サッカロマイセス・セレビシエ (S. cerevisiae) は、パンの発酵やワインやビールの製造に広く利用されている単細胞真菌であり、サッカロマイセス属に属しています。
その形態は出芽による無性生殖によって影響を受けます。出芽とは、サッカロマイセスの芽や突起から無性で増殖することを意味します。
サッカロマイセス・セレビシエの特性
サッカロマイセス・セレビシエは緑がかった黄色の色合いを持つ単細胞真核微生物で、多くの生息地に存在します。土壌や水、さらにはさまざまな植物の上にも自然に見つかります。しかし、今日では特に食品産業での用途が広がっており、特定の食品を発酵させる能力が注目されています。
サッカロマイセス・セレビシエの主な特性は以下の通りです:
- 単細胞の真核生物
- 黄緑色
- 化学有機栄養生物に属する
- 通性嫌気性細菌
- グルコースやその他の炭水化物を摂取
- 他の酵母の成長を抑制するタンパク質毒素を生成 (キラー効果)
化学有機栄養生物は、有機化合物の酸化によってエネルギーを得ます。このため、サッカロマイセス・セレビシエは成長や発達のために日光を必要としません。
通性嫌気性微生物として、S. cerevisiae は低酸素環境でも生存可能です。このため、有機物を発酵させて呼吸に利用し、アルコール発酵という化学反応を通じてCO2、エタノール、グリセロールを生成します。
酸素が不足している状況では、その成長や繁殖は不十分になりますが、この状況は、大麦、小麦、トウモロコシなどの穀物を発酵させる生物学的手段として微生物を利用するのに理想的です。
さまざまな基質を栄養源として使用しますが、最も一般的な炭素源はグルコースであり、他の糖も摂取可能です。
ゲノム
セレビシエは5,800個の遺伝子を持っています。そのゲノムは近年完成されました。遺伝子の理解を目指す競争が始まったとき、この真核微生物は最初に解明された生物の一つでした。
研究された5,800個の遺伝子のうち、約708個がその代謝で機能することが特定されています。
形態
他の真核生物と同様に、細胞核を外部から隔離する細胞膜で構成されています。
この膜の内部にはDNAを保護する役割を持つ核膜があります。
ミトコンドリア膜はエネルギーを生成する役割を果たし、サッカロマイセスが必要とする生命エネルギーを供給します。
小胞体（ER）はタンパク質や脂質の合成を行い、細胞の解毒を促進します。
その細胞骨格は液胞とペルオキシソームによって構成されており、これらはすべての植物細胞に存在する細胞小器官です。液胞は細胞膜によって隔離された閉じたコンパートメントであり、ペルオキシソームは酸化酵素とカタラーゼを含み、消化管として機能すると同時にタンパク質の細胞骨格としても機能します。
多くの真核生物に共通する特徴は膨圧です。内部に多くの液体が存在すると膨張します。これがサッカロマイセス・セレビシエに独特の形態を与えます。さらに、その細胞壁はキチンで構成されており、これは水に不溶性の窒素化合物であり、外部からの攻撃に対する保護を提供します。
代謝
代謝には2種類あります:
- 酸化的または呼吸代謝
- 発酵代謝
好気性代謝は酸素を必要とし、発酵代謝は発酵を利用してエネルギーを生成します。使用されるエネルギー源は炭水化物、アミノ酸、フルクトース、グルコース、マルトース、ガラクトース、マンノースなどの糖類です。
糖濃度が高い最適な条件下では、サッカロマイセス・セレビシエは解糖を通じて発酵を行い、その後エタノールを生成します。
糖が不足している場合、S. cerevisiae はクエン酸回路（クレブス回路）を介してエタノールを呼吸に利用できます。
生息地
その生息範囲は非常に広いです。植物、果実、さらには土壌など自然界の多くの場所で見つかります。熟した果物（ブドウ、ナシ、リンゴなど）、樹液や樹皮などにもサッカロマイセス・セレビシエの生息地が見られるのが一般的です。
最もよく見られる環境は炭水化物が豊富な媒体で、ここで発酵を行い、アルコールの存在にも非常によく耐えます。
もう1つの一般的な生息地は湿った有機環境です。同じエネルギー源を利用する他の微生物と一緒に発見されることがよくあります。
この単細胞微生物は自然界で広く分布しており、有機物分解プロセスの主要な触媒の1つです。分解を加速させる役割を果たします。
pH
理想的には培養媒体のpHを4.5～6の範囲に保つべきで、発酵を促進するためには一般的に5.2～5.7の間が適しています。
ただし、これらの値の範囲内で、ワインやビールを作る際にS. cerevisiaeを使用する目的に応じてpHを調整することが可能です。使用する酵母によって、良好な結果を得るために値を最適化する必要があります。
ワイン
ワイン産業では、サッカロマイセス・セレビシエは最も多く使用される酵母の1つとして極めて重要です。ワイン中でS. cerevisiaeは子嚢菌として働き、一部の酵素を変化させます。
S. cerevisiaeはワインの香りを高め、最高のワインを作るために不可欠です。
ブドウ果汁中で繁殖力が非常に高いため、ワイン製造に非常に適しています。多量のエタノールを生成し、糖の存在を減少させ、pHを低下させることで、他の酵母やワイン製造を損なう可能性のある微生物の成長を抑制します。
キラー効果（他の酵母株の死滅を促進する毒素の分泌）は、S. cerevisiaeをワインやビール、さらにはパン生地の管理に理想的なものにしています。この効果は、ワイン製造者が病原菌を遠ざけるための非常に有用な管理手段として評価されています。
ワインが熟成されるとき、その存在は表面のフィルム（フロールヴェール）として観察されます。
ワインメーカーは、搾汁後に使用するサッカロマイセス菌株を最終的な特性を考慮して選択します。これには製造温度や最終的な味が含まれます。
パン
ワイン産業と同様に、パン作りにおいてもサッカロマイセス・セレビシエ酵母は非常に有用なリソースです。
酵母は発酵に不可欠であり、生地を膨らませ、クラム（内層）をふんわりさせます。
パン酵母は乾燥した状態で販売されていますが、S. cerevisiaeが豊富に含まれています。パンを作る際には、小麦粉に加えられ、微生物によって発酵されます。これにより生地が膨らみ、二酸化炭素が生成されます。この二酸化炭素は生地の体積を増加させ、グリュイエールチーズのような特徴的な穴あきの外観を生み出します。
パン作りにおいて、サッカロマイセスは小麦粉のデンプンから糖を吸収し、グルコースを好みます。最初に消費される糖はグルコースで、次にスクロース、フルクトース、最終的には発酵の最後にマルトースが減少します。
