Азотсодержащие компоненты дрожжевой клетки

Азотсодержащие компоненты дрожжевой клетки представлены белками, свободными аминокислотами и нуклеиновыми кислотами.

Белки, входящие в состав дрожжей, делятся на четыре фракции

- альбумины, растворимые в воде;

- глобулины, солерастворимые;

- фракция белка, растворимая в этаноле,

- фракция белка, растворимая в щелочи.

Наиболее известными белками дрожжей являются зимоказеин (фосфоглобулин) и церевизин.

Существуют два понятия при оценке количества белка в клетке

- истинный белок;

- сырой протеин.

Истинный белок определят спектрофотометрически по методу Лоури. «Сырой протеин» рассчитывают путем умножения показателя общего азота в клетках, определенного методом сжигания пробы по Кьельдалю, на коэффициент 6,25. Этот показатель всегда будет выше, чем содержание истинного белка, так как общий азот в клетке представлен азотом белка, аминокислот, нуклеиновых кислот, аммиачным азотом (табл.4.1).

Таблица 4.1– Сравнение истинного содержания белка и сырого протеина в пекарских дрожжах

Образец Дрожжей	Истинный белок, % от СВ	Азот (N), % от СВ	Сырой протеин N x6.25,%
	33,7	6,0	37,5
	35,7	8,0	50,0

Содержание белка в клетках зависит от многих факторов, и, прежде всего, от концентрации азота в среде культивирования и величины засева.

Фракционный состав дрожжевого белка также определяется источником углерода. У дрожжей, выращенных на этаноле, в отличие от дрожжей, выращенных на мелассе, общее содержание белков выше, главным образом за счет увеличения солерастворимой фракции.

В табл. 4.2 приведен перечень аминокислот (АК), входящих в состав дрожжевого белка, и их количество в клетках. Колебания в количественном содержании аминокислот в дрожжах объясняются неодинаковыми условиями культивирования дрожжей.

Таблица. 4. 2 – Аминокислотный состав дрожжевого белка

Аминокислота	Аминокислоты, г/100г СВ белка
Незаменимые АК	18,5-35,7
Лизин	3,5-9,8
Треонин	2,5-6,0
Валин	2,7-5,9
Метионин	0,9-2,8
Триптофан	0,7-1,5
Изолейцин	2,9-6,2
Лейцин	3,5-8,5
Фенилаланин	1,9-4,6
Заменимые АК	Около 22,3
Тирозин	0,7-6,0
Гистидин	0,6-3,3
Аргинин	1,1-5,4
Аспарагиновая кислота	около 1,0
Глутаминовая кислота	8,7-14,0
Серин	Около 1,4
Пролин	Около 2,7
Цистин	0,5-2,3
Глицин	1,0-4,2
Аланин	Около 1,0

Нуклеиновые кислоты. Дрожжи богаты нуклеиновыми кислотами (НК): дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). Соотношение РНК/ДНК в клетках составляет обычно около 25. В фазе интенсивного роста дрожжей количество РНК в клетках достигает 30%, коммерческие пекарские дрожжи содержат 26% от содержания белка в клетках.

Примерно 10% от общего азота клеток составляет азот пуриновых (аденин и гуанин) и 4% - азот пиримидиновых оснований (цитозин и тимин), входящих в нуклеиновые кислоты. Содержание ДНК в клетках, за исключением периода деления, достаточно постоянно, а количество РНК изменяется в зависимости от фазы роста.

Концентрацию белков и НК в дрожжах зависит от температуры роста. При снижении температуры культивирования ниже оптимальной (30⁰ С) наблюдается увеличение содержания белка и РНК.

На примере хлебопекарных дрожжей показано, что во время хранения, количество нуклеиновых кислот в дрожжах сначала возрастает, а затем уменьшается, что совпадает с началом автолиза клеток.

При дегидратации дрожжей также происходит уменьшение содержания НК, но при этом увеличивается количество нуклеотидов. Так. при дегидратации может разрушиться до 40% клеточных РНК, причем этот процесс идет более интенсивно у дрожжей, выращенных на солодовом сусле, чем у дрожжей, культивируемых на мелассе.

Свободные аминокислоты. Дрожжевые клетки имеют два внутриклеточных фонда (пула) свободных аминокислот (АК). Фонд способный к увеличению, в котором происходит накопление АК. Эти аминокислоты могут выходить из клеток в результате осмотического шока, что довольно часто наблюдается при внесении клеток в свежую питательную среду, содержащую высокую концентрацию питательных веществ. Это явление чаще всего наблюдается при культивировании дрожжей по способу «простая периодическая культура».

