Дослідження проліферативної активності Saccharomyces cerevisiae в біотехнології дріжджів та фізико-хімічні методи її визначення

Abstract

У роботі розглянуто вирішення питань, пов'язаних із підвищенням ефективності технологічних процесів та забезпеченням випуску готової продукції високої якості, що є актуальним для виробництв, заснованих на використанні дріжджів S. cerevisiae. У роботі описано основні причини необхідності регулювання обміну речовин дріжджової культури, розглянуті існуючі на практиці та запропоновані прийоми підвищення проліферативної активності. Проліферативні процеси, що протікають у дріжджовій клітині, досить легко піддаються регуляції. Тому, знаючи залежність між конкретними умовами навколишнього середовища та тими чи іншими сторонами життєдіяльності дріжджової культури, можна цілеспрямовано змінювати її зростання, розвиток та обмін речовин. Створення та підтримання певних умов культивування дріжджів дозволяє керувати ходом ферментаційного процесу. Досліджено вплив біологічно активних речовин на проліферативну активність клітин S. cerevisiae. Було встановлено концентрації та доказано регулюючу дію препаратів бурштинової та фолієвої кислот на проліферативну активність клітин дріжджів. Проведено порівняльний аналіз впливу різних концентрацій екзогенних речовин на ріст культури мікроорганізмів. Було встановлено найбільш оптимальні концентрації препаратів для активації поділу клітин дріжджів: бурштинова/бурштинова кислоти – 0,0015/0,0002 мг/мл; фолієва кислота – 0,006 мг/мл. Розрахована питома швидкість розмноження дріжджів під час культивування у 20 % розчині сахарози з препаратами бурштинової/аскорбінової та фолієвої кислот. Встановлено, що найбільша питома швидкість росту клітин спостерігалась у комплексному препараті, до складу якого входили три органічні кислоти. Експериментально доведено, що питома швидкість розмноження дріжджів, у комплексному препараті підвищилася в середньому на 30–35 % відносно контрольного зразка. Підвищення питомої швидкості росту на 20–25 % дріжджів спостерігалось також і в середовищі з фолієвою кислотою, додавання бурштинової/аскорбінової кислот не значно підвищувало питому швидкість (приблизно на 10 %) росту культури дріжджів S. cerevisiae. Доведено, що біологічно активні речовини мають певні концентрації, які активують поділ клітин і сприяють їх активному розвитку та критичні межі, при яких відбувається інгібування розвитку та росту дріжджових клітин.

The article discusses the solution of issues related to increasing the efficiency of technological processes and ensuring the release of high-quality finished products, relevant for production based on the use of S. cerevisiae yeast. The paper identifies major reasons for the need to regulate yeast culture metabolism, considers existing practice and proposes methods of changing its metabolic activity. The purpose of the research is to create the classification of the supplements / preparations from different origin to improve yeast vital activity by adjusting its culture medium composition with the use of complex hierarchical faceted method. The proliferative processes taking place in the yeast cell are quite easily regulated. Therefore, knowing the dependence between the specific conditions of the environment and certain aspects of the yeast culture's vital activity, it is possible to purposefully change its growth, development and metabolism. Creating and maintaining certain conditions for the cultivation of yeast allows you to control the course of the fermentation process. The influence of biologically active substances on the proliferative activity of S. cerevisiae cells was investigated. Concentrations were determined and the regulatory effect ofsuccinic and folic acid preparations on the proliferative activity of yeast cells was proven. A comparative analysis of influence of different concentrations of exogenous substances on microorganisms culture growth was carried out. The most optimal concentrations of drugs for activation of yeast cell division were determined: succinic acid/ascorbic acid – 0.0015/0.0002 mg/ml; folic acid – 0.006 mg/ml. Specific growth rate of yeast during cultivation in 20 % sucrose solution with succinic/ascorbic and folic acid preparations was calculated. It was established that the highest specific rate of cell growth was observed in the complex preparation, which included three organic acids. It was established that the specific rate of yeast reproduction in the complex preparation increased by an average of 30–35 % relative to the control sample. Increase in specific growth rate by 20–25 % of yeast was also observed in the medium with folic acid, the addition of succinic/ascorbic acids did not significantly increase specific rate (by approximately 10 %) of the growth of the S. cerevisiae yeast culture. It has been mestablished that biologically active substances have certain concentrations that activate cell division and contribute to their active development and critical limits at which the development and growth of yeast cells are inhibited.