Использование анионоактивных ПАВ в качестве интенсификаторов процессов микробиологического синтеза Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

его клейстеризации с 72—75 до 65—67°С, что также способствует большему осахарнвапшо крахмала.

Установлено, что вязкость теста с диспергированными и окисленными заварками повы-

шается в 2,5 раза. Содержание сахаров в хлебе с диспергированными и окисленными заварками выше, чем в хлебе без заварок. Удельный объем хлеба увеличивается на 13,7%, пористость па 7,2%, изделия дольше сохраняют* свежесть, медленнее черствеют.

[Воронежский технологический институт]

663.18 : 661.185—за

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АНИОНОАКТИВНЫХ ПАВ В КАЧЕСТВЕ ИНТЕНСИФИКАТОРОВ ПРОЦЕССОВ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО СИНТЕЗА

Н. Л. ЛУТОХИНА, Е. С. БАРИНОВА, Л. П. ЗАМОТАПЛОВА. М. В. ГЕРНЕТ

Московский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности

В последние годы в связи с бурным развитием биотехнологии остро встал вопрос получения высокоэффективных ферментных препаратов, используемых в уже существующих и вновь разрабатываемых технологиях. Так, важнейшее место в данном вопросе отведено получению целлюлолитических, про-теолитических и амилолитических ферментов, использование которых приобретает широкое промышленное значение. Они применяются в пивоварении при получении агара, в крахмало-паточном производстве и других отраслях пищевой промышленности. Однако такое применение ферментов сдерживается рядом причин, одна из которых —• отсутствие высокоэффективных препаратов.

Одним из способов повышения ферментативной активности является применение ПАВ [1, 2]. Поэтому мы изучали возможность применения новых анноноактивных ПАВ, полученных на основе оксиэтилнрованпых спиртов и дикарбоновых кислот как стимуляторов роста культур микроорганизмов.

В задачу исследований входило: определе-

ние возможности использования анпоноактнв-ных ПАВ в качестве интенспфикаторов п активаторов процессов биосинтеза антибиотиков, амилолитических и протеолитических ферментов, а также ферментного препарата Цел-люлаза-1000; проведение сравнительной оценки влияния синтезированных нами ПАВ с различным строением лнпофильнон и гидрофильной частей молекулы на биосинтез ферментов с целью выбора наиболее эффективных образцов ПАВ.

В качестве объектов исследований использовались синтезированные па кафедре органической химии ПАВ, полученные взаимодействием эквимолекулярного количества оксиэти-лированных спиртов и ангидридов дикарбоновых кислот. Характеристика синтезированных ПАВ приведена в табл. 1.

В качестве продуцентов ферментов и антибиотиков использовались следующие

культуры: Тг1сЬоёегта Ьог^ШгасЫаШт и ТпсЬобегта ушбе — продуценты целлюло-

литпческнх ферментов; Aspergillus oryzae — продуцент протеолитических и амнлолптпчес-кнх ферментов; Nocardia mediterranei — продуцент рифампцина и Actinomyces roscolus

— продуцент линкомицина.

Рассмотрено также влияние анионоактивных ПАВ на целлюлазную активность ферментного препарата Целлюлаза-1000, полученного с Приволжского биохимического завода.

При изучении влияния анноноактивных ПАВ па биосинтетическую способность указанных культур вводили ПАВ в питательную среду в диапазоне концентраций 0,025 — 0,300 моль/л. Изучаемые ПАВ в зависимости от их агрегатного состояния вводили в питательную среду различными способами. Так, маленнаты, сукцинаты, фталаты со средней степенью окенэтилирования 21 вводили в виде водных растворов, водонерастворимые эмульгаторы Янтол п Цитрол — в виде водных эмульсий, сукцинаты и фталаты со средней степенью окенэтилирования 10 вносили в виде чистого вещества по каплям из специально оттарпрованных пипеток. Усредненные результаты приведены в табл. 2, 3.

Полученные данные свидетельствуют о целесообразности использования окспэтилсукци-ната со средней степенью окенэтилирования 21 в качестве стимуляторов биосинтеза лннко-мгщина.

Из табл. 3 видно, что добавка оксиэтплс.ук-цината ЦС-21 при культивировании Nocardia mediterranei и Actinomyces roseolus

повышает продуктивность этих культур на 14% для рифампцина п на 16% для линками-цпна. Показана также возможность применения малеината ЦС-21 и фталата ЦС-21 в качестве индукторов процесса- автолиза клеток гриба Nocardia mediterranei е целыо максимального выделения из них антибиотика.

