anwendungen

• Getrocknete Bierhefe wird zur Herstellung von Medikamenten und Nahrungsergänzungsmitteln verwendet.
• Gefefitin wurde lange Zeit als allgemeines Tonikum hergestellt.
• Flüssige Bierhefe wird traditionell geschwächt für Personen mit allergischen Erkrankungen verschrieben
• Es gibt eine Reihe von Medikamenten auf Basis von Saccharomyces boulardii, die die Flora des Magen-Darm-Trakts unterstützen und wiederherstellen. Es hat sich gezeigt, dass S. boulardii die Symptome der akuten Diarrhoe bei Kindern lindert [25] [26], die Wiederinfektion von Clostridium difficile verhindert [27], die Häufigkeit von Kontraktionen der Darmmuskulatur bei Patienten mit Reizdarmsyndrom reduziert [28]. [29] [30] [31].

Anwendung als Modellobjekt

Viele Daten zur Zytologie, Biochemie und Genetik von Eukaryoten wurden zuerst an der Hefe der Gattung Saccharomyces erhalten. Diese Situation ist besonders relevant für die mitochondriale Biogenese: Hefe erwies sich als einer der wenigen Organismen, die nur durch Glykolyse existieren können und nicht an den Mutationen im mitochondrialen Genom sterben, was ihre normale Entwicklung verhindert [32]. Für die Genforschung ist der kurze Lebenszyklus von Hefe und die Fähigkeit, schnell eine große Anzahl ihrer Individuen und Generationen zu erlangen, wichtig, wodurch auch sehr seltene Phänomene untersucht werden können.

Derzeit werden Hefe-Prionen intensiv untersucht, da sie in ihrer Struktur den früher entdeckten Säuger-Prionen ähneln, für den Menschen jedoch absolut sicher sind [33] [34]; Sie sind auch viel einfacher zu erkunden.

Kombucha

Kombucha ist eine Vereinigung von Hefe- und Essigsäurebakterien. Am häufigsten wurden Verbindungen der Hefe Brettanomyces bruxellensis, Candida stellata, Schizosaccharomyces pombe, Torulaspora delbrueckii, Zygosaccharomyces bailii und andere mit einer Reihe von Stämmen der Acetobacteraceae-Familie [35] beobachtet. Sein Einsatz im Russischen Reich begann in den 1900er Jahren, es wurde offenbar nach dem Russisch-Japanischen Krieg eingeführt.

In den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts wurden verschiedene Naturstoffe für ihre medizinische Verwendung in der UdSSR aktiv untersucht. In der Broschüre "Kombucha und seine medizinischen Eigenschaften" (GF Barbanchik, 1954) werden die antimikrobiellen und antiatherosklerotischen Eigenschaften des Kombucha kohlei und seiner Kulturflüssigkeit angegeben.

Handelsprodukte, die unter dem Namen "Trockenhefe" verkauft werden

Die Zusammensetzung einer solchen Hefe umfasst nicht nur die Mikroorganismenzellen, sondern auch Mineralstoffzusätze, einige Enzyme.

Hefe als ein Faktor beim Lebensmittelverderb

Hefe kann in Umgebungen mit niedrigem pH-Wert (5,5 und sogar darunter) wachsen, insbesondere in Gegenwart von Kohlenhydraten, organischen Säuren und anderen leicht zu verwendenden organischen Kohlenstoffquellen [36]. Sie entwickeln sich gut bei Temperaturen von 5-10 ° C, wenn myzeliale Pilze nicht mehr wachsen können.

Im Prozess der Vitalaktivität metabolisieren Hefen Bestandteile von Nahrungsmitteln und bilden ihre eigenen spezifischen Endprodukte des Stoffwechsels. Gleichzeitig ändern sich die physikalischen, chemischen und damit organoleptischen Eigenschaften von Produkten - das Produkt „verschlechtert sich“ [37]. Hefeüberwuchungen auf Produkten werden oft mit bloßem Auge als oberflächliche Plakette (z. B. auf Käse oder auf Fleischprodukten) gesehen oder sie manifestieren sich durch Starten des Fermentationsprozesses (in Säften, Sirupen und sogar in ziemlich flüssiger Marmelade).

