Food Science and Technology

ISSN-print: 2073-8684
ISSN-online: 2409-7004
ISO: 26324:2012
Архiви

ВПЛИВ КОНЦЕНТРАЦІЇ СУХИХ РЕЧОВИН CУСЛА НА ОСОБЛИВОСТІ ОСМОФІЛЬНИХ СПИРТОВИХ РАС ДРІЖДЖІВ

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

S. Kovalchuk
https://orcid.org/0000-0002-5344-1243
T. Mudrak
https://orcid.org/0000-0003-3842-3183

Анотація

Досліджено основні фактори впливу середовища культивування на ріст та розвиток різних рас спиртових дріжджів. Для досліджень впливу концентрації сухих речовин сусла на морфофізіологічні особливості дріжджових клітин спиртових дріжджів підібрані наступні промислові раси: S.cerevisiae ДО-16, ДО-11, К-81, XII. Новизна роботи полягає в дослідженнях впливу концентрації сухих речовин сусла на морфофізіологічні особливості спиртових дріжджів, скринінгу спиртових рас для зброджування висококонцентрованого сусла. Морфологія клітин спиртових рас дріжджів S. cerevisiae, які культивовані на крохмалевмісному середовищі вивчені недостатньо. Встановлено, що клітини раси спиртових дріжджів S.cerevisiae ДО-16 та ДО-11 мали менші розміри клітин в порівнянні з термотолерантною та мезофільною расами S.cerevisiae К–81 та XII при концентрації сухих речовин  сусла 28%. Проте, досліджувані осмофільні раси S.cerevisiae ДО-16 та ДО-11 синтезують більшу кількість клітин в умовах культивування на суслі із зернової сировини високих концентрацій сухих речовин у порівнянні з расами К-81 та XII. При зброджуванні висококонцентрованого сусла дані показники характеризують збільшення робочої поверхні дріжджів в зброджуваному середовищі, що дозволяє інтенсифікувати процес бродіння. Проведені дослідження по впливу концентрації сухих речовин на розмір та форму гігантських колоній спиртових рас дріжджів. Проби культур відбирали в стаціонарній фазі росту. Дослідження гігантських колоній спиртових рас дріжджів, культивованих на суслі концентрацією 28% сухих речовин вказують що, раса S.cerevisiae ДО-16, в порівнянні з іншими расами, здатна витримувати високі концентрації сусла. Адже, розміри та форма гігантських колоній досліджуваної раси вказують, що дріжджові клітини знаходились в задовільному фізіологічному стані. За морфофізіологічними ознаками проведено скринінг спиртових дріжджів раси S.cerevisiae ДО-16, ДО-11, К-81, XII з термотолерантними та осмофільними властивостями для зброджування висококонцентрованого сусла. На основі теоретичних та експериментальних досліджень встановлено, що селекціонована раса дріжджів S.cerevisiae ДО-16 за морфофізіологічними ознаками має переваги над расами ДО-11, К-81, XII для зброджування сусла високих концентрацій. Отже, для зброджування висококонцентрованого сусла із зернової сировини підібрано високопродуктивну расу спиртових дріжджів з підвищеною осмофільністю S.cerevisiae ДО-16.

Ключові слова:
спиртові дріжджі, культивування, висококонцентроване сусло, сухі речовини

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Kovalchuk, S., & Mudrak, T. (2021). ВПЛИВ КОНЦЕНТРАЦІЇ СУХИХ РЕЧОВИН CУСЛА НА ОСОБЛИВОСТІ ОСМОФІЛЬНИХ СПИРТОВИХ РАС ДРІЖДЖІВ. Food Science and Technology, 15(1). https://doi.org/10.15673/fst.v15i1.1967
Розділ
Біопроцеси, біотехнологія харчових продуктів, БАР

