สรีรวิทยาของยีสต์

อาหาร

อาหารที่ยีสต์ใช้ได้ดีได้แก่ น้ำตาล โดยเฉพาะน้ำตาลกลูโคสและฟรักโทส ยีสต์บางชนิดสามารถใช้ไดแซ็กคาไรด์พวกมอลโทส ซูโคส หรือ แลกโทสได้ ส่วนพอลีแซ็กคาไรด์ที่ยีสต์บางชนิดใช้ได้ คือ แป้ง ยีสต์ที่สามาใช้แป้งได้ เช่น Saccharomyces diastaticus, S. chevalieri, Endomycopsis fibuligera มียีสต์บางชนิดเท่านั้นที่สามารถให้น้ำตาลเพนโทสได้ดีกว่าน้ำตาลเฮกโซส เช่น Cryptococcus ยีสต์บางพวก เช่น ฟิล์มยีสต์สามารถใช้กรดอินทรีย์ได้

ยีสต์มีกระบวนการไกลโคลไลติก 2 กระบวนการ คือ สภาพที่ไม่มีออกซิเจนยีสต์จะใช้กระบวนการเอมบ์เดน เมเยอร์ฮอฟ์ พาร์นาส ( EMP ) ถึง 90 % ( ใน Saccharomyces cerevisiae และ Candida utilis ) ส่วนในสภาพมีออกซิเจนนอกจากกระบวนการเอมบ์เดน เมเยอร์ฮอฟ์ พาร์นาส แล้ว ใน S. cerevisiae จะใช้กระบวนการเฮกโซสมอนอฟอสเฟต 6-30 % และใน C. utilis 30-50% ในสภาพม่มีออกซิเจนน้ำตาลจะเข้าสู่กระบวนการหมักได้เอทานอลและคาร์บอนไดออกไซด์ ต่ากรหมักให้ได้เอทานอลนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในสภาพม่มีออกซิเจจนเท่านั้น อาจเกิดขึ้นได้เมื่อเลี้ยงยีสต์ในน้ำตาลกลูโคสที่มีความเข้มข้นสูงแม้อยู่ในสภาพที่มีออกซิเจนทั้งนี้อาจเป็นเพราะกลูโคสที่มีความเข้มข้นมากกว่า 5 % จะยับยั้งการสังเคราะห์เอนไซม์ที่เกี่ยวกับการหายใจ แต่ถ้าหากไม่มีน้ำตาลในอาหารเลี้ยงเชื้อพบว่าเป็นการกระตุ้นหรือเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์ในวัฏจักรเครบส์ นอกจากนี้การมีน้ำตาลยังยับยั้งการสร้างไมโทคอนเดรียอีกด้วย ในสภาพมีออกซิเจนและความเข้มข้นของน้ำตาลต่ำๆยีสต์จะใช้น้ำตาลไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำหรือเกิดกระบวนการหายใจเช่นเดียวกับในพืชและสัตว์

อุณหภูมิ

ยีสต์แต่ละชนิดเติบโตได้ดีที่อุณหภูมิแตกต่างกัน ยีสต์ส่วนใหญ่เป็นพวกมีโซไฟล์มีอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโตอยู่ระหว่าง 20-30 องศาเซลเซียส อุณหภูมิสูงสุดที่ยีสต์ยังสามารถเจริญเติบโตได้ประมาณ35-47 องศาเซลเซียส ส่วนอุณหภูมิต่ำสุดที่สามารถเจริญเติบโตได้อยู่ระหว่าง 0-5 องศาเซลเซียส แต่ยีสต์บางชนิดที่เป็นพวกไซโครไฟล์สามารถเติบโตได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส เช่น Candida frigida, C. gelida และ C. nivalis มีอุณหภูมิต่ำสุดที่ (-5) - (-7) องศาเซลเซียส อุณหภูมิที่เหมาะสมในการเจริญเติบโตคือ 15 องศาเซลเซียส และไม่สามารถเติบโตที่อุณหภูมิสูงกว่า 20 องศาเซลเซียส หรือจัดเป็นพวก ออบลิเกต ไซโครไฟล์ สำหรับยีสต์ที่เป็นเทอร์โมไฟล์หรือสามารถเติบโตได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 50 องศาเซลเซียสไม่พบ

