Кіріспе

Zygosaccharomyces bailii – Zygosaccharomyces тұқымдасына жататын саңырауқұлақ түрі. Ол алғаш рет 1895 жылы Линднердің Saccharomyces bailii деп сипаттаған, бірақ 1983 жылы Барнетт және авторлар тобының жұмысында Zygosaccharomyces bailii деп қайта жіктелді. Ашытқының өсуінен туындайтын бұзылу кең таралған, бұл азық-түлік өнеркәсібіне елеулі экономикалық зиян келтіреді. Осы тұқымның ішінде Z. bailii түрi әртүрлі қиын жағдайларға төзімділігі жоғары болғандықтан, ең мәселелі түрлердің бірі болып табылады. Жеміс концентраттары, шарап, газдалған сусындар, сироптар, кетчуп, майонез, тұршы, салатқа қосылатын соустар сияқты кең ауқымдағы қышқыл және/немесе жоғары қантты өнімдер әдетте сақтау мерзімі ұзақ деп есептеледі, яғни олар тамақ өнімдеріндегі көптеген микроорганизмдерді тез жояды. Дегенмен, бұл өнімдер Z. bailii-мен бұзылуға осал.

Морфологиясы мен көбею тәсілдері

Zygosaccharomyces bailii вегетативтік жасушалары әдетте эллипсоидты, жылжымайтын және көпжақты бүршіклену арқылы жыныссыз көбейеді, яғни бүршіктер жасушалардың әртүрлі жерлерінен пайда болуы мүмкін. Бүртік пайда болу кезінде, ана жасушасының сыртқы бетінде бүршік түзіледі. Бүршік ұзарған сайын, ана жасушасының ядросы бөлініп, бір ядро бүршікке өтеді. Жасуша қабырғасының материалы бүршік пен ана жасуша арасындағы кеңістікті толтырады; соңында бүршік бөлініп, әртүрлі өлшемдегі қыз жасушасын құрайды. Z. bailii жасушаларының мөлшері (3,5 – 6,5) x (4,5 – 11,5) мкм аралығында өзгереді және жасушалар жеке немесе жұптарда, сирек қысқа тізбектерде кездеседі. Осы ашытқының екі еселеу уақыты 23 °C температурада 20% (w/v) фруктоза (pH 4,0) қосылған ашытқы азоттық ортасында шамамен 3 сағатты құрайды. Күшті жағдайларда бұл ұрпақ алмасу уақыты айтарлықтай ұзарады. Жыныссыз көбеюден басқа, белгілі бір жағдайларда (мысалы, қоректік стресс) Z. bailii жыныстық спораларды (аскоспораларды) аскус (көпше түрі: аскилер) деп аталатын қапшықта өндіреді. Аскоспоралар сирек байқалады, себебі оларды жасау қиын және көп уақытты қажет етеді; сонымен қатар, көптеген ашытқы штамдары зертханада қайта-қайта өсіру кезінде аскоспоралар өндіру қабілетін жоғалтады. Z. bailii сияқты қышқылға төзімді ашытқыларды анықтау үшін қышқылданған орта, мысалы, 0,5% (v/v) сірке қышқылы қосылған MEA немесе TGY ұсынылады. Ашытқыны санау үшін агар ортасына егу жиі қолданылады, мұнда беттік тарату әдісі құю әдісінен артық, себебі бұл әдіс жасушаларды жақсы қалпына келтіреді және сұйыту қателіктерін азайтады. Әдеттегі инкубация жағдайлары – аэробты атмосфера, 25 °C температурада 5 күн бойы. Дегенмен, Z. bailii үшін жоғары инкубация температурасы (30 °C) және қысқарақ инкубация уақыты (3 күн) қолданылуы мүмкін, себебі ашытқы осы жоғары температурада жылдам өседі.