При изучении влияния ПАВ па целлюлоли-тпческую активность в водный раствор ферментного препарата Целлюлаза-1000 вносили ПАВ в диапазоне концентраций 1-Ю-7 — 1-Ю-3 г/молъ и затем определяли его активность по фильтровальной бумаге, .которую вы-

г-г ■ :і. .і

?:ім"

Cysu'i-

кяш

VlaihH' її ні і;

<Ит;-

■ЭЗл

-.1

Таблица 1

Эфир

Характеристика ПАЕ

Структурная формула основной массы продукта число, мг КОН . Зи

Шифр н С L еЗ 0 - С ~ о к с: я s

3 С •В- о £ >* £ ь- н Ч

и 5 З

5 S

Е Г* ^

5

S" 2 я

О

О

Окци- АЛМ-10 С12Н25—Ci-His—(OCoH.)i'—О—С— СН,—СН— С—ОН 83,3 58.8

наты 0 0

— 763

НС-21 СібНзз—С|8Нз-—(ОСоН4Ь—О—С сн2—сн?—с—он

о о

І! ІІ

ЦС-100 СівНзз—C20H41— (ОС,Н4) loo—о — с—сн,—с—он

О О

I; II

Малеп- АЛМ-10 С12Н2;—CuHl9—(ОС2Н1) lu—О—С— СН = СН—С—ОН

наты О О

II II

ЦС-21 СюНзз—С15Нз7—(ОС2Н4);і—О—С—СН = СН-С^ОН

о

I!

Фта- АЛМ-10 С12Н25—С14Н:9—(ОС2Н4) ю—О—С— С6Н4СООН

латы q

II

"ЦС-21 Си.Нзз—СіяНз;— (ОС2Н4) 21—О—С—СсН4СООН

і, ґ£Я.нтол» НООС—СН2—СН2—COO—С:Л Li»—С20Н41

53,4

56,9 37 1202

13,4 12,9

54 5285

— 761

76.6 58,9

48.7 43,4 40 1200

81,19 48,1

— 811

49,8 51,1 34 1250

130—170 140—175 50—65 350—376

■ «Цитрол» С,4Н29-нС23Н4700С—СН2—С (ОН) (СООН)— СН2—СООН 50—120 140—180 45—65 600—620

НООС—СН,—С (ОН) — СН2—СООН

СООС14Н29 С23Н47 H4-C,3-f- Н29С14ООС—СНг(ОН) (СООН)— СН,— С.ООС14Н29Ч-С2зН47 Н47С23—Н29СнООС—СН2—С (ОН)— СН,—СООН

■. I

СООС14Н29---С23Н47

Таблица 2

Таблица 4

Концентра-Образец ПАВ і ция ПАВ,

I даль/л

Активность культуры Actinomvces roseolus

Концентрация

'f.3 /мл

/о К контролю

Малеинат ЦС-21 0,03 3392 92

0,1 3537 96

0,3 3297 90

Сукцинат ЦС-21 0,025 3677 100

0,05 3626 100

0.1 4254 116

0,25 3067 83

Сукцинат АЛМ-10 0,05 3250 їд

0,15 0

0,25 0 —

Фталат АЛМ-10 0.05 3760 102

0,15 1810 49

_ 0,25 1877 51

Янтол 0,025 3253 86

0,05 3340 91

0,1 3250 87

0,15 3253 88

Цитрол 0,025 3175 86

0.05 3340 91

0,1 3250 88

0,15 3500 96

Контроль 3660 100 Таблица

Активность по антибиотику

Концент- t

Образец рация 1- - —

ПАВ ПАВ. 2 'і Е

моль/л ь [_ 3=

2 о Cl, л ~

Сукцинат

АЛМ-10 0,06 4800 74 7200 92 11700 97

0,2 0 — 0 — 0 —

Сукцинат

ЦС-21 0,06 5900 91 8900 114 10600 88

0.2 5500 85 7800 100 11100 92

Малеинат

АЛМ-10 0,06 4800 74 6800 87 14800 12

0,2 0 — 0 — 0 —

Малеинат

ЦС-21 0.06 6100 94 7800 100 12800 106

0,2 5000 77 7200 92 12200 101

Фталат

АЛМ-10 0,06 3300 51 4800 61 13800 115

0,2 0 — 0 — (! —

Фталат

ЦС-21 0,06 5300 82 7400 94 12800 106

0,2 4400 67 6500 83 12200 101

Контроль — 6500 100 7800 100 12000 100

ражали в процентах к контролю. Контролем служил водный раствор ферментного препарата без внесения ПАВ, активность которого принималась за 100%. Об активности судили по количеству редуцирующих веществ, образовавшихся после гидролиза при стандартных условиях (табл. 4).

