УДК 663.14


ІНТЕНСИФІКАЦІЯ АВТОЛІЗУ БІОМАСИ ХЛІБОПЕКАРСЬКИХ ДРІЖДЖІВ


Смалик С.В., Анацький А.С.,

Дніпродзержинський державний технічний університет,

м. Дніпродзержинськ, Україна


Мікробний білок, в зв’язку з високим вмістом в ньому незамінних амінокислот, широко використовується при виробництві кормів, білкових і смакових добавок харчового призначення, амінокислотних сумішей, концентратів для приготування поживних середовищ у біотехнології, тому актуальною є задача його отримання у промислових масштабах.

Найбільш перспективним джерелом для отримання мікробного білку є біомаса дріжджів (пивних, хлібопекарських), оскільки вона задовольняє вимогам стандартності, безпеки, економічності, конкурентоспроможності. Поживна цінність дріжджової біомаси обмежена низькою доступністю клітинного вмісту для травних ферментів, тому для її підвищення проводять автоліз клітин з метою звільнення біополімерів у формі розчинних, легко засвоюваних сполук. При автолізі утворення пептидів, амінокислот, вітамінів з внутріклітинного білку відбувається переважно під дією власних ферментів клітини [1].

Основними способами отримання автолізатів клітин, в тому числі дріжджових, є механічний (тонке подрібнення, гомогенізація), хімічний (обробка хлороформом, толуолом, етанолом) і ферментативний (взаємодія з  пепсином, трипсином, протосубтиліном). Характерною особливістю автолізу, що обмежує його використання у промисловості, є значна тривалість процесу (36-48 годин), тому для його інтенсифікації проводять попередню обробку біомаси з метою прискорення автолізу. В якості індукторів використовують вплив на клітини перемінного температурного режиму (чергування високих  і низьких температур), електричного поля та ультразвуку.

Ультразвуковий вплив, що призводить до руйнування клітинної стінки і дезінтеграції клітин, зумовлений комплексом явищ, які мають кавітаційну природу [2]. Кавітація включає взаємопов’язані процеси: високоградієнтні потоки, ударні хвилі, локальні стрибки тиску і температури, збудження люмінесценції і народження вільних радикалів, які локалізуються в дуже малих областях (порядку декількох мікрометрів). З цією метою  застосовують ультразвукові генератори з вібруючим пестиком, який викликає кавітацію суспензії, тобто утворення мікроскопічних бульбашок газу, що рухаються з великою швидкістю, породжуючи значні гідродинамічні сили і руйнуючи клітину. Такий метод дезінтеграції є перспективним через достатню ефективність і невисоку вартість обладнання, різні види якого відрізняються робочим діапазоном ультразвукових хвиль, розмірами кювет та іншими технічними характеристиками [3].

Мета даної роботи – визначити вплив ультразвукової обробки біомаси дріжджів на ефективність процесу її автолізу.

Об’єктом досліджень слугували дріжджі хлібопекарські пресовані (Sacharomyces cerevisiae). З наважки сухих дріжджів готували водну суспензію у співвідношенні 1:5, яку обробляли в ультразвуковому дезінтеграторі УЗДН-10 при частоті коливань 1 МГц і тривалості витримки 20, 40 і 60 хвилин. Після ультразвукової обробки проводили автоліз біомаси при температурі (50±1)0С упродовж 36 годин з періодичним перемішуванням суспензії.

Ступінь автолізу та ефективність гідролітичного розщеплення білку визначали за зниженням оптичної щільності (%) автолізату по відношенню до вихідної суспензії методом турбідиметрії. Також визначали  вміст амінного азоту методом формольного титрування. Контролем до дослідного варіанту слугував автоліз дріжджової біомаси без попередньої обробки ультразвуком. Приріст вмісту амінного азоту в контролі приймали за 100%.

За результатами проведених досліджень (табл. 1) встановлено, що попередня ультразвукова обробка клітин дріжджів призводить до  збільшення на 33% вмісту доступного амінного азоту при подальшому автолізі біомаси, що дозволяє рекомендувати цей технологічний захід для інтенсифікації процесу отримання клітинного білку, оскільки за однакової тривалості процесу досягається більший ступінь його гідролітичного розщеплення.

Таблиця 1 – Результати досліджень

Варіант автолізу

Вміст амінного азоту

Зниження оптичної щільності суспензії, %

г/л

%

Попередня обробка клітин ультразвуком:

     20 хвилин

     40 хвилин

     60 хвилин




1,3

1,46

1,43




118

133

130




12

26

20

Контроль

1,1

100

10


Список літератури:

1. Бабьева И. П., Чернов И. Ю. Биология дрожжей. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2004. -  115 с.

2. Акопян В.Б. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. Ультразвук в медицине, ветеринарии и экспериментальной биологии. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 225 с.

3. Хмелев В. Н. Ультразвуковые многофункциональные и специализированные аппараты для интенсификации технологических процессов в промышленности. – Барнаул: АлтГТУ, 2007. – 416 с.