Hefe der Gattung Zygosaccharomyces gehört seit langem zu den wichtigsten Verursachern des Verderbens von Lebensmittelprodukten. Es ist besonders schwierig, sie durch die Tatsache zu kontrollieren, dass sie in Gegenwart hoher Konzentrationen an Saccharose, Ethanol, Essigsäure, Benzoesäure und Schwefeldioxid wachsen können [38], die die wichtigsten Konservierungsmittel darstellen.

Pathogene Hefe

Einige Arten von Hefe sind optionale und bedingte Krankheitserreger, die bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem zu Krankheiten führen.

Hefen der Gattung Candida sind Bestandteile der normalen Mikroflora des Menschen, aber mit einer generellen Schwächung des Körpers mit Verletzungen, Verbrennungen, Operationen, langfristigem Einsatz von Antibiotika, in der frühen Kindheit und im Alter usw. können Pilze der Gattung Candida en masse auftreten, wodurch die Krankheit Candidiasis verursacht wird. Es gibt verschiedene Stämme dieses Pilzes, einschließlich ziemlich gefährlicher. Unter normalen Bedingungen im menschlichen Körper ist die Hefe der Gattung Candida durch die natürliche menschliche Mikroflora (Laktobakterien usw.) in ihrer Entwicklung begrenzt, aber mit der Entwicklung des pathologischen Prozesses bilden viele von ihnen hoch pathogene Gemeinschaften mit Bakterien.

Cryptococcus neoformans verursacht eine Kryptokokkose, die besonders für HIV-Infizierte gefährlich ist: Unter ihnen liegt die Inzidenz von Kryptokokkose in den USA bei 7–8% und in Westeuropa bei 3–6%. C. neoformans-Zellen sind von einer starken Polysaccharidkapsel umgeben, die verhindert, dass sie von weißen Blutkörperchen erkannt und zerstört werden. Hefe dieser Art wird am häufigsten in Vogelkot gefunden, obwohl die Vögel selbst nicht krank werden.

Die Gattung Malassezia beinhaltet obligate Symbionten von warmblütigen Tieren und Menschen, die außer an ihrer Haut nirgendwo sonst zu finden sind. Bei Beeinträchtigung der Immunität können Pitiriasis (Psoriasis versicolor), Follikulitis und seborrhoische Dermatitis auftreten. Bei gesunden Menschen mit normaler Funktion der Talgdrüsen manifestiert sich Malassezia nicht und spielt sogar eine positive Rolle, indem sie die Entwicklung gefährlicherer Erreger verhindert.

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Hefepilze

Pilze
Hefe

Pilze
Hefe

Pilze
Hefe

Pilze
Hefe

(Hefepilze)

- Art der Pilze

✎ Was sind Hefepilze?

Hefepilze (Hefepilze) ist die extrataxonomische Position von einzelligen Pilzen aus der Gruppe der unvollkommenen Pilze, die aufgrund des Übergangs ihres Lebensraums zu flüssigen oder halbfesten, an organischen Substanzen reichen Substraten ihre klassische (myceliale) Struktur verloren haben.
Sie vereinen etwa 1.500 Arten, die hauptsächlich der Klasse der Ascomycetes und seltener der Basidiomycetes angehören.

✎ Hefepilz-Funktionen

Hefepilze (nicht zu verwechseln mit thermophiler Hefe) sind solche Pilze, die kein typisches Mycel haben und in Form separater Spross- oder Trennzellen vorliegen. Sie existieren während ihres ganzen Lebens oder zum größten Teil in Form völlig getrennter Einzelzellen. Und dank ihrer einzelligen Struktur haben sie aufgrund der relativ größeren Oberfläche ihrer Zellen eine viel höhere Stoffwechselrate als gewöhnliche Myzelspezies. Daher wachsen und vermehren sie sich immer mit unglaublicher Geschwindigkeit.
Historisch wurden solche Arten immer getrennt von anderen untersucht, da ihre Identifizierungsmethoden eher bakteriologischen als mykologischen Methoden ähnelten. Je nach der Fähigkeit der sexuellen Fortpflanzung werden diese Arten in Untergruppen unterteilt, die sich in verschiedenen Pilzklassen befinden:

in der Klasse der Ascomycetes und der Basidi:

In der Klasse der Deuteromyceten, in denen der Sexualzyklus nicht gefunden wird, heißt es:

• Pycnidial
• melanchonisch,
• Hyphomycet.

