Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) ist ein einzelliger Pilz, der weit verbreitet zur Hefefermentation in Brot und zur Herstellung von Wein und Bier verwendet wird und zur Familie der Saccharomyces gehört.
Seine Morphologie wird durch seine Fortpflanzungsweise beeinflusst, die durch Sprossung erfolgt, das heißt, es reproduziert sich asexuell aus einer Knospe oder Ausstülpung eines Saccharomyces.
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Eigenschaften von Saccharomyces cerevisiae
Es hat eine gelbe Farbe mit grünen Nuancen und ist ein einzelliger eukaryotischer Mikroorganismus. Es ist in vielen Arten von Lebensräumen vorhanden. Man findet es natürlich im Boden, Wasser sowie auf verschiedenen Pflanzen. Doch zweifellos hat S. cerevisiae derzeit weit verbreitete Anwendungen in der Lebensmittelindustrie aufgrund seiner Fähigkeit, bestimmte Lebensmittel zu fermentieren.
Die Eigenschaften von Saccharomyces cerevisiae sind:
- Einzelliger eukaryotischer Organismus.
- Gelb-grüne Farbe.
- Gehört zur Familie der Chemorganotrophen.
- Es ist ein fakultativ anaerobes Bakterium.
- Ernährt sich von Glukose und anderen Kohlenhydraten.
- Produziert ein Protein-Toxin, das das Wachstum anderer Hefen hemmt (killer effect).
Chemorganotrophe gewinnen ihre Energie durch die Oxidation organischer Verbindungen. So benötigt Saccharomyces cerevisiae kein Sonnenlicht, um zu wachsen und sich zu entwickeln.
Als fakultativ anaerobes Mikroorganismus kann S. cerevisiae in sauerstoffarmen Bedingungen leben. Dazu kann es organische Stoffe fermentieren und zur Atmung nutzen, indem es CO2, Ethanol und Glycerin durch die chemische Reaktion der alkoholischen Gärung produziert.
Es ist zu beachten, dass bei Sauerstoffmangel sein Wachstum und seine Fortpflanzung eingeschränkt sind. Dies ist jedoch die ideale Situation, um das Mikroorganismus als biologisches Mittel zur Fermentation von Getreide wie Gerste, Weizen oder Mais zu nutzen.
Obwohl es verschiedene Substrate zur Ernährung nutzt, ist die häufigste Kohlenstoffquelle Glukose, aber es kann sich auch von anderen Zuckern ernähren.
Genom
Cerevisiae hat 5.800 Gene. Sein Genom wurde in den letzten Jahren vervollständigt. Als das Rennen um das Verständnis der Gene begann, war dieses eukaryotische Mikroorganismus eines der ersten, das vollständig entschlüsselt wurde.
Von den 5.800 untersuchten Genen wurden etwa 708 als funktional in seinem Stoffwechsel identifiziert.
Morphologie
Es besteht aus einer Zellmembran, die den Zellkern von der Außenwelt isoliert, wie andere eukaryotische Organismen.
Innerhalb dieser Membran finden wir die Kernmembran, die dazu dient, das darin enthaltene DNA zu schützen.
Die mitochondriale Membran ist für die Energieproduktion verantwortlich und liefert die lebenswichtige Energie, die Saccharomyces benötigt.
Das endoplasmatische Retikulum (ER) produziert die Synthese von Proteinen, Lipiden und erleichtert die Entgiftung der Zelle.
Sein Zytoskelett wird durch die Vakuole und Peroxisomen gebildet, Organellen, die in allen Pflanzenzellen vorhanden sind. Die Vakuole ist ein geschlossener Raum, der durch die Plasmamembran isoliert ist. Peroxisomen enthalten Oxidasen und Katalasen, dienen als Verdauungstrakt und fungieren gleichzeitig als Protein-Zytoskelett.
Ein gemeinsames Merkmal vieler eukaryotischer Organismen ist der Turgordruck. Es kann anschwellen, wenn viele Flüssigkeiten im Inneren vorhanden sind, was Saccharomyces cerevisiae eine eigentümliche Morphologie verleiht. Darüber hinaus besteht seine Zellwand aus Chitin, einem stickstoffhaltigen Kohlenhydrat, das in Wasser unlöslich ist und den Mikroorganismus vor äußeren Angriffen schützt.
Metabolismus
Es gibt zwei Arten von Metabolismus:
- Oxidativer oder respiratorischer Metabolismus.
- Fermentativer Metabolismus.