Опыты показали, что все исследуемые ПАВ с определенной концентрацией положительно влияют на активность ферментного препарата. Причем наблюдается определенная зависимость между оптимальной концентрацией

АкпфнЯть препарат-fl Ц-1000, % к контролю при внесении окснэтил-сукцинатов

imrs, г/моль АЛМ-10 [ ЦС-21 | ЦС-100

ю-3 100 100 100

5Ч0-4 110 100 100

ю-4 112 ТОО 100

5' 10-5 167 115 100

ю-5 110 180 110

Рю-6 108 120 118

1 о-6 100 105 190

5'10-7 100 100 120

ю-7 100 100 100

ПАВ, которая эффективно воздействует на целлюлолитпческую активность ферментного' препарата, п средней степенью окспэтилиро-вання.

Следующая серия опытов — получение ами-лолитических н протеолнтнческпх ферментов при использовании в качестве интенсификато-ров роста культуры гриба Aspergillus oryzae, анионоактивпых ПАВ. Поверхностно-активные вещества разделяли на две части в соотношении 1 : 3, меньшую из которых вводили в питательную среду для мппелиальпого материала культуры гриба Aspergillus oryzae, а большую — в производственную питательную среду, содержащую источники углерода,, азота и необходимые минеральные соли с последующей стерилизацией этих сред.

ПАВ вносили в концентрации 0,1% от общего объема среды.

Критерием оценки действия ПАВ являлась протеолптическая и амилолитнческая активности. В качестве образца сравнения использовали тритон Х-100, контролем служила вода.

Сравнив полученные результаты, выбрали образец ПАВ — фталат ЦС-21, дающий наибольшее увеличение активности по сравнению с контролем (табл. 5).

Т тйл и ц а 5

Вариант пробы 05 К сі Н 3 Е? СО' Б< Амилоли-тячеекая активность Протеол*- тическая активность

ед/мл % К KOI-1T- і ролю ед/мл о о о а.

Без добавления

ПАВ (контроль) — 9.4 100 8.2 100

С добавкой ПАВ:

тритон Х-100 0,05 9,0 96 11,3 138

сукцинат ЦС-100 0,1 9,0 96 12,2 149

сукцинат АЛМ-10 0J 9.5 101 12,7 155

малеинат ЦС-21 0,1 11,0 177 12,0 146

фталат ЦС-21 0,1 11,0 117 1360 159

Таким образом, показана возможность интенсификации получения амнлолішіческих іь

LlpOU:".IK L'prftra НИК >.ґ* К .4 ТОГ-. і ;

УчЧ'ШК. ilu.X Li--.LV

.. fin :г t;j. .гі че сі і ка I1 у л..-; JA

. рнОиь і:

И" ! ■■ I)

К --л Нп Г-:( 1

■|1 и 'I

1 ■ I Li!.4-1

С'] LL- l ГНI ЦГ.-LI!, н,

III. О "ІІШ

г.ть г)

ІІ рд|:( rp упед-л мс-гід г

Н-.Ч .Н К К'■

К ИьТЛГіі ■:

КЛЖІ I'M'i і.І Ці Э-Г1 'ї-ШГ-і 1 Fi Г ПС'ІТ

III. . ■. 1-М.

V'. -J |.ч':I■-1 l

A H ГМ

I' I: h ГгН С УУ?Л(/-YprtP.n?H4

При Rfl" '

H.ViElT'l ТОҐ I ry--In

ffil r.lj'J U .'I

Jilt Щ

гд- Mi;: ■

P; :ik i : ^ 11: it-: : -n ■

ОТОЛ ^ 1-і і I JH.'.'I 'Tl

m

m

ЙС

LCC-

vx

Ш I nn

ГЙ

I I

протеолитнческих ферментов, продуцируемых грибом Аэрег11 ий огугае, путем введения оксиэтилированных сукципатов, малеи-натов н фталатов в количестве 0,1%.

