Индекс УДК 663.4 Борисова Е.В. (аспирант) Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский Университет

Индекс УДК 663.4
Влияние степени аэробности процесса на интенсивность размножения дрожжей
Saccharomyces cerevisiae
Борисова Е.В. (аспирант)
Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский Университет
информационных технологий, механики и оптики. Институт холода и биотехнологий
д.т.н., проф. Меледина Т.В. (руководитель)
Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский Университет
информационных технологий, механики и оптики. Институт холода и биотехнологий
Целью разведения чистой культуры дрожжей в бродильных производствах является
получение максимального количества физиологически активных клеток за минимальное
время с наименьшими затратами сырья, вспомогательных материалов, энерго- и
трудозатратами. Одним из факторов, влияющим на выход биомассы является концентрация
растворенного в среде кислорода, который стимулирует Пастеровский эффект у дрожжей
Saccharomyces cerevisiae. Эффективность эффекта Пастера падает в стационарных условиях
культивирования в питательных средах содержащих более 0,1% сбраживаемых сахаридов в
связи с проявлением эффекта Кребтри.
Целью данной работы являлось установление степени аэробности культуры на выход
биомассы и скорость размножения клеток в стационарных условиях культивирования,
которые обычно применяются на первых стадиях размножения чистой культуры дрожжей.
Эксперименты проводили в конических колбах КН-2-250-34 вместимостью 250 мл. В
качестве питательной среды использовали солодовое сусло с содержанием сухих веществ
12% СВ, приготовленное из солодового экстракта «Аромаколор MFF», температура
культивирования составляла 260С, длительность 24 ч. Сусло, лабораторная посуда и
используемые в работе материалы повергались стерилизации в автоклаве. В ходе
экспериментов использовали штамм спиртовых дрожжей Saccharomyces cerevisiae. С целью
изучения влияния коэффициента заполнения колб питательной средой для удаления
диоксида углерода из них и исключения поступления кислорода из внешней среды колбы
герметично закрыли резиновыми пробками с гидрозатвором. В этом случае в метаболизме
дрожжей участвовал только растворенный в питательной среде кислород и кислород,
поступающий путем диффузии из свободного пространства над поверхностью питательной
среды.
Для увеличения диффузии кислорода в сусло использовали метод культивирования
на качалке. Интенсивность перемешивания составляла 85 об/мин. С целью исключения
влияния диоксида углерода в этих опытах колбы закрывали ватно-марлевыми пробками.
Коэффициенты заполнения колб составляли 20%, 40% и 60%, что соответствует
50мл, 100мл и 150мл сусла. Важно отметить, что чем меньше коэффициент заполнения, тем
больше площадь поверхности контакта сусла с воздухом, находящимся в колбе.
Во всех экспериментах начальная концентрация клеток составляла 1,5 млн/мл. Через
каждые 4 часа отбирали пробу и оценивали эффективность размножения дрожжей по
концентрации клеток в культуральной жидкости, которые подсчитывали в камере Горяева.
Установлено, что в стационарных условиях культивирования конечная концентрация
дрожжей тем больше, чем меньше коэффициент заполнения колбы (таблица).
Перемешивание положительно влияет на размножение дрожжей, при этом
концентрация дрожжей одинакова как при 20, так и при 40% заполнении колб питательной
средой. Это связано с тем, что клетки находятся во взвешенном состоянии и имеют
максимальную площадь поверхности контакта с питательной средой. Так же культуральная
жидкость более интенсивно насыщается кислородом воздуха, контактирующего с ней, в
результате чего дрожжи получают дополнительную энергию для размножения.
Таблица. Конечная концентрация клеток дрожжей при различной степени аэробности
культивирования
К, %
20
40
60
Концентрация клеток дрожжей,
млн/мл
Пробка
Без
Перемес гидро
перемешивание
затвором шивания
88,5
100
213
61,2
64,2
210
48,6
50
170
Скорость роста дрожжей, ч-1
Пробка
с гидро
затвором
0,20
0,17
0,16
Без
перемешивания
0,23
0,18
0,16
Перемешивание
0,26
0,23
0,21
К - Коэффициент заполнения колб, %
Также установлено, что кислород воздуха не поступает через ватно-марлевую пробку,
цель которой, следовательно, состоит только в обеспечении выхода диоксида углерода из
емкости.
Таким образом, при разработке технологии получения чистой культуры наряду с
другими параметрами процесса следует учитывать коэффициент заполнения колб суслом.
При перемешивании культуральной жидкости оптимальным коэффициентом их заполнения
можно считать 40% .
Зав. кафедрой ПБПРС
Меледина Т.В.