✎ Wie sind Hefepilze?

Der Körper von Hefepilzen unterscheidet sich sehr von allen anderen, da er nur aus einer Zelle besteht und daher kein Myzel (Mycel) bildet. Und ihre Wiedergabe ist ein sehr interessantes Phänomen. Ein kleiner Vorsprung erscheint auf der Zelle, die wächst, die sogenannte Niere bildet und sich allmählich in eine unabhängige Zelle verwandelt, die sich trennen und schließlich trennen kann. Dieser Vorgang wird Knospung genannt.

Role Die Rolle von Hefe in Natur und Leben

Die Menschheit verwendet Hefepilze seit langem zur Brotherstellung und zur Zubereitung von alkoholischen Getränken. In vielen Sprachen der Welt ist ihr Name mit dem Fermentationsprozess verbunden, den sie verursachen. Ihr russischer Name kommt vom Wort "shiver" und beschreibt den Zustand der fermentierten Würze oder des aufsteigenden Teigs genau.
Wie bereits erwähnt, sind in der Natur etwa 1500 unvollständige Pilze bekannt, von denen wir viele im täglichen Leben treffen. Sie sind unterteilt in:

Bäckerhefe wird beispielsweise bei der Brotherstellung verwendet, damit der Teig aufgehen und backen kann, um "üppig" zu werden, während bei der Weinherstellung und beim Brauen Wein bzw. Bierhefe für den Fermentationsprozess verwendet werden. Eine unbestreitbare Tatsache wird offensichtlich: Hefepilze waren, sind und werden ständige Begleiter und Freunde des Menschen.

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Hefe zu welcher Gruppe gehört

4.4 Hefe Ihre Form, Größe. Hefevermehrung. Prinzipien der Hefeklassifizierung

Hefe ist ein höherer Pilz, der seine Fähigkeit zur Bildung von Myzel verloren hat und sich dadurch in einzellige Organismen verwandelt.
Hefezellen haben eine ovale, ovale und elliptische Form (Abbildung 4.4). Etwas weniger verbreitet sind zylinderförmige (stabförmige), birnenförmige und zitronenartige Hefe.
Die Größe der Hefezellen reicht von 2,5 bis 10 Mikrometer im Durchmesser und von 4 bis 20 Mikrometer in der Länge. Im Durchschnitt beträgt die Masse einer Hefezelle etwa 5–10–11 g. Die Formen, Größen und Gewichte der Hefezellen variieren je nach den Bedingungen der Umgebung, in der sie sich entwickeln, und dem Alter der Zellen.
Die Struktur der Hefezelle ist in Abschnitt 2.4 beschrieben.

Abb. 4.4 - Form von Hefezellen:

a - pfeilförmig, b - halbmondförmig, in - zitronenförmig,

d - oval, eiförmig, d - zylindrisch, e - birnenförmig

Die Hefezucht hängt von den Vitalbedingungen der Hefezelle und von der Art der Hefe ab.

Kommt seltener auf - entweder durch Teilung oder durch Teilung.

Knospung ist der Prozess der Bildung eines kleinen Tuberkels in der Zelle - einer Niere, die sich allmählich vergrößert. An der Verbindung der Niere mit der Mutterzelle bildet sich allmählich eine Verengung - Verengung. Wenn die Niere etwa ein Drittel der Größe der Mutterzelle erreicht, bewegt sich der Kern zur Taille und ist hier in zwei Kerne unterteilt. Einer der Kerne dringt in die Niere ein und der andere bleibt in der Mutterzelle. Durch das allmähliche Ziehen wird die Tochterzelle von der Mutter eingeschränkt, dann werden die Schichten des Septums getrennt, und es verbleibt eine Nierennarbe in der Mutterzelle. Eierstockhefe vermehrt sich in der Regel durch Knospenbildung.