Қаттылық сипаттамалары

Z. bailii-нің ерекше қасиеті – оның азық-түлік және сусындарда кеңінен қолданылатын нашар қышқыл консерванттарына, атап айтқанда сірке, сүт, пропион, бензой, сорбин қышқылдарына және күкірт диоксидіне жоғары төзімділігі. Сонымен қатар, ашытқының 15% (көлем/көлем) және одан жоғары этанол концентрациясын қабылдай алатыны хабарланған. Өсуге қолайлы pH және aw көрсеткіштерінің диапазоны кең: 2.0 – 7.0 және 0.80 – 0.99, сәйкесінше. Z. bailii популяциясындағы жеке жасушалар сорбин қышқылына төзімділік деңгейі бойынша айқын айырмашылықтарды көрсетеді, олардың шағын бөлігі орташа популяцияға қарағанда екі есе көп консервант мөлшерінде өсе алады. Кейбір тағам түрлерінде ашытқы заңмен рұқсат етілгеннен асып түсетін концентрациядағы бензой және сорбин қышқылдарының қатысуында, тіпті қышқылдардың pKa-сынан төмен pH мәнінде де өсе алады. Дегенмен, Z. bailii осы қышқылдың 0.05% (салмақ/көлем) құрайтын (pKa 4.8) сусындарында да өсе алады. Айта кетейік, Z. bailii-нің төзімділігі бірнеше консерванттардың бірге болуымен күшейеді. Осылайша, ашытқы өңделген тағамдардың микробиологиялық тұрақтылығын қамтамасыз ететін консерванттардың синергиялық комбинацияларын жеңіп, тірі қала алады. Көрсетілгендей, өсімдік ортасына сорбин немесе бензой қышқылы қосылғанда, жасушалардың сірке қышқылын сіңіруі тежеледі. Сол сияқты, 10% (көлем/көлем) дейінгі этанол деңгейі pH 4.0-5.0 диапазонында ашытқының сорбин және бензой қышқылдарына төзімділігіне кері әсер етпейді. Z. bailii-де этанол сірке қышқылының жасушаға тасымалдануын және жиналуын тежей отырып, оның теріс әсеріне қарсы қорғаныш рөлін атқарады. Басқа микроорганизмдер сияқты, Z. bailii консерванттың төмендеу деңгейіне бейімделе алады, бұл ашытқыға бейімделу алдындағыдан әлдеқайда жоғары концентрацияда өмір сүруге және өсуге мүмкіндік береді. Зерттеулер көрсеткендей, әртүрлі қанттар Z. bailii-нің консервантқа төзімділігіне айтарлықтай әсер етпейді, мысалы, жасушалар глюкоза немесе фруктоза бар ортада өсірілсе де, сорбин және бензой қышқылдарына төзімділік деңгейі шамалы ғана өзгеше. Алайда, ашытқының консервантқа төзімділігі глюкоза деңгейіне байланысты, ең жоғары төзімділік 10-20% (салмақ/көлем) қант концентрациясында байқалады. Тұзға төзімділік төмен pH мәнінде жоғарылайды, мысалы, pH 3.0 кезінде өсуге мүмкіндік беретін ең жоғары NaCl концентрациясы 12.5% (салмақ/көлем) болса, pH 5.0 кезінде бұл көрсеткіш тек 5.0% (салмақ/көлем) құрайды. Сонымен қатар, тұз немесе қанттың болуы Z. bailii-нің экстремалды pH деңгейінде өсуді бастау қабілетін жақсартады, мысалы, ашытқы NaCl және сахароза болмаған жағдайда pH 2.0-да өспесе, осы pH-та 2.5% (салмақ/салмақ) NaCl немесе 50% (салмақ/салмақ) сахароза қосылғанда өседі. Көптеген факультативті ашытушы ашытқылар толық оттегізсіз жағдайда өсе алмайды. Демек, оттегінің жетіспеуі ашытушы ашытқылардың тудырған тағамның бұзылуын бақылауға көмектеседі. Алайда, Z. bailii күрделі ортада қатаң анаэробтық жағдайда тез өсіп, қантты белсенді ашыта алады, бұл күрделі орта компоненттері анаэробтық өсуге қажетті қоректік талаптарды қанағаттандыратынын көрсетеді. Сондықтан, қоректік заттарға толы тағам және сусындарға оттегінің енуін шектеу осы ашытқының бұзу қаупін болдырмау үшін тиімді стратегия емес. Сонымен қатар, Leyva және авторлар (1999) Z. bailii жасушаларының өспеген жағдайларда да (яғни қанттардың болуымен, бірақ азот көзінің болмауымен) газдың көп мөлшерін өндіру арқылы бұзылу қабілетін сақтай алатынын хабарлады.