นอกจากอุณหภูมิมีผลต่อการเจริญเติบโตแล้ว ยังมีผลต่อการสร้างแอสโครสปอร์ของยีสต์อีกด้วย อุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการสร้างแอสโครสปอร์ของยีสต์แต่ละชนิดแตกต่างกัน เช่น Saccharomyces cerevisiae อุณหภูมิที่เหมาะสมอยู่ระหว่าง 25-30 องศาเซลเซียส สูงสุดประมาณ 35 องศาเซลเซียส ต่ำสุด 11-12 องศาเซลเซียส S. ellipsoideus ต่ำสุด 4-7.5 เหมาะสม 25 สูงสุด 30-33 องศาเซลเซียส S. intermedius ต่ำสุด 0.5-4 เหมาะสม 25 สูงสุด 27-29 องศาเซลเซียส S. pastorianus ต่ำสุด 0.5-4 เหมาะสม 27.4 สูงสุด 29-31.5 องศาเซลเซียส S. turbidans ต่ำสุด 4.8 เหมาะสม 29 สูงสุด 33-35 องศาเซลเซียส S. validus ต่ำสุด 4.8-5.0 เหมาะสม 25 สูงสุด 27-29 องศาเซลเซียส ส่วนพวก Schizosaccharomyces octosporus S. tombe, Kluyveromyces sp. Nadsonia fulvescens และ Hansenula saturnus สร้างแอสโคสปอร์ได้ดีที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส

ออกซิเจน

ยีสต์ส่วนใหญ่เป็นพวกเฟคัลเททีฟ แอนแอโรบ แต่ยีสต์เติบโตในสภาพมีออกซิเจนได้ดี ส่วนในสภาพไม่มีออกซิเจนเติบโตได้ช้า ในสภาพมีออกซิเจนยีสต์ใช้น้ำตาล โดยการออกซิเดชันโดยสมบูรณ์ได้ คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ โดยมีออกซิเจนเป็นตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้าย ส่วนในสภาพไม่มีออกซิเจนยีสต์ใช้น้ำตาล โดยการหมักส่วนใหญ่เป็นการให้ เอทานอล ในการหมักโดยยีสต์ให้ได้เอทานอลนั้น หากมีออกซิเจนยีสต์จะใช้น้ำตาลให้คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ แทนการหมักให้เอทานอล หรือการหมักถูกยับยั้งโดยการหายใจเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า Pasteur effect” ยกเว้นในยีสต์บางชนิด ได้แก่ Brettanomyces ซึ่งออกซิเจนช่วยกระตุ้นการหมัก (negative Pasteur effect)

ในสภาพมีออกซิเจนแต่ถ้าหากมีน้ำตาลความเข้มสูง ยีสต์สามารถหมักน้ำตาลให้เอทานอลแทนการหายใจให้คาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำ หรือการหายใจถูกยับยั้งด้วยการหมัก(revese Pasteur efect”,”Grabtree effect”)

ยีสต์บางชนิดสามารถเติบโตได้เฉพาะในสภาพมีออกซิเจนไม่มีความสามารถในการหมัก (oxidative yeast) ยีสต์พวกนี้ได้แก่ Rhodotorula, Sporobolomyces, Endomycopsis เป็นต้น

ค่าความเป็นกรด-เบส

ยีสต์เติบโตได้ใน pH ช่วงกว้าง pH ต่ำสุดที่ยีสต์สามารถเติบโตได้คือ 1.5 ส่วน pH สูงสุด 8.0-8.5 สำหรับ pH ที่เหมาะสม สำหรับการเติบโตของยีสต์แตกต่างกัน ส่วนใหญ่จะอยู่ระหว่าง 4.0-4.5 ยีสต์ส่วนใหญ่จะเติบโตไม่ดีในสภาพที่เป็นด่าง

นอกจาก pH มีผลต่อการเติบโตแล้วยังมีผลต่อการสร้างแอสโคสปอร์ของยีสต์อีกด้วย pH ในการสร้างสปอร์ของยีสต์แต่ละชนิดแตกต่างกัน เช่น Saccharomyces cerevisiae pH สูงสุด 9.1-9.2 pH ต่ำสุด 2.4-2.6 Schzosaccharomyces pombe pH สูงสุด 8.0-8.2 ต่ำสุด 4.0-4.3