Drożdże piekarnicze jakich nie znacie

Małe jednokomórkowce, spokrewnione z biologią jak i kuchnią (taka biologia od kuchni). Spulchniają ciasto – symbioza doskonała. Niestety najczęściej zawężamy je do produkcji wina, piwa, kwasu chlebowego lub może bardziej ogólniej, do wzrostu ciasta. Nie zdajemy sobie sprawy, że drożdże zawierają wiele witamin oraz mikroelementów. A to wszystko zamknięte w jednej komórce. Czas się temu bliżej przyjrzeć.

Drożdże jako drożdże

Kiedy mówimy drożdże, najczęściej myślimy o gatunku Saccharomyces Cerevisiae i temu gatunkowi oczywiście został poświęcony artykuł, jednak do rodzaju Saccharomyces zaliczamy więcej gatunków. Pierwszy człon to zlepek dwóch greckich słów: sakharon/σάκχαρον + mýkitas.μύκητας), co tłumaczy się jako cukrowe grzyby/cukrowa pleśń. Cerevisiae pochodzi już z łaciny i znaczy tyle, co piwne. My drożdże nazywamy drożdżami piekarniczymi lub piwnymi. Często w supermarketach można zakupić saszetki do produkcji różnego rodzaju wina i w środku znajdziemy ten sam gatunek drożdży, tylko inny szczep (konkretna populacja). 

Dwutlenek węgla, dzięki któremu ciasto rośnie, powstaje w procesie oddychania tlenowego, jak i fermentacji, natomiast etanol już tylko w procesie fermentacji. Drożdże potrafią przeprowadzać obydwa procesy, dlatego nazywamy je względnie beztlenowymi. Niestety mogą prowadzić tylko jeden sposób oddychania. Kiedy zachodzi proces fermentacji w naczyniu zamkniętym na ograniczonej pożywce, bezwzględnie nie można dopuścić dostępu tlenu, bo zajdzie tzw. efekt Pasteura. Polega on na tym, że obecność tlenu, a bardziej cytrynianu, który powstaje w oddychaniu komórkowym (cykl Krebsa), hamuje aktywność fosfofruktokinazy (1 z wielu enzymów szlaku glikolizy, a fermentacja jest „przedłużeniem”glikolizy). Zatem tlen przerywa fermentację etanolową, która jest tak kluczowa. Wiele czynników stoi na drodze drożdżom w procesie ich życia, a czynniki te indukują chociażby stres termiczny (zbyt wysoka temperatura), stres osmotyczny (zbyt wysokie stężenie pożywki), stres oksydacyjny (spowodowany wolnymi rodnikami tlenowymi), stres etanolowy (spowodowany zbyt dużą ilością etanolu jako produktu fermentacji) oraz stres toksyczny (indukowany przez wszelkiego rodzaju toksyny). 

Co drożdże zrobią ze 100g glukozy?

Na 100g glukozy i 47g tlenu w oddychaniu tlenowym, drożdże wydalają 67g CO₂, 41g H₂O oraz produkują „dla siebie”43g biomasy, a na 100g glukozy w fermentacji alkoholowej, drożdże wydalają 45g CO₂, 46g etanolu, 7g produktów ubocznych, a biomasy powstaje wtedy zaledwie2g.  

Chmiel A – Biotechnologia. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. wyd 2

Jakie drożdże kupimy w sklepie?

Na półkach w sklepie znajdziemy komórki drożdży w 2 postaciach: suszonej i prasowanej. Każda z nich ma swoje wady i zalety, które króciutko scharakteryzuję. Drożdże suszone łatwiej się przechowuje i są wygodniejsze w użyciu, zawierają zdecydowanie więcej suchej masy - 97% (D₉₂), są trwalsze, jednak wysoka temperatura, w której zostały wysuszone sprawiła, że wiele komórek jest martwych, mają mniejszą aktywność. 

Natomiast drożdże prasowane trzeba przechowywać w odpowiedniej temperaturze (do 5^oC), mają ok. 22% suchej masy, cechują się większą aktywnością w stosunku co do drożdży suszonych, nie trzeba ich rehydratyzować (moczyć w wodzie), ale łatwiej o uszkodzenie populacji (zbyt wysoka temperatura przechowywania).

Cenne drożdże w środku

Drożdże są cennym źródłem witamin z grupy B, białek, aminokwasów oraz związków mineralnych – cynku, fosforu, magnezu, selenu czy chromu.

Ich białko jest bardzo dobrze przyswajalne ze względu na jego skład – zbudowane są w 40% z aminokwasów proteinogennych, peptydów i protein.

W ścianie komórkowej zanurzony jest zymosan, który działa w sposób aktywujący na układ immunologiczny – pobudza makrofagi, czyli komórki żerne.

Witaminy z grupy B biorą udział w przemianach węglowodanów, tłuszczów i białek. W komórkach drożdży znajdziemy witaminę B7, czyli popularną biotynę, która działa wzmacniająco na strukturę włosów. Te organizmy są także bogatym źródłem kwasu pantotenowego, który błędnie utożsamiamy witaminą B5, będącą miksem następujących związków chemicznych: kwasu pantotenowego, panteiny (pochodnej kwasu pantotenowego), pantenolu (należącego do grupy alkoholi, niewystępującego w przyrodzie, ale aktywnego biologicznie dla zwierząt) oraz koenzymu A (aktywna biologicznie forma kwasu pantotenowego). Oprócz witaminy B7 i kwasu pantotenowego, Cerevisiae zawierają witaminy: B1, B2, B6, PP, kwas foliowy i inozytol.