Die binäre Teilung einer Hefezelle erfolgt durch das Auftreten eines transversalen Septums, das in der Entwicklung zur Bildung von zwei Tochterzellen führt, die mit den Eltern identisch sind. Durch Teilung die zylindrische Hefe vervielfachen.

Eine aufkeimende Abteilung ist charakteristisch für eine Zitronenhefe. Zunächst entsteht am Pol eine Niere, die nach Teilung des Kerns von der Mutterzelle durch ein Septum begrenzt wird.

Auf diese Weise vermehren sich einige Arten von haploider Hefe. Vor der Sporulation verschmelzen solche haploiden Zellen zu einer diploiden Zelle, deren Kern durch Meiose in vier oder acht Ascosporen unterteilt wird. Die sexuelle Fortpflanzung von Hefe erfolgt unter widrigen Bedingungen.

Hefe gehört zum Reich der Pilze (Mycota), einer Abteilung für echte Pilze (Eumycota). Je nachdem, ob sich die Hefe sexuell vermehren kann, können sie der 2. Klasse zugeordnet werden: der Klasse der Ascomyceten und der Klasse der Deuteromyceten. Ein kleiner Teil der Hefe gehört zur Klasse der Basidiomyceten.

Da sich Hefen in ihren Kultureigenschaften von Pilzen unterscheiden, gibt es unterschiedliche Klassifizierungen.

Es gibt also eine getrennte Klassifizierung der perfekten (sporogenen) Hefe - die Kudryavtsev-Klassifizierung. Nach dieser Einteilung gehört Hefe zur Klasse der Ascomyceten, der Ordnung der einzelligen Pilze - Hefe, die drei Familien umfasst: Saccharomyceten, Schizosacaromyceten und Zuckermycodes. Familien unterscheiden sich in Zellform und vegetativer Fortpflanzungsmethode.

Vertreter dieser Familie sind oval oder ovoide, vegetativ durch Knospung vermehrt. Eine besonders wichtige Rolle gehört der Gattung Saccharomyces. Das biochemische Hauptmerkmal dieser Hefe besteht darin, dass sie Zucker zu Ethanol und Kohlendioxid fermentieren. Hefe, die in der Industrie verwendet wird, wird als Kulturhefe bezeichnet. So wird in der Backwarenindustrie und bei der Alkoholherstellung Hochhefe der Gattung Saccharomyces cerevisiae verwendet. Hefespezies Saccharomyces minor fanden Anwendung bei der Herstellung von Roggenbrot und Kwas. Beim Brauen wird Saccharomyces carlsbergensis verwendet. Saccharomycetenhefe hat eine ovale Form, vermehrt sich vegetativ durch Knospen und reproduziert sich unter widrigen Bedingungen durch Ascosporen sexuell.

Kulturhefen gehören zu Acidofilam, d. H. Sie entwickeln sich in einer sauren Umgebung, der optimale pH-Wert für Hefe beträgt 4,5 bis 5,0. Unter aeroben Bedingungen wachsen und vermehren sie sich aktiv und unter anaeroben Bedingungen führen sie eine alkoholische Gärung durch (Pasteur-Effekt).

Hefe reagiert empfindlich auf eine hohe Konzentration von im Medium gelösten Stoffen. Bei einer hohen Zuckerkonzentration im Medium stoppt die Vitalaktivität der Hefe, da dies den osmotischen Druck des Mediums erhöht und die Plasmolyse der Zellen auftritt. Die maximale Zuckerkonzentration für verschiedene Hefearten variiert.

