Глава 1. обзор литературы и постановка задач исследования

Микрофлора хлебопекарного производства делится на полезную и вредную. К полезной относятся дрожжи и молочнокислые бактерии, применяемые для приготовления теста. Вредной является микрофлора, поступающая с сырьем и вызывающая нарушение технологического процесса, снижение качества и порчу продукции. Возбудителями брожения теста являются дрожжи. Роль дрожжей заключается в разрыхлении теста. Дрожжи сбраживают сахара муки и мальтозу, образующуюся из крахмала, с выделением спирта, углекислого газа. Побочные продукты брожения - уксусный альдегид, бутиловый, изобутиловый, изоамиловый спирты, органический кислоты создают вкус и аромат. Большая часть литературных источников посвящена изучению вопросов дрожжей и их антагонистической активности.

Характеристика дрожжей

Классификация дрожжей

В этом разделе приводятся краткие характеристики наиболее известных родов дрожжевых грибов. Некоторые из них, такие как Saccharomyces Candida, Cryptococcus, имеют уже давнюю историю, и хотя на протяжении десятилетий объем и содержание этих родов существенно менялись в зависимости от используемых признаков и принимаемых таксономических концепций, они прочно утвердились в системе дрожжей и стали общепризнанными. Другие описаны лишь в последние годы, многие на основании изучения единичных штаммов, и не исключено, что в дальнейшем они будут переописаны или объединены с другими родами. Тем не менее, некоторые из таких родов также рассматриваются ниже для составления общей картины современных представлений о разнообразии дрожжей. Классификация дрожжей на уровне семейств и порядков состоит из: Аскомицетовые дрожжи, Анаморфные дрожжи аскомицетового аффинитета и Анаморфные роды базидиомицетового аффинитета .

Аскомицетовые дрожжи

Все аскомицетовые дрожжи в настоящее время распределяются по трем классам: Archiascomycetes, Hemiascomycetes и Euascomycetes :

Класс Archiascomycetes

Класс архиаскомицетовых был предложен японскими исследователями Нишидой и Сугиямой в 1993 г. для группы грибов, которые существенно отличались как от эуаскомицетов, так и от гемиаскомицетов по нуклеотидным последовательностям рРНК. Он включает всего несколько родов: Schizosaccharomyces, Taphrina, Protomyces, Saitoella и Pneumocystis. Кроме сходства рибосомальных генов их объединяют и некоторые фенотипические свойства, в частности, наличие в цикле развития дикариотической фазы, особенно хорошо выраженной у тафриновых и протомицетовых. Возможно, архиаскомицеты являются предковыми формами современных аскомицетов.

Класс Hemiascomycetes

Грибы, вегетативно размножающиеся почкованием, или гифальным ростом, с последующей фрагментацией гиф. Гифы всегда септированные, септы гиф с микропорами, простыми порами или с долипорами, как у базидиомицетов, но без парентосом. Клеточные стенки содержат слои глюкана и маннана. Среди Hemiascomcetes можно выделить:

Порядок Saccharomycetales

К этому порядку в настоящее время относят все аскомицетовые дрожжи, за исключением рассмотренных выше делящихся дрожжей Schizosaccharomyces и гаплоидных стадий фитопатогенов из родов Taphrina и Protomyces, а также некоторых дрожжеподобных грибов, встречаюшихся среди представителей класса Euascomycetes. Деление сахаромицетовых на семейства еще вызывает много сомнений и не исключено, что оно существенно изменится в дальнейшем после более детальных исследований. Представленное ниже деление на семейства и роды основывается на комбинации морфологических и молекулярно-биологических признаков. При этом наряду с достаточно четко очерченными монофилетическими родами, такими как Ambrosiozyma, Nadsonia, Dekkera, Lipomyces , имеются и заведомо сборные многовидовые роды, которые выделяются лишь на основании определенных морфологических признаков. Таков род Pichia, а также многие анаморфные роды аскомицетового аффинитета .

Семейство Ascoideaceae

Диморфные грибы, образующие слизистые или пастообразные колонии с обильным, широко разрастающимся мицелием по краю. В основном истинные септированные гифы с бластоконидиями на небольших выростах, могут присутствовать также почкующиеся клетки и псевдомицелий. Аски формируются на гифах латерально или терминально, эллипсоидальные или вытянутые, содержат множество аскоспор, которые освобождаются через отверстие на вершине аска . После освобождения спор из аска на этом же месте образуется новый аск, прорастая через остатки старого. Аскоспоры овальные, со смещенным ободком. Сахара не сбраживают. Встречаются в буровой муке насекомых-ксилофагов, в слизетечениях и на коре деревьев.

Семейство Cephaloascaceae

Дрожжеподобные грибы, с преобладанием истинного септированного мицелия, но почкующиеся клетки и псевдомицелий также могут присутствовать. Конидии образуются симподиально, на выростах, в коротких цепочках. Аски образуются на вершине прямых неветвящихся. Аскоспоры шляповидные, по 4 в аске. В природе встречаются в разлагающейся древесине, по-видимому, ассоциированы с насекомыми-ксилофагами.

Семейство Dipodascaceae

Dipodascus

Дрожжеподобные грибы, формирующие обильный мицелий, распадающийся на цилиндрические артроконидии. Аски игловидные, цилиндрические или эллипсоидальные, образуются после слияния гаметангиев, расположенных латерально на гифах . Аски открываются отверстием на вершине. Аскоспоры эллипсоидальные, с гладкой поверхностью, окружены слизистой оболочкой. Брожение обычно отсутствует. Анаморфные стадии классифицируются в роде Geotrichum.

