Дрожжевая флокуляция обычно относится к обратимому слипанию ( флокуляции ) пивных дрожжей после того, как сахар в сусле был ферментирован в пиво. В случае с элевыми дрожжами «верхового брожения» ( Saccharomyces cerevisiae ) дрожжи создают закваску или закваску на поверхности жидкости, в отличие от лагерных дрожжей «низового брожения» ( Saccharomyces pastorianus ), где дрожжи опускаются на дно варочного сосуда. [ необходима цитата ]
Агрегация клеток происходит во всей микробиологии, у бактерий , нитчатых водорослей , грибов и дрожжей . [1] Дрожжи способны образовывать три агрегата: агрегаты спаривания для обмена ДНК ; образование цепей; и хлопья как стратегия выживания в неблагоприятных условиях. [2] Штаммы промышленного пивоварения редко спариваются. Поэтому для пивоваренной промышленности имеют значение только образование цепей и флокуляция.
Флокуляция дрожжей отличается от агломерации (образования «зерна»), которая необратима и чаще всего происходит в пекарских дрожжах, когда штаммы не разделяются при ресуспендировании. [3] Агломерация происходит только после прессования и регидратации дрожжевых осадка, и было показано, что агломерацию демонстрируют как флокулянтные, так и нефлокулянтные штаммы дрожжей. [4] Она также отличается от образования биопленок, которые происходят на твердом субстрате.
Луи Пастеру ошибочно приписывают первое описание флокуляции пивных дрожжей. Флокуляция пивных дрожжей была предметом многих обзоров. [5] Флокуляция была определена как обратимая, неполовая агрегация дрожжевых клеток, которая может быть диспергирована определенными сахарами [6] или ЭДТА . [7] Было показано, что добавление питательных веществ, отличных от сахаров, не обращает флокуляцию. [8] Это противоположно спариванию агрегатов, образующихся в качестве прелюдии к половому слиянию между комплементарными дрожжевыми клетками. [9]
Для флокуляции дрожжи должны быть флокулянтными и должны присутствовать определенные условия окружающей среды [10] . Несколько факторов важны для связывания клеток с клетками, такие как поверхностный заряд, гидрофобные эффекты и взаимодействия зимолектина. [11] Важность этих сил для флокуляции пивоваренных дрожжей ранее не признавалась, но работа Спирса и др. (2006) [12] указала на важность взаимодействия зимолектина и гидрофобных взаимодействий. Поскольку клетки слишком велики для перемещения броуновским движением , для связывания двух или более клеток клетки должны подвергаться низкому уровню перемешивания.
Принятый механизм флокуляции включает модель белок-углевод. [13] Полностью флокуляционные дрожжевые клетки демонстрируют углеводные α- маннановые рецепторы и белковые зимолектины. [14] Зимолектины так называются, поскольку они могут не быть настоящими двухвалентными лектинами . [15] [16] Было высказано предположение, что взаимодействия зимолектина между белковыми и маннановыми фрагментами приводят к фенотипу флокуляции [17] с ионами Ca 2+, необходимыми для правильной конформации зимолектинов. Было показано, что ко-флокуляция между Kluyveromyces и Schizosaccharomyces происходит по «лектиническому» механизму. [18]
Три фенотипа флокуляции были выявлены на основе производимых ими зимолектинов: Flo1 (Stratford and Assinder, 1991), NewFlo (Stratford and Assinder, 1991) и нечувствительный к маннозе (MI). [19] Эти фенотипы флокуляции различаются по времени начала флокуляции и ингибированию флокуляции сахаром. Генетический контроль флокуляции дрожжей не был подробно изучен. Недавние сообщения предполагают, что гены, кодирующие лектиноподобные белки, демонстрируют близкую гомологию последовательностей. [20] Более того, кажется, что гены FLO имеют взаимозаменяемые функции, которые могут компенсировать друг друга. [21]
Фенотип Flo1 ингибируется маннозой [22] и встречается как в элевых, так и в лагерных штаммах. [23]
Фенотип NewFlo отличается от фенотипа Flo1 несколькими способами. Во-первых, флокуляция NewFlo ингибируется маннозой, глюкозой и мальтозой . [24] Во-вторых, лектин NewFlo предположительно кодируется геном FLO10. [25] Исследования группы Спирса показали небольшое изменение уровней зимолектина в результате ферментации. Утверждается, что созревание лектина происходит примерно через четырнадцать часов после прекращения деления клеток [26] и, следовательно, не сопровождается вступлением в стационарную фазу, хотя это зависит от штамма. Однако молекулярных доказательств этого созревания практически не существует. Картина осложняется изменениями гидрофобности поверхности клетки и сдвигом, вызванным CO2 , что затрудняет измерения флокуляции, часто ошибочно приписываемые исключительно взаимодействиям зимолектина. Хотя в это время происходит флокуляция (образование комков и осаждение), она возникает в результате изменения гидрофобности и снижения сахара и сдвига, что в свою очередь приводит к низкому выделению CO2 .