Unterscheiden Sie die Hefe- Hoch- und Bodengärung. Hefe mit Top-Gärung In der Phase der intensiven Fermentation sind sie in Form einer ziemlich dicken Schaumschicht auf der Oberfläche des Fermentationsmediums verteilt und verbleiben in diesem Zustand bis zum Ende der Fermentation. Dazu gehören Hefe Alkohol und Bäckerhefe. Untergärungshefe, Wenn Sie sich in der Fermentationsflüssigkeit entwickeln, gelangen Sie nicht in die Oberflächenschicht - Schaum bildet sich am Ende der Fermentation schnell ab und bildet eine dichte Schicht am Boden des Fermentationstanks. Unterfermentierte Hefe schließt Bierhefe ein. Derartige Unterschiede bei der Fermentation von flüssigen Medien durch Topfermentationshefe und Bottomfermentierhefe sind darauf zurückzuführen, dass Topfermentierhefe zu pulverisierter Hefe gehört, die nicht aneinander haftet, und die Bottomfermentierhefe zu Schuppenhefe gehört, da sie klebrige Schalen haben, was zu Agglutination führt und schnelle Zellabscheidung.

Die Zellen sind stäbchenförmig, multipliziert durch Teilung, unter ungünstigen Bedingungen durch Sporulation. Vertreter dieser Familie der Gattung Schizosaccharomyces bewirken eine alkoholische Gärung und werden in Ländern mit heißem Klima zur Herstellung von Bier, kubanischem Rum, verwendet.

Zitronenförmige Zellen vermehren sich mit der Knospungsteilung und unter ungünstigen Bedingungen durch Sporulation. Hefe der Gattung Saccharomycoides bewirkt eine alkoholische Gärung, aber sie sind Schädlinge bei der Weinbereitung, da sie Produkte bilden, die Weinen einen unangenehmen sauren Geruch verleihen. Solche Hefen werden Wildhefen genannt.

Nach der Klassifikation von J. Lodder und Kraeger Van Rij sind unvollständige Hefen, die sich nicht sexuell vermehren können, sowie solche, die ihre Fähigkeit zur alkoholischen Gärung verlieren, knospende oder teilende Zellen, von denen einige Pseudo-Mycel (verlängerte Zellen) bilden. Die Klassifizierung basiert auf folgenden systematischen Merkmalen: der Fähigkeit, falsches Mycelium und Einstellungen zu Zuckern zu bilden. Asporogene umfassen Hefen der Gattungen Candida, Torulopsis, Rhodotorula (Wildhefe).

Fragen zum Selbsttest

1. Was sind die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Pilzen mit Pflanzen, mit Tieren?

2. Was ist "Myzel", "Hyphen"?

3. Welche Art von Zellorganisation haben die meisten Pilze?

4. Was ist der Unterschied zwischen höheren und niedrigeren Pilzen?

5. Was ist der Unterschied zwischen perfekten und unvollkommenen Pilzen?

6. Was sind die Merkmale der Einstufung von Pilzen?

7. Beschreiben Sie die Klasse der Ascomycetes. Nennen Sie die wichtigsten Vertreter dieser Klasse.

8. Beschreiben Sie die Klasse der Deuteromyceten. Welche der Vertreter der Deuteromyceten sind die Erreger von Schäden an Obst und Gemüse?

9. Wie ist die Struktur von Sporangiophoren, Conidiophoren?

10. Welche Methoden der Pilzzucht kennen Sie?

11. Was ist "Oidii", "Chlamydosporen"?

12. Liste der Hauptstadien der sexuellen Fortpflanzung von Pilzen.

13. Was entsteht durch sexuelle Fortpflanzung bei Phycomyceten, Ascomyceten, Basidiomyceten?

14. Was ist der Unterschied zwischen den stimmtragenden Pilzen und den fruchtähnlichen Pilzen?

15. Welche Formen und Größen haben Hefezellen?

16. Wie ist eine Hefezelle aufgebaut?

17. Wie vermehrt sich Hefe?

18. Auf welcher Grundlage wird die sporogene Kudryavtsev-Hefe klassifiziert?

19. Beschreiben Sie die Familie der Schizosaharomitsetov-Hefe.

20. Auf welcher Grundlage basiert die Einstufung von asporogener Hefe durch J. Lodder und Kraeger Van Rij?

21. Was ist Kultur- und Wildhefe?

22. Beschreibe die Hefe der unteren und oberen Gärung.

Unter welchen Bedingungen ist die sexuelle Vermehrung von Hefe-Ascomycetes?