Установлено, что лучшими из опробирован-ных оксиэтилированных ПАВ были малеинаты и фталаты на ЦС-21, которые повышали ами-лолитпческую и протеолитическую активности па 17—59% соответственно.

Исследовано также влияние аппоиоактнв-пых ПАВ на биосинтетическую способность грибов рода Тпс1юс1егта — продуцента

целлюлолитических ферментов.

В лабораторных условиях были проведены работы по глубинному культивированию грибов ТпсЬос1еппа ЬопдШгасЫаинп и

Тпс1юс1еппа \чпг1е с использованием в качестве стимуляторов роста культур сукцппата ЦС-21, в результате чего получены "ферментные препараты целлобраннн ГЗХ с активностью по фильтровальной бумаге — 145 ед/ч и

целловирндпн ГЗХ с активностью по ФБ-160 ед/ч.

По проведенным исследованиям подана заявка на способ получения ферментного препарата целлюлазы.

Таким образом, целесообразно применение анионоактивпых ПАВ на основе оксиэтилиро-ванпых спиртов и дикарбоновых кислот в качестве ннтенсификаторов процессов биосинтеза ферментов и антибиотиков.

ЛИТЕРАТУРА

1. Грачева И. М., Гер нет М. В. Научные иссле-

дования по технологии ферментных препаратов // Фермент, и спирт, пром-сть. — 1980 — № 7 —•

С. 37.

2. Рудакова А. В. //Сб.: Микроорганизмы — продуценты биологически активных веществ /Тез. докл. на конференции молодых ученых. — Рига, 1985. — С. 90.

Кафедра органической химии

Поступила 09,04.90

664.144.012.1:543.257.1

pH-МЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИТРУЕМЫХ КИСЛОТ В ПРОДУКТАХ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

HU.J.L: М І^::: II! LI.:' і '■

нині і та-?

a

: ■ ' я н

»hRH(^№

и f ^ i.

-.Л

_

N.-i

.3

у:

Л. М. МАКАРОВА, В. II. СМРКО, Л. A. CEPEHKO Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт

ш1-

Foiliki і.

В работах [1, 2] впервые предложен и усовершенствован [3—6] принципиально новый метод определения титруемых кислот, основанный на количественном взаимодействии кислот с избытком реагента.

Сумма титруемых кислот (ТК) является важной характеристикой качества многих пищевых продуктов, а также сырья, используемого для их изготовления. Применяемые в настоящее время титриметрические методы определения титруемых кислот [7—10] сложны, трудоемки, длительны и требуют сложных устройств при автоматизации [ИХ

Аналитический реагент, например, уротропин (гексаметплентетрамин), взаимодействуя с кислотами анализируемого образца по уравнению

2HxAn+xB^xBH++2Anx- (1)

приводит к образованию в растворе буферной смеси и, если принять концентрацию основания В, взятого в достаточном избытке, постоянной, то pH будет линейно зависеть от логарифма концентрации титруемых кислот [12]

pH = const—IgNiK . (2)

где Ntk — общая концентрация титруемых кислот, моль-экв/л.

Реакцию (1) проводят в водном растворе уротропина. Аналитическим сигналом является величина pH раствора, измеренного на стандартном рН-метре со стеклянным индика-

торным электродом и хлоридсеребряным электродом сравнения.

В настоящей работе рассматривается метод косвенного рН-метрического определения суммы ТК в карамели. Используется метод добавки стандарта, которым служит щавелевая кислота. Таким образом, после проведения реакции (1) анализируемого образца с водным раствором уротропина измеряют рНь затем добавляют щавелевую кислоту, измеряют рН2 и определяют сумму ТК по формуле:

тк=

где Уст

Сет—(1/2Н2С204) Уст-100

gOTP

(3)

СстО/гНаСаО.

ооъем стандартного раствора щавелевой кислоты;

концентрация стандартного раствора щавелевой кислоты;

gOTP

— масса анализируемого образца;

рН = рН1—рН2 .

Ход определения следующий. Во взвешенный химический стакан емкостью 50 см3 помещают тонкоизмельченную пробу карамели (0,1—0,5) г, взвешивают на аналитических весах. С помощью пипеткп или мерного цилиндра вводят 20 мл 0,1 и. раствора уротропина, после полного растворения навески с помощью магнитной мешалкн и установления