Исследование влияния параметров процесса культивирования на закономерности роста и размножения хлебопекарных дрожжей в аппаратах разной конструкции и разработка высокоэффективных технологий накопления биомассы

• Автор: Кхалил Муханнад Мустафа
• Шифр специальности: 05.18.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОБЛЕМЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕТАБОЛИЗМА В КЛЕТКАХ ДРОЖЖЕЙ Б.СЕНЕУШАЕ.

1.1 .Энергетический обмен дрожжей

1.1.1 Гликолиз.

1.1.2.Спиртовое брожение.

1.1.3.Аэробный метаболизм углеводов.

1.1.4.Пастеровский эффект и механизмы его регулирования.

1.1.5. Эффект Кребтри.

1.2 Конструктивный обмен дрожжей

1.2.1. Углеводный обмен.

1.2.1.1 Метаболизм углеводов дрожжами в процессе хлебопечения
1.2.2.0бмен азота.
1.2.3 Минеральный обмен дрожжей.
1.2.4.Витамин ы.
1.3 Физикохимические параметры процессы, влияющие на метаболизм дрожжей
1.3.1 Влияние тоничности среды осмотического давления на микроорганизмы
1.3.2 Роль температуры и длительность процесса дозреваняи дрожжей.
ГЗ.З.Влияние этилового спирта на дрожжи.
1.3.4. Влияние рНзначение интенсивности колебаний
1.3.5.Стрессы, преодолеваемые дрожжами в дрожжерастительном процессе
2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯМ
2.1. Характеристика штаммов дрожжей.
2.2.Матсриал ы
2.2.1. Показатели качества мелассы
2.3 .Методы исследования
2.3.1. Методы определения физиологического состояния дрожжей.
2.3.1.1. Определение состояния клеток жизнеспособность путем окрашивания метиленовым синим.
2.3.2. Определение ферментативной активности дрожжей по интенсивности выделения ССЬ.
2.З.2.1.Определение бродильной активности дрожжей газометрическим методом.
2.3.3. Оценка интенсивности потребления сахаров по скорости снижения коннцентрации ионов Н в среде.
2.3.4.Методика рассчета технологических режимов культивирования.
2.3.5. Определение коэффициента прироста биомассы дрожжей
2.3.6. Определение экономического коэффициента выход биомассы
2.3.7. Определение содержания сухих веществ в клетках дрожжей
2.3.8. Определение содержания трегалозы в клетках.
2.3.9. Определение количества растворенного в среде кислорода
2.3 Статистическая обработка результатов опытов.
3.РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Исследование влияния интенсивности аэрирования культуральной жидкости на метаболизм дрожжей.
3.1.1. Бесприточный способ
3.1.2. Культивирование дрожжей в КСИА.
3.2. Культивирование дрожжей с притоком питательных компонентов
3.2.1. Взаимосвязь метаболизма биотина и аэрации.
3.2.2. Исследование влияния интенсивности аэрации на метаболизм дрожжей в аппарате с трубчатой воздухораспределительной системой.
3.3. Исследование влияния тоничности среды на рост и бродильную активность хлебопекарных дрожжей
3.3.1. Простая периодическая культура
3.4. Исследование влияния обработки дрожжей поваренной солью на содержание сухих веществ в клетках
3.4.1.Исследование влияния поваренной соли на
жизнеспособность дрожжей.
3.4.2. Влияние поваренной соли на содержание сухих веществ в клетках и их бродильную активность.
3.5. Влияние перепада температуры при культивировании дрожжей на их бродильную активность
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДРОЖЖЕЙ, НАПРАВЛЕННОЙ НА ПОВЫШЕНИЕ ВЫХОДА И БРОДИЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ КЛЕТОК.
4.1. Анализ технологии накопления биомассы хлебопекарных дрожжей, применяемой в АСР
4.1.1.Анализ технологии чистой культуры
4.2. Разработка технологии выращивания чистой культуры с высоким выходом биомассы
4.2.2. Технология чистой культуры для непосредственного использования в товарной стадии.
4.3.Технологическая схема выращивания товарных дрожжей в концентрированной среде, направленная на повышение бродильной активности