1. Schlegel G. Allgemeine Mikrobiologie. - M.: Mir, 1987. - 500 p.

2. Churbanova I.N. Mikrobiologie. - M.: Higher School, 1987. - 240 S.

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http://sinref.ru/000_uchebniki/00500biologia/001_mikrobiologia_eremina/014.htm

Hefestruktur und -aktivität

Nach der Einstufung der Hefe handelt es sich um mikroskopische Pilze des Königreichs Mycota. Sie sind einzellige fixierte Mikroorganismen von geringer Größe - 10-15 Mikrometer. Trotz der äußerlichen Ähnlichkeit von Hefe mit großen Bakterienarten werden sie aufgrund ihrer Ultrastruktur der Zellen und ihrer Reproduktionsmethoden als Pilze klassifiziert.

Abb. 1. Art der Hefe auf einer Petrischale

Hefe-Lebensraum

Unter natürlichen Bedingungen werden Hefen häufig auf kohlenhydrat- und zuckerreichen Substraten gefunden. Daher werden sie auf der Oberfläche von Früchten und Blättern, Beeren und Früchten, auf Wundsäften, in Blumennektar und in abgestorbener Pflanzenmasse angetroffen. Darüber hinaus sind sie in Böden (als Beispiel in Einstreu) und Wasser zu finden. Hefeorganismen der Gattung Candida oder Pichia werden häufig im Darm des Menschen und vieler Tierarten nachgewiesen.

Abb. 2. Habitat von Hefe

Die Zusammensetzung der Hefezellen

Alle Hefezellen enthalten etwa 75% Wasser, 50 bis 60% enthalten intrazellulär gebunden und die restlichen 10 bis 30% werden freigesetzt. In der Trockensubstanz der Zelle enthält je nach Alter und Zustand im Durchschnitt:

Darüber hinaus enthalten die Zellen eine Reihe wichtiger Komponenten, die für ihren Stoffwechsel notwendig sind - Enzyme, Vitamine. Enzyme von Hefeorganismen sind Katalysatoren für verschiedene Arten von Fermentations- und Atmungsprozessen.

Abb. 3. Zellen von Hefeorganismen.

Hefezellenstruktur

Hefezellen haben eine andere Form: Ellipsen, Ovale, Stäbchen, Kugeln. Die Abmessung ist auch unterschiedlich: Oft ist die Länge 6-12 Mikron und die Breite 2-8 Mikron. Dies hängt von ihrem Lebensraum oder den Anbaubedingungen, den Nährstoffkomponenten und den Umweltfaktoren ab. Junghefen sind in ihren Eigenschaften am stabilsten, daher werden die Eigenschaften und die Beschreibung der Arten entsprechend vorgenommen.

Hefeorganismen haben alle Standardbestandteile von eukaryotischen Zellen. Darüber hinaus besitzen sie einzigartige Eigenschaften von Pilzen und kombinieren die Zeichen der Zellstrukturen von Pflanzen und Tieren:

• Die Wände sind starr wie Pflanzen
• Es gibt keine Chloroplasten und Glykogen wie bei Tieren.

Abb. 4. Verschiedene Hefearten: 1 - Bäckerei (Saccharomyces cerevisiae); 2 - mechnikovia feinster (Metschnikowia pulcherrima); 3 - Candida-Erde (Candida humicola); 4 - Rhodotorula Gluey (Rhodotorula glutinis); 5 - Rhodorulusrot (R. rubra); 6 - Rhodorotula golden (R. aurantiaca); 7 - Debaryomyces Cantarelli; 8 - Cryptococcus laurel (Cryptococcus laurentii); 9 - Nonsonia länglich (Nadsonia elongata); 10 - rosa Sporobolomyces (Sporobolomyces roseus); 11 - Sporesolomites holsatikus (S. holsaticus); 12 - Rhosporidium diobovatum (Rhodosporidium diobovatum).