Der aerobe Metabolismus benötigt Sauerstoff zum Überleben, und der fermentative Metabolismus nutzt Fermentation, um Energie zu erzeugen. Die verwendeten Quellen sind Kohlenhydrate, Aminosäuren und Zucker wie Fructose, Glucose, Maltose, Galactose, Mannose usw.
Unter optimalen Bedingungen mit hohen Zuckerkonzentrationen kann Saccharomyces cerevisiae durch Glykolyse fermentieren und anschließend Ethanol produzieren.
Wenn Zucker knapp sind, kann der Pilz S. cerevisiae Ethanol zur Atmung durch den Krebs-Zyklus verwenden.
Lebensraum
Seine Präsenz ist sehr breit gefächert. Man findet ihn an vielen Orten in der Natur, wie auf Pflanzen, Früchten und sogar im Boden. Es ist üblich, Lebensräume von Saccharomyces cerevisiae auf reifen Früchten (Trauben, Birnen, Äpfel usw.) sowie im Saft und in der Rinde von Bäumen zu entdecken.
Die Umgebung, in der er am häufigsten vorkommt, ist in kohlenhydratreichen Medien, wo er Fermentation erzeugen kann und die Anwesenheit von Alkohol sehr gut verträgt.
Ein weiterer häufiger Ort, an dem S. cerevisiae zu finden ist, sind feuchte organische Umgebungen. Oft wird er neben anderen Mikroorganismen entdeckt, die sich ebenfalls von denselben Quellen ernähren.
Dieser einzellige Mikroorganismus ist in der Natur weit verbreitet und einer der Hauptkatalysatoren des Zersetzungsprozesses organischer Materie. Er beschleunigt die Zersetzung.
pH
Idealerweise sollte das Kulturmedium bei einem pH-Wert zwischen 4,5 und 6 gehalten werden, wobei der Bereich gewöhnlich zwischen 5,2 und 5,7 liegt, um eine höhere Fermentation zu erzeugen.
Innerhalb dieser Werte ist es jedoch möglich, den pH-Wert je nach Interessen zu modifizieren, wie z. B. bei der Wein- oder Bierherstellung mit S. cerevisiae. Je nach verwendeten Sauerteigen sollten die Werte optimiert werden, um gute Ergebnisse zu erzielen.
Wein
In der Weinindustrie ist er von größter Bedeutung, da er eine der am häufigsten verwendeten Hefen ist. Saccharomyces cerevisiae wirkt im Wein als Ascomyceten-Pilz und verändert einige Enzyme.
Cerevisiae verbessert das Aroma des Weins und ist wesentlich, um die besten Weine zu erzielen.
Aufgrund seiner produktiven Natur im Traubensaft ist er sehr gut für die Weinherstellung geeignet. Er produziert große Mengen an Ethanol und verringert die Anwesenheit von Zucker, senkt auch den pH-Wert, was das Wachstum anderer Hefen und Mikroorganismen, die die Weinproduktion verderben könnten, hemmt.
Der killer effect, die Sekretion eines Toxins, das den Tod anderer Hefestämme fördert, macht cerevisiae ideal, um den Wein in einwandfreiem Zustand zu halten, ebenso wie andere Getränke wie Bier und sogar Brotteig. Es ist eine sehr geschätzte Kontrollmethode von Weinproduzenten, da sie Keime fernhält.
Wenn der Wein gealtert wird, kann seine Anwesenheit als Oberflächenfilm (Florveil) beobachtet werden.
Die Wahl eines der Saccharomyces-Stämme erfolgt durch den Winzer nach dem Zerkleinern. Dabei werden die gewünschten Endcharakteristiken berücksichtigt, wie die Produktionstemperatur sowie der endgültige Geschmack.
Brot
Wie in der Weinindustrie gibt es auch im Backen eine sehr nützliche Ressource mit Saccharomyces cerevisiae Hefe zur Herstellung von Brot.
Hefen sind unerlässlich für die Fermentation, wodurch der Teig aufgeht und die Krume fluffig wird.
Brothefe wird trocken vermarktet, ist aber reich an cerevisiae. Zur Herstellung wird sie dem Mehl hinzugefügt, das von den Mikroorganismen fermentiert wird, wodurch der Brotteig aufgeht und Kohlendioxid entsteht. Letzteres ist verantwortlich für das erhöhte Volumen des Teigs und sein charakteristisches löchriges Aussehen, ähnlich wie bei Gruyère-Käse.
Beim Backen absorbiert Saccharomyces die Zucker aus der Stärke im Mehl, wobei Glukose bevorzugt wird. Der Zucker, der zuerst verschwindet, ist Glukose, dann Saccharose, Fructose, und am Ende der Fermentation wird Maltose reduziert.