Galactomyces

Обильный истинный мицелий, распадающийся на артроспоры, почкующиеся клетки отсутствуют. Половой процесс - копуляция гаметангиев, которые образуются латерально на часто септированном мицелии. В месте копуляции двух гаметангиев, расположенных с противоположных сторон септы, образуется аск. Аски сферические, содержащие одну, редко две аскоспоры, которыя освобождаются после разрушения стенки аска. Аскоспоры круглые, коричневатые, толстостенные, покрытые экзоспориумом и с экваториальной бороздкой. Брожение слабое или отсутствует. Анаморфные стадии классифицируется в роде Geotrichum.

Sporopachydermia

Клетки овальные или удлиненные, иногда искривленные. Вегетативное размножение многосторонним истинным почкованием. Мицелий или псевдомицелий не образуют. Культуры при росте на плотных средах имеют сильный неприятный запах. Формированию асков предшествует конъюгация клеток, у многих штаммов спорообразование может происходить и без конъюгации.Аски круглые или овальные, содержат 1-4 аскоспоры. Аскоспоры сферические, эллипсои дальные или палочковидные,обычно покрыты плотным, рефрактирующим покровом. После освобождения из аска остаются клеенными вместе. Брожение слабое или отсутствует.

Stephanoascus

Дрожжеподобные грибы, вегетативно размножаются многосторонним почкованием одиночных клеток или формированием коротких цепочек конидий, собранных в гроздья на истинных гифах. Половой процесс - копуляция гаметангиев, которые образуются на гифах из двух интеркалярных клеток или латеральных выростов соседних гиф. Аски круглые с утолщенной клеточной стенкой, содержат 2-4 аскоспоры . На верхушке аска имеется стерильная клетка. Аскоспоры сплющенные с боков, шляповидные или шлемовидные. Могут сбраживать сахара.

Wickerhamiella

Клетки мелкие, круглые или эллипсоидальные, вегетативное размножение почкованием на узком или широком основании. Мицелий или псевдомицелий не образуют. Гомоталличны. Аски образуются после конъюгации двух независимых клеток. В аске одна аскоспора, овальная, с шероховатой поверхностью. Аскоспоры освобождаются через отверстие, образующееся на вершине аска, после чего аски сморщиваются. Сахара не сбраживают.

Yarrowia

Клетки круглые, эллипсоидальные или удлиненные. Бесполое размножение - многосторонним почкованием на узком основании. Образуется псевдомицелий и истинный мицелий, который иногда может распадаться на артроспоры. Аски неконъюгативные, образуются из диплоидных клеток гиф. Оболочка аска быстро растворяется. В аске 1-4 аскоспоры, шаровидные, полусферические или шляповидные. Сахара не сбраживаются. В роде один вид Y. lipolytica, известный своей способностью к интенсивному образованию липолитических и протеолитических ферментов.

Семейство Endomycetaceae

Хорошо развитый истинный мицелий, легко распадающийся на артроспоры. На мицелии также могут формироваться конидии в виде коротких цепочек. Иногда образуются хламидоспоры. Почкующиеся клетки отсутствуют. Половой процесс - копуляция гаметангиальных концов гиф.

Семейство Eremotheciaceae

Дрожжевые клетки крупные, овальные или цилиндрические, размно- жаются многосторонним почкованием. У некоторых видов почкующиеся клетки отсутствуют. Обычно формируют истинный редкосептированный или ложный мицелий с бластоконидиями. Аски образуются из продолговатых вегетативных клеток или клеток мицелия без предварительной конъюгации и вскоре после созревания разрушаются с освобождением спор. Аскоспоры некоторых видов могут иметь поперечную септу и вздутие в центральной части. В основном паразиты на растениях. Ранее виды рода Eremothecium классифицировались так- же в нескольких самостоятельных родах: Ashbya, Holleya, Nematospora, которые были объединены на основании сходства нуклеотидных последовательностей рРНК.

Семейство Lipomycetaceae

Характерная особенность представителей этого семейства - мешковидные аски, которые образуются в результате слияния двух почек одной клетки (или выростов мицелия у Dipodascopsis). Сахара не сбраживают.

Семейство Saccharomycetaceae

Это центральное семейство порядка Saccaromycetales, включающее наиболее типичных представителей дрожжей. Большинство видов этого семейства способны к активному спиртовому брожению. В культуре обычно преобладают одиночные клетки, размножающиеся истинным многосторонним почкованием, многие вообще не способны к образованию мицелия. В природе эти дрожжи обычно встречаются в субстратах с высоким содержанием простых сахаров.

Семейство Saccharomycodaceae

Эту группу дрожжей отличает характерная морфологическая особенность - вегетативное размножение биполярным почкованием на широком основании, в результате которого клетки приобретают апикулятную форму. Роды различаются формой аскоспор, типом полового процесса.

Семейство Saccharomycopsidaceae

Дрожжеподобные грибы, в культурах которых присутствует как истинный мицелий, не распадающийся на артроспоры, так и одиночные почкующиеся клетки. Аски образуются на мицелии и содержат шляповидные аскоспоры.

Класс Euascomycetes

Среди настоящих мицелиальных аскомицетовых грибов также встречаются роды, которые в культуре растут в виде дрожжевых колоний в результате вегетативного размножения одиночных клеток, обильной фрагментации мицелия, или массового отпочковывания конидий. К ним относятся так называемые «черные дрожжи» из родов Aureobasidium, Hormonema, Botryomyces, Phaeotheca, Sarcinomyces, Exophiala, Phialophora, Rhinocladiella, Phaeococcomyces,образующие черные колонии при росте на питательных средах. Образование аскоспор у этих грибов в культуре наблюдается редко, в связи с чем их систематика строится в основном на способах образования конидий. Поэтому многие роды этих грибов формальны, то есть заведомо филогенетически гетерогенны и не соответствуют точно известным телеоморфам.