Посилання

1. Reis VR, Bassi APG, Silva JCGD, Ceccato-Antonini SR. Characteristics of Saccharomyces cerevisiae yeasts exhibiting rough colonies and pseudohyphal morphology with respect to alcoholic fermentation. Braz. J. Microbiol. 2013;44(4):1121-1131. https://doi.org/10.1590/S1517-83822014005000020
2. Basso LC, de Amorim HV, de Oliveira AJ, Lopes ML. Yeast selection for fuel ethanol production in Brazil. FEMS Yeast Research. 2008;8(7):1155-1163. https://doi.org/10.1111/j.1567-1364.2008.00428.x
3. Bernardes MAS, editor. Biofuel production -recent developments and prospects. InTechOpen, Rijeka. Chapter 5. Basso LC, Basso TO, Rocha SN. Ethanol production in Brazil: the industrial process and its impact on yeast fermentation. 2011 85-100.
4. Casalone E, Barberio C, Cappellini L, Polsinelli M. Characterization of Saccharomyces cerevisiae natural populations for pseudohyphal growth and colony morphology. Research in Microbiology. 2005;156(2):191-200. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2004.09.008
5. Vopálenská I, Hůlková M, Janderová B, Palková Z. The morphology of Saccharomyces cerevisiae colonies is affected by cell adhesion and the budding pattern. Research in Microbiology. 2005;156(9):921-931. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2005.05.012
6. Reis VR, Antonangelo ATBF, Bassi APG. Colombi D, Ceccato-Antonini SR. Bioethanol strains of Saccharomyces cerevisiae characterised by microsatellite and stress resistance Brazilian Journal of Microbiology. 2017;48(2):268-274. https://doi.org/10.1016/j.bjm.2016.09.017
7. Peralta-Contreras M, Aguilar-Zamarripa E, Pérez-Carrillo E, Escamilla-García E, Serna-Saldívar SO. Ethanol Production from Extruded Thermoplastic Maize Meal by High Gravity Fermentation with Zymomonas mobilis. Biotechnology Research International. 2014;2014:1-8. https://doi.org/10.1155/2014/654853
8. Zhuang S, Smart K, Powell C. Impact of Extracellular Osmolality on Saccharomyces Yeast Populations during Brewing Fermentations. Journal of the American Society of Brewing Chemists. 2017;75(3):244-254. https://doi.org/10.1094/ASBCJ-2017-3505-01
9. Shiyan P, Mudrak T, Kyrylenko R, Kovalchuk S. Effect of nitrogen and mineral composition of high-concentrated wort made from starch-containing raw materials on the cultivation of yeast. Eastern European journal of enterprise technologies. 2017;6/11(90):72-77. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.117357
10. Mudrak T, Kuts A, Kovalchuk S, Kyrylenko R, Bondar N. Selection of the complex of enzyme preparations for the hydrolysis of grain constituents during the fermentation of the wort of high concentration. Food science and technology. 2018;12(2):3-10. http://doi.org/10.15673/fst.v12i2.931
11. Kovalchuk SS, Pakuliak KhI. Intensyfikatsiia tekhnolohii zbrodzhuvannia susla vysokykh kontsentratsii. Nauchnyi vzliad v budushee. 2017 Lyp; Odesa. Odesa: Sworld. 2017;23-26. https://doi.org/10.21893/2415-7538.2017-06-2-031
12. Mudrak TO, Kuts AM, Kovalchuk SS, Boiarchuk YaA. Selektsiia ta skrininh ras spyrtovykh drizhdzhiv pry zbrodzhuvanni vysokontsentrovanoho susla z krokhmalevmisnoi syrovyny. Naukovi pratsi NUKhT. 2018;24(2):216-224. https://doi.org/10.24263/2225-2924-2018-24-2-26.
13. Rymareva LV. Teoretycheskye y praktycheskye osnovy bytekhnolohyy drozhzhei. M: DeLyprynt; 2010.
14. Kovalchuk SS, Mudrak TO. Innovatsiina tekhnolohiia zbrodzhuvannia vysokokontsentro-vanoho susla iz zernovoi syrovyny. Publishing House “Baltija Publishing r. 2021; 60-100. https://doi.org/10.30525/978-9934-26-008-7.1-4
15. Serba EM, Overchenko MB, Ignatova NI, Rimareva LV. Com parative studies of Saccharomyces cerevisiae yeast strains, promosing for concentreted grain wort fermentation. Current issues in the beverage industry. 2019;201-207.