Так называемый «внутренний» резервный фонд является более постоянным. АК этого фонда непосредственно участвуют в биосинтезе белков. В период интенсивного размножения на долю этих АК приходится более 10% от общего азота клеток.

Во внутриклеточном фонде преобладают глутаминовая кислота, аланин, лизин и аспарагиновая кислота.

На содержание свободных аминокислот в дрожжах влияют:

- количество утилизируемого азота в среде;

- источник углевода и его концентрация;

– концентрация биотина в среде;

- температура процесса;

– режим подачи питательных компонентов;

– и т.п.

Обычно содержание свободных аминокислот в пекарских коммерческих дрожжах колеблется в пределах от 6 до 9%.

Углеводы

Углеводы составляют от 30 до 50% от массы сухих веществ дрожжей. Они представлены трегалозой, гликогеном, глюканом, маннаном и хитином.

Трегалоза – запасной углевод, который находится в цитоплазме дрожжей. Трегалоза состоит из двух D-гликозидных остатков связанных между собой a- 1,1 гликозидной связью.

Гликоген находится в цитоплазме в дисперсном состоянии в виде гранул. Гликоген – высокомолекулярный полисахарид, в котором D-гликозидные остатки связаны a- 1,4- и a- 1,6 связями.

Различают две фракции гликогена: щелоче- и кислоторастворимые. Щелочерастворимая фракция гликогена входит в состав протеинового комплекса, ответственного за гидролиз сахарозы и перенос глюкозы и фруктозы в цитоплазму. Кислоторастворимая фракция гликогена – это запасной углевод клетки.

Маннан - полимер маннозы, входит в состав клеточной стенки дрожжей, где он связан ковалентной связью с белками. Маннан, связанный с белком (маннанопротеин), обнаружен также в цитоплазматической мембране.

Глюкан – находится в клеточной стенке дрожжей. Он состоит из D- гликозидных остатков связанных между собой b- связями.

Хитин входит в состав клеточных рубцов. Молекула хитина состоит из остатков N—ацетилглюкозамина. Он обладает высокой устойчивостью и растворим только в минеральных кислотах.

Липиды

Дрожжевые клетки содержат связанные и свободные липиды. Связанные липиды входят в состав клеточных структур, свободные – откладываются в клетке в виде жировых включений.

Количество липидов в дрожжах обычно не превышает 12%, в т.ч. массовая доля свободных жирных кислот составляет 1-2% от сухих веществ клетки. Свободные жирные кислоты являются запасными веществами. В клетках дрожжей имеются также другие компоненты, относящиеся к липидам; например фосфолипиды, сквален и др. Их содержание невелико, но тем не менее они важны для жизнедеятельности дрожжей.

Условия культивирования, соcтав питательной среды и видовые особенности дрожжей во многом определяют их липидный состав в качественном и количественном отношении. Так снижение температуры с 30 до 15⁰С приводит к увеличению количества липидов в дрожжах до 14,5%, при этом возрастает доля непредельных жирных кислот и фосфолипидов.

Основную часть дрожжевых липидов представлена триглицеридами (20-50%) и фосфолипидами (15-60% от содержания липидов в клетке). В меньшем количестве в дрожжах представлены свободные жирные кислоты (1-20%), моно- и диглицеридами (1-15%). В табл. 4.3 даны сведения относительно липидного состава хлебопекарных дрожжей.

Таблица 4.3 – Липиды хлебопекарных дрожжей

Компоненты	Липиды, % от общего количества липидов
Сложные эфиры стеринов	4,7
Свободные жирные кислоты	2,9
1,3-диацилглицеролы	2,3
Триацилглицеролы	3,9
1,2-диацилглицеролы	1,3
Свободные стерины	17,8
Моноацилглицеролы	5,8
Фосфолипиды В том числе: -фосфатидилхолин -фосфатидилэтаноламин -фосфатидилсерин -фосфатидилинозитол	39,2 27,1 3,8 10,6

Линолевая, линоленовая, лауриновая, стериновая и целый ряд других составляют следы от общего количества жиров дрожжевой клетки. Неомыляемая часть общих липидов представлена стеринами, установлено, что из общего количества стеринов (80%) составляет эргостерин.