Консервілеуге қарсылық механизмдері

Z. bailii-нің әлсіз қышқылдық консерванттарға төзімділігін есепке алуда әртүрлі стратегиялар ұсынылды, олар мыналарды қамтиды: (i) қышқылдардың ыдырауы, (ii) қышқылдардың жасушаларға кіруінің немесе жасушалардан шығарылуының алдын алу, (iii) тежегіштің әсер ететін орнын өзгерту немесе тудырған зақымды жеңілдету. Бұл жасушалардың ішіндегі қышқылдың жиналуын азайтатын жүйенің шақырылуын көрсетеді. Варт (1977) бойынша, сонымен қатар, белсенді қышқылды шығарудың ғана клетка мембранасы арқылы қышқылдардың тең емес таралуын қамтамасыз етуі қиын. Оның орнына, Z. bailii клетка мембранасын өзгертіп, қышқылдардың жасушаларға диффузиялық түрде енуін шектеудің тиімдірек жолдарын дамытқан болуы мүмкін. Бұл өз кезегінде протондар мен қышқыл аниондарын белсенді түрде шығару қажеттілігін күрт азайтады, соның салдарынан көп энергияны үнемдейді. Шындығында, Уорт (1989) Сонымен қатар, Коул мен Кинан (1987) Бұл себебі Z. bailii-де фруктоза белгілі бір жоғары сыйымдылық жүйесі арқылы тасымалданады, ал глюкоза төмен сыйымдылық жүйесі арқылы тасымалданады, ол фруктозамен ішінара тежеледі және сонымен қатар фруктозаны субстрат ретінде қабылдайды. Сахарозаның баяу ашыуы фруктоза метаболизмімен тікелей байланысты. Питт пен Хокингтің (1997) айтуынша, сондықтан синтетикалық өнімдерде (мысалы, сусындарда) сахарозаны тәттілендіргіш ретінде (глюкоза немесе фруктозаның орнына) қолдану ұсынылады. Қанттар тағамдар мен сусындардың құрамында кең таралғандықтан, ашыту – бұзылу процесінің әдеттегі белгісі. Көбінесе, бұл қанттар этанол мен CO2-ге айналады, бұл өнімдердің тәттілігін жоғалтып, газбен бірге ерекше иіс береді. Сонымен қатар, көптеген қосымша өнімдер аз мөлшерде түзіледі, мысалы, органикалық қышқылдар, эфирлер, альдегидтер және т.б. Z. bailii екіншілік метаболиттерді, мысалы, сірке қышқылын, этил ацетатын және ацетальдегидті күшті өндіреді. Бұл заттар жеткілікті концентрацияда өнімдердің сезімдік сапасына айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Z. bailii-нің әлсіз қышқылдарға S. cerevisiae-ге қарағанда жоғары төзімділігі консерванттарды метаболизмдеу қабілетімен түсіндірілуі мүмкін. Z. bailii ферменттелетін қанттардың қатысуымен сірке қышқылын тұтына алатыны көрсетілді, ал S. cerevisiae-дің ацетатты қабылдау және пайдалану жүйелері глюкозамен тоқтатылады. Сонымен қатар, Z. bailii сорбат пен бензоатты окистеу арқылы ыдырата алады (және осы қосылыстарды жалғыз көміртек көзі ретінде пайдаланады), ал S. cerevisiae мұндай қабілетке ие емес.

Тазалықпен айналысу

Томас пен Дэвенпорттың (1985) сөзінше, осы ашытқының салдарынан бұзылу дайындалған қыша, цитрус, алма және жүзім шырыны концентраттары қосылған жемісті газдалған сусындар сияқты жаңа тағам түрлеріне де тарады. Z. bailii ашытқысы көбінесе микробтардың өсуін тежеу үшін қышқылдық (мысалы, сірке суы), тұз және қанттың бірлескен әсеріне тәуелді, ұзақ сақтауға арналған қышқыл тағамдарда кездеседі. Бұзылған тағамдарда тұтынушылар оңай байқап білетін сезімдік өзгерістер пайда болады, осының салдарынан тұтынушылардың шағымдары немесе өнімдерді кері қайтаруына байланысты маңызды экономикалық зиян келтіреді.