16. Mudrak T, KovalchukS, Kuts A, Dotsenko V. Research on the ultrathin structure of cells of different distillers’ yeast races and its dependence on the concentration of dry matter in wort. Food science and technology. 2020;14(3):21-28. https://doi.org/10.15673/fst.v14i3.1798
17. Byriukova EN.Yzmenenye ultrastruktury kletok Yarrowia lipolytica v stressovykh uslovyiakh Mykrobyolohyia. 2011;80(3):344-348.
18. Yslammahomedova EA, Khalylova EA, Kotenko ST. Nekotorye fyzyoloho-byokhymycheskye svoistva shtamma Saccharomyses oviformis M-12Kh v zavysymosty ot uslovyi kultyvyrovanyiayu. Proyzvodstvo spyrta y lykerovodochnykh yzdelyi. 2011;1:13-15.
19. Ukrainets AI, Shyian PL, Mudrak TO, Kuts AM, Kovalchuk SS, Kyrylenko RH, vynakhidnyky; Natsionalnyi universytet kharchovykh tekhnolohii MON Ukrainy, patentovlasnyk. Osmofilnyi, kyslotostiikyi shtam drizhdzhiv Saccharomyces cerevisiae IMB Y-5099 dlia mikrobiolohichnoho syntezu etylovoho spyrtu z krokhmalevmisnoi syrovyny. Patent Ukrainy № 129706. 2018 Lyst 12.
20. Ivanov SV, Shyian PL, Mudrak TO, Oliniichuk ST; Boiko PM, Yermakova HV, vynakhidnyky; Natsionalnyi universytet kharchovykh tekhnolohii MON Ukrainy, patentovlasnyk. Osmofilnyi shtam drizhdzhiv Saccharomyces cerevisiae DO-11 dlia mikrobiolohichnoho syntezu etylovoho spyrtu z krokhmalevmisnoi syrovyny. Patent Ukrainy № 72045. 2012 Serp 10.
21. Marynchenko VA, Kyslaia LV, Serova YuZ, Dobrolinskaya GM, Kuriliak MI, Kramarskiy MA, Ustinnikov BL, izobretately; Vsesoûznyj naučno-issledovatelʹʹskij institut produktov broženiâ, Kievskij ordena trudovogo krasnogo znameni tehnologičeskij institut piŝevoj promyšlennosti, sobstvennik. Termotolerantnyj štamm drožžej Saccharomyces cerevisiae K-81, ispolʹzuemyj dlâ sbraživaniâ krahmalosoderžaŝego syrʹâ pri proizvodstve ètilovogo spirta. Avtorskoe svidetel`stvo SSSR № 1045629. 1984 Dek 30.
22. Polihalyna HV. Tekhnokhymycheskyi kontrol spyrtovoho y lykerovodochnoho proyzvodstva. Moskva: Kolos; 1999.
23. Benjaphoke S, Hasegawa D, Yokota D, Asvarak T, Auesukaree C, Sugiyama M, et al. Highly efficient bioethanol production by a Saccharomyces cerevisiae strain with multiple stress tolerance to high temperature, acid and ethanol. New Biotechnol. 2012;29(3):379-386. https://doi.org/10.1016/j.nbt.2011.07.002
24. Sree NK, Sridhar M, Suresh K. Banat IM, Rao LV. Isolation of thermotolerant, osmotolerant, flocculating Saccharomyces cerevisiae for ethanol production. Bioresour Technol. 2000;72(1):43-46. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(99)90097-4
25. Lim JS, Jang YR, Lim YH, Kim K. Construction of a thermotolerant Saccharomyces cerevisiae strain for bioethanol production with reduced fermentation time and saccharifying enzyme dose. J Microbiol Biotechnol. 2012;22(10):1401-1405. https://doi.org/10.4014/jmb.1203.03069
26. Stanley D,Chambers PJ, Stanley GA, Borneman A, Fraser S. Transcriptional changes associated with ethanol tolerance in Saccharomyces cerevisia. Applied microbiology and biotechnology. 2010;88(1):231-239. https://doi.org/10.1007/s00253-010-2760-7
27. Ogawa Y, Nitta A, Uchiyama H, Imamura T, Shimoi H, Ito K. Tolerance mechanism of the ethanol-tolerant mutant of sake yeast. J Biosci Bioeng. 2000; 90(3):313-320. https://doi.org/10.1016/S1389-1723(00)80087-0
28. Stanley D, Fraser S, Chambers P, Rogers P, Stanley GA. Generation and characterisation of stable ethanol-tolerant mutants of Saccharomyces cerevisiae. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2010;37(2):139-149. https://doi.org/10.1007/s10295-009-0655-3
29. Voordeckers K, Maeyer D, van der Zande E, Vinces MD, Meert W, Cloots L, et al. Identification of a complex genetic network underlying Saccharomyces cerevisiae colony morphology. Molecular microbiology. 2012;86(1):225-239. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2012.08192.x