4.4. Повышение бродильной активности дрожжей.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Особенностью дрожжей сахаромицетов является наличие двух путей метаболизма углеводов, характеризующихся различной энергетической ценностью. Оба эти пути реализуются в пищевых производствах. Первый дыхательный метаболизм углеводов используется при производстве пекарских дрожжей. В свою очередь гликолиз с последующим спиртовым брожением является важным в хлебопечении и проявляется в мальтазной и зимазной активности клеток. В связи с этим для регулирования обмена веществ в заданном направлении углеводов необходимо знать, каким законам подчиняется энергетический обмен в дрожжевой клетке. Обмен дрожжей объединяет все ферментативные реакции, которые протекают в клетке, а также организацию и регуляцию этих реакций. С биохимической точки зрения обычно рассматриваются отдельные метаболические пути, однако в действительности они не существуют изолированно, а являются частью единого процесса ,,. Дрожжи сахаромицеты относятся к факультативным анаэробам, и поэтому располагают двумя путями получения энергии анаэробным и аэробным . В обоих случаях глюкоза через ряд ферментативных реакций расщепляется с образованием двух молекул пировиноградной кислоту пирувата. Этот процесс носит название гликолиза или путь ЭмбденаМейергофаПарнаса ЭМП. М, К, Ъх2, Мп2, Ис2 и Со. Гликолиз является первым этапом спиртового брожения. С б Н О 6 2АДОн2Фц 2С 2СН 3СН2 ОН 2АТФ 2Н 1. Выход АТФ в пути ЭМП составляет 2 молекулы на молекулу глюкозы, который в стандартных условиях эквивалентен свободной энергии, равной кджмоль и эффективность брожения составляет поэтому . Важную роль в этом процессе играет витамин В, и ионы Ъь1 , а также М, Мл и Со. Гликолитическая последовательность реакций является примером амфиболического пути, в ходе которого различные промежуточные продукты используются клеткой в биосинтетических реакциях. В частности, фосфорилированная глюкоза является предшественником в синтезе полимеров клеточной стенки и резервных углеводов, триозофосфаты используются в синтезе жиров, фосфоенолпируват и пируват предшественники некоторых аминокислот. Однако, размножающиеся клетки требуют значительно больше промежуточных продуктов для биосинтетических реакций, чем может предоставить путь ЭМП. Это такие вещества, как сукцинат, 2оксоглутарат, оксалоацетат, которые являются предшественниками в синтезе 8 аминокислот. У дышащих дрожжевых клеток, то есть таких, которые используют молекулярный кислород в качестве акцептора водорода и полностью окисляют глюкозу, для снабжение клеток этими субстратами, имеется цикл Кребса ЦТК . В условиях высокой концентрации сахара или недостатке растворенного кислорода в среде уровни ферментов цикла Кребса значительно снижены, в частности ЦТК разомкнут на участке сукцинат и 2оксоглутарат. ЕС . Однако у дрожжей в этих условиях имеется два механизма, которые обеспечивают клетку необходимыми метаболитами первый предусматривает образование сукцината, фумарата, маната и оксалоацетата в окислительном процессе , , , , в то время как второй включает синтез дополнительных ферментов для образование 2оксоглутарата восстановительным путем . Согласно обоим механизмам пируват превращается в ацетилКоА в реакции, включающей пируватдегидрогеназный комплекс, в состав которого входит пируватдегидрогеназа ЕС 1. ЕС 2. НАД 6. В качестве кофакторов он содержит 2, тиаминпирофосфат и ФАД, НАД. Таким образом, обмен глюкозы у дрожжей, растущих в среде с низкой концентрацией кислорода, соответствует ЦТК в аэробном метаболизме окислительный путь ведет от оксалоацетата к 2оксоглутарату, восстановительный к сукцинату. Вовлечение оксалоацетата в разорванный ЦТК предполагает дополнительный синтез оксалоацетата за счет анаплеротической восполняющей реакции, протекающей при участии АТФ и пируваткарбоксилазы ЕС 6. Это единственная реакция, которую можно рассматривать как анаплеротическую в ходе ЦТК, она восполняет недостаток оксалоацетата, расходуемого для биосинтетических реакций. Пируват СО2 АТФ оксалоацетат АДФ 1. Аэробный метаболизм углеводов, так же как и анаэробный, имеет одинаковый механизм вплоть до образования пирувата рис 1.