Na bazie Saccharomyces cerevisiae  z wbudowanym w procesie biotechnologicznym jonem Se2+ w aminokwasy białka drożdży, przygotowuje się preparaty wielowitaminowe i wielominerałowe. Selen, który wchodzi w skład suplementów diety,  jest obecny w postaci selenianu sodu, ale również i drożdży selenowych. Dzienne zapotrzebowanie selenu dla człowieka wynosi około 60 μg/g, natomiast dawki powyżej 800 μg/g powodują zatrucia.

W 100g suchej masy drożdży znajdziemy 8-9% soli mineralnych, w tym 605 mg fosforu, 20 mg wapnia i 4,9 mg żelaza,1% ergosterolu będącego prowitaminą D_2,  4% lecytyny, enzymy (zymazę, inwertazę, maltazę), a także 0,1% glutationu.

Saccharomyces Cerevisiae (http://wineserver.ucdavis.edu/industry/enology/winemicro/wineyeast/saccharomyces_cerevisiae.html)

Drożdże jako szczury laboratoryjne

Saccharomyces Cerevisiae  są świetnym organizmem modelowym, który służy naukowcom w laboratoriach. Są to takie mniejsze szczury laboratoryjne, na których bada się choroby genetyczne oraz zagadnienia biologii molekularnej. Łatwo prowadzi się ich hodowlę dzięki stosunkowo małym wymaganiom życiowym. Drożdże są pierwszym organizmem eukariotycznym, którego genom został w pełni zsekwencjonowany i opublikowany w 1996 roku. Od tego czasu używa się ich jako organizmów modelowych do badań nad procesami zachodzącymi w organizmach eukariontycznych. Około 23% genomu drożdży jest takie samo jak genomu ludzkiego i wiele chorobotwórczych, a nawet letalnych mutacji w genach ludzkich jest takie samo w genomie drożdży. Dzięki tej wiedzy trwają badania nad chorobami genetycznymi, takimi jak: choroba Huntingtona, choroba Alzheimera, choroba Parkinsona czy Ataksja Friedreicha.

Drożdżowe szczepionki

Drożdże są obiecującym środkiem terapeutycznym. W ostatnich latach w dziedzinie immunoterapii nastąpił bardzo duży postęp z powodu sukcesu próbnych szczepionek na bazie drożdży działających przeciwnowotworowo: Sipuleucel-T i Prostvac-VF. Sipuleucel-T jest autologiczną szczepionką opartą na komórkach dendrytycznych.  Prostvac-VF jest szczepionką składającą się z dwóch rekombinowanych wektorów wirusowych, czyli zmienionych cząsteczek wirusa tak, aby mogły przenosić geny. Każdy z nich koduje transgeny dla antygenu swoistego dla prostaty i trzech odpornościowych cząsteczek kostymulujących (B 7.1, ICAM-1 i LFA-3). Ostatnie opublikowane dane z fazy II badania klinicznego Prostvac-VF wykazały, że w przerzutowym nieoperacyjnym raku prostaty, szczepionka ta jest dobrze tolerowana i przyczynia się do zmniejszenia śmiertelności o 44% oraz wzrostu czasu przeżycia do 8,5 miesiąca, w porównaniu z placebo.

Drożdże wykorzystano także do produkcji szczepionek przeciwko chorobom zakaźnym spowodowanym przez wirusy zapalenia wątroby typu B oraz brodawczaka ludzkiego. W szczepionce tej nie wykorzystujemy osłabionych lub martwych patogenów, a podjednostki białkowe lub cząsteczki wirusopodobne, które uzyskuje się z drożdży. Szczepionka ma za zadanie zaprezentować białka lub cząsteczki wirusopodobne, aby limfocyty T zależne od limfocytów B, zapamiętały jak wyglądają specyficzne cząsteczki, a dzięki temu będą w stanie wyprodukować przeciwciała skierowane celowanie do cząsteczki patogennej, która zostanie zneutralizowana. Wyniki terapii są obiecujące, ale u niektórych pacjentów trzeba zastosować dodatkowe leczenie farmakologiczne.

Można zaśmiać się, że nauka nauczyła się od przemysłu gastronomicznego jak ważne i cenne są Saccharomyces Cerevisiae . XXI wiek będzie przełomowym dla tego gatunku i z pewnością badania naukowe na drożdżach nabiorą wiatru w żagle, ponieważ coraz więcej naukowców zauważa potencjał drożdży w hodowlach komórkowych. Być może kiedyś zastąpią szczury w laboratoriach? Raczej nie, ale na pewno przysłużą się do rozwoju biologii komórkowej, biochemii, genetyki… Na dobrą sprawę, drożdże to już całkiem niezły trend w nauce. 

Warto poczytać:

http://www.czytelniamedyczna.pl/4339,wlasciwosci-lecznicze-i-kosmetologiczne-drozdzy-piekarniczych-saccharomyces-cere.html

http://wineserver.ucdavis.edu/industry/enology/winemicro/wineyeast/saccharomyces_cerevisiae.html