Zellen enthalten Membranen, Zytoplasma sowie Organoide wie:

• Kern;
• Golgi-Geräte;
• Zellmitochondrien;
• ribosomale Apparate;
• fetthaltige Einschlüsse, Glykogenkörner sowie Währung.

Einige Arten haben Pigmente in ihrer Zusammensetzung. Bei jungen Hefen ist das Zytoplasma homogen. Im Wachstumsprozess erscheinen Vakuolen (die organische und mineralische Bestandteile enthalten) in ihnen. Im Wachstumsprozess wird die Bildung von Granularität beobachtet, es kommt zu einem Anstieg der Vakuolen.

In der Regel enthalten Schalen mehrere Schichten mit eingeschlossenen Polysacchariden, Fetten und stickstoffhaltigen Komponenten. Einige Spezies haben eine Schleimhaut, so dass Zellen oft zusammengeklebt werden und sich in Flüssigkeiten Flocken bilden.

Abb. 5. Zellstruktur von Hefeorganismen.

Hefe Atmungsprozesse

Für die Atmungsprozesse benötigen Hefezellen Sauerstoff, aber viele ihrer Spezies (optional anaerob) können zeitweise darauf verzichten und erhalten Energie aus den Fermentationsprozessen (sauerstofffreies Atmen), wodurch Alkohole gebildet werden. Dies ist einer ihrer Hauptunterschiede gegenüber Bakterien:

Es gibt keine Vertreter unter den Hefen, die absolut ohne Sauerstoff leben können.

Atemprozesse mit Sauerstoff sind energetisch für Hefe vorteilhafter. Wenn sie erscheinen, schließen die Zellen die Fermentation ab und wechseln zur Sauerstoffatmung, wobei Kohlendioxid freigesetzt wird, was zu einem schnelleren Zellwachstum beiträgt. Dieser Effekt wird als Pasteur bezeichnet. Bei einem hohen Glukosegehalt wird manchmal der Krebtree-Effekt beobachtet, wenn Hefezellen ihn selbst bei Sauerstoff fermentieren.

Abb. 6. Atem von Hefeorganismen.

Was isst die Hefe?

Viele Hefen sind chemo-organo-heterotrophe, und um Energie für Ernährung und Energie zu gewinnen, verwenden sie organische Nährstoffe.

Unter anoxischen Bedingungen bevorzugen Hefen die Verwendung von Kohlenhydraten wie Hexose und Oligosacchariden, die daraus synthetisiert werden. Einige Arten können auch andere Arten von Kohlenhydraten assimilieren - Pentose, Stärke, Inulin. Mit dem Zugang zu Sauerstoff können sie ein breiteres Spektrum an Substanzen wie Fett, Kohlenwasserstoff, Alkohol und andere verbrauchen. Solche komplexen Arten von Kohlenhydraten, wie beispielsweise Lignine und Cellulosen, stehen für ihre Absorption nicht zur Verfügung. Die Stickstoffquellen für sie sind in der Regel Ammoniumsalze und -nitrate.

Abb. 7. Hefe unter dem Mikroskop.

Was synthetisiert Hefe?

Während des Stoffwechsels produzieren Hefen meistens verschiedene Arten von Alkoholen - die meisten davon sind Ethyl-, Propyl-, Isoamyl-, Butyl-, Isobutyl-Spezies. Darüber hinaus zeigte die Bildung flüchtiger Fettsäuren beispielsweise die Synthese von Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Isobuttersäure und Isovaleriansäure. Während der Vitalaktivität in geringen Konzentrationen können sie außerdem eine Reihe von Substanzen an die Umwelt abgeben - Fuselöle, Acetoine, Diacetyle, Aldehyde, Dimethylsulfid und andere. Mit solchen Metaboliten sind oft die organoleptischen Eigenschaften der mit ihrer Verwendung erhaltenen Produkte verbunden.

Hefezuchtprozesse

Ein charakteristisches Merkmal von Hefezellen ist ihre Fähigkeit, sich vegetativ zu vermehren, wenn sie mit anderen Pilzen verglichen wird, die entweder von aufkeimenden Sporen oder beispielsweise Zellzygoten (wie Candida- oder Pichia-Gattungen) stammen. Ein Teil der Hefe kann die Prozesse der sexuellen Fortpflanzung, die die Myzelstadien enthalten, realisieren, wenn die Bildung einer Zygote und ihre weitere Umwandlung in einen "Beutel" durch Sporen beobachtet wird. Einige Hefen, die Myzel bilden (z. B. die Gattungen Endomyces oder Galactomyces), können sich in einzelne Zellen, Arthrosporen, auflösen.

Abb. 8. Vermehrung von Hefe

Was bestimmt das Wachstum von Hefe

Die Wachstumsprozesse von Hefeorganismen hängen von verschiedenen Umweltfaktoren ab - Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Säuregehalt und osmotischem Druck. Die meisten Hefen bevorzugen mittlere Temperaturen, darunter gibt es praktisch keine extremophilen Arten, die eine zu hohe oder im Gegenteil niedrige Temperatur bevorzugen. Es ist bekannt, dass es Arten gibt, die widrigen Umweltbedingungen standhalten können. Unterdrückung des Wachstums und der Entwicklung einiger Hefeorganismen mit Antibiotika.

Abb. 9. Hefeproduktion

Warum sind Hefen nützlich?

Hefe wird oft in einem Haushalt oder in der Industrie verwendet. Ein Mann begann lange Zeit damit, zum Beispiel Brot und Getränke zuzubereiten. Heute werden ihre biologischen Fähigkeiten zur Synthese nützlicher Substanzen verwendet - Polysaccharide, Enzyme, Vitamine, organische Säuren, Carotinoide.

Abb. 10. Wein ist ein Produkt, das aus der Aktivität von Hefe gewonnen wird.

Die Verwendung von Hefe in der Medizin

Hefe wird in biotechnologischen Prozessen zur Herstellung medizinischer Substanzen verwendet - Insulin, Interferon und heterologe Proteine. Ärzte verschreiben oft Bierhefe für geschwächte Menschen mit allergischen Erkrankungen. Wenden Sie sie an und für kosmetische Zwecke, um Haare, Nägel zu stärken und den Hautzustand zu verbessern.

Abb. 11. Hefe in der Kosmetik.

Außerdem gibt es unter der Hefe Spezies (zum Beispiel Saccharomycesboulardii), die die Mikroflora des Gastrointestinaltrakts unterstützen und wiederherstellen können, sowie die Symptome und das Risiko von Durchfall lindern und Muskelkontraktionen bei Patienten mit Reizdarmsyndrom reduzieren können.

Gibt es schädliche Hefe?

Es ist bekannt, dass die Vermehrung von Hefe in Lebensmitteln zu deren Verderb führen kann (beispielsweise treten Schwellungsprozesse, Geruchs- und Geschmacksänderungen auf). Laut Mykologen gibt es darüber hinaus Krankheitserreger, die verschiedene Erkrankungen lebender Organismen verursachen können, sowie eine Reihe schwerer Erkrankungen von Personen, die die Immunität geschwächt haben.

Bei den menschlichen Krankheiten unterscheidet man beispielsweise Candidiasis durch Candida-Hefe und Cryptococcosis, die durch Cryptococcusneoformans verursacht werden. Es wird gezeigt, dass diese pathogenen Hefearten häufig normale Bewohner der menschlichen Mikroflora sind und sich aktiv reproduzieren, wenn sie geschwächt sind, bei verschiedenen Verletzungen, bei Verbrennungen, nach chirurgischen Eingriffen mit Langzeitantibiotika, manchmal bei kleinen oder im Gegensatz dazu bei älteren Menschen.

http://microbak.ru/obshhaya-xarakteristika-mikrobov/gribi/drozhzhi.html