CC BY
45
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ НА БИОСОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ДРОЖЖЕЙ Салогуб Е.В.1, Боголюбова Ю.С.2 Email: Salо[email protected]
1Салогуб Елена Викторовна - кандидат химических наук, доцент;
2Боголюбова Юлия Сергеевна - магистрант, кафедра химии, Забайкальский государственный университет, г. Чита
Аннотация: изучено влияние ультразвукового воздействия при разных временных и температурных режимах с частотой 35 кГц на сухие спиртовые «Красноярские» и прессованные хлебопекарные дрожжи «Экстра». Рассмотрено изменение бродильной активности, физиологического состояния дрожжей после ультразвукового воздействия. Изучено влияние ультразвуковой обработки на кинетические особенности процесса брожения. Установлено, что при обработке ультразвуком в течение 20 мин и температуре 35°С сорбционные свойства прессованных хлебопекарных дрожжей имеют наилучшую сорбцию. Ключевые слова: дрожжи, ультразвуковое воздействие, физиологическое состояние, бродильная активность, биосорбция.
THE STUDY OF THE INFLUENCE OF ULTRASONIC TREATMENT ON THE BIOSORPTION PROPERTIES OF YEAST Satogub E.V.1, Bogolyubova Ju.S.2
1Salrjgub Elena Victorovna — PhD in Chemistry, Associate Professor; 2Bogolyubova Julia Sergeevna — Undergraduate, DEPARTMENT OF CHEMISTRY TRANSBAIKAL STATE UNIVERSITY, CHITA
Abstract: the influence of ultrasonic action at different time and temperature regimes with a frequency of 35 kHz on dry alcoholic Krasnoyarsk and extruded baking yeast "Extra" was studied. The change in ferment activity, physiological state of yeast after ultrasound treatment is considered. The influence of ultrasonic treatment on the kinetic features of the fermentation process is studied. It has been established that when the treatment is performed ultrasound for 20 minutes and at a temperature of 35°C, the sorption properties of the pressed baker's yeast have the best sorption. Keywords: yeast, ultrasound, physiological state, fermentation activity, biosorption.
УДК 54.03
Дрожжи - доступные биологические микроорганизмы, нашедшие широкое распространение в окружающей нас среде. Они являются экономически выгодным и относительно дешевым материалом для исследований.
Толстые клеточные стенки дрожжей позволили выбрать их в качестве микроорганизмов для изучения влияния ультразвукового воздействия [1].
Известно, что дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae применяются как биосорбенты соединений тяжелых металлов и примесей из сточных вод [2].
В нашей работе мы исследовали не просто воздействие ультразвука на физиологическое состояние выбранных нами штаммов дрожжей, но именно влияние на сорбирующие свойства, а также оценили кинетику брожения после обработки.
Объектами исследования выступали дрожжи прессованные хлебопекарные «Люкс экстра», сухие спиртовые дрожжи «Красноярские хмельные».
В ходе эксперимента в 200 мл дистиллированной воды мы добавляли 50 г сахара и 5 г прессованных или 1 г сухих дрожжей. Далее подвергали обработке в ультразвуковой ванне «Сапфир» с рабочей частотой 35 кГц в течение 5, 10, 20 мин и температуре соответственно 25, 30, 35 °С. После всех режимов обработки получилось 20 исследуемых образцов, 2 из них -
контрольные, не обработанные ультразвуком, и оставляли до окончания брожения в темной комнате при постоянной температуре окружающей среды 28 °С.
Изучение физиологической активности проводили весовым методом технологической оценки активности дрожжей по интенсивности выделения [3]. Константу кинетики брожения рассчитывали по количеству сброженного сахара [4]. Эффективность сорбции [2] оценивалась с помощью определения концентрации тяжелых металлов методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.
Влияние ультразвуковой обработки на физиологическое состояние показано на рисунке 1.
Рис. 1. Влияние ультразвука на образование СО2
Предобработка дрожжей УЗ повышает их бродильную активность, о чем свидетельствуют более высокие, по сравнению с контролем, концентрации выделенного углекислого газа. Увеличение бродильной активности пропорционально увеличению времени обработки УЗ и температуры. Бродильная активность в опытных образцах сухих и прессованных дрожжей увеличилась на 14% по сравнению с контролем.
На рисунке 2 показано влияние ультразвукового воздействия на кинетические особенности брожения. Как видно из диаграммы, первые 5-7 минут обработки ультразвук повышает активность процессов брожения дрожжей, затем она плавно падает. При повышении температуры более 35 °С никакой активности наблюдаться не будет, так как все дрожжевые клетки погибнут.
Рис. 2. Сравнительная диаграмма кинетической константы брожения
Сорбционные свойства характерны, как для сухих, так и для прессованных дрожжей. Биосорбция тяжелых металлов сухими дрожжами обработанными УЗ присутствует и имеет
стабильное протекание при всех режимах обработки. Наименьшая эффективность сорбции наблюдается у катионов Zn2+. На рисунке 3 представлены диаграммы сорбции катионов тяжелых металлов прессованными и сухими дрожжами.
Поглощение металлов прессованными дрожжами на всех режимах обработки, кроме последнего, стабильное. УВ воздействие в течение 20 мин при 35 °С активирует сорбцию тяжелых металлов у прессованных дрожжей. Эффективность биосорбции увеличивается в 15 раз. Данное свойство может найти применение в промышленной очистке сточных вод от тяжелых металлов.
S? 80 ш
60 40 20 0
123456789 10
Исследуемые образцы прессованных дрожжей Cu -Pb
S? 50 40 30 20 10 0
123456789 10 Исследуемые образцы сухих дрожжей
Cu -Pb
Рис. 3. Графики эффективной сорбции катионов тяжелых металлов
В результате проведенной нами работы сделаны следующие выводы:
- ультразвуковое воздействие с частотой 35 кГц не оказывает отрицательного влияния на клетки дрожжей;
- улучшаются бродильные свойства, физиологическое состояние, что подтверждает увеличение выхода углекислого газа и спирта;
- обнаружен активирующий эффект при обработке прессованных дрожжей УЗ в течение 20 мин при 35 °С улучшающий сорбирующие свойства катионов тяжелых металлов в 15 раз.
Список литературы / References
1. Акопян В.Б. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. М: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 224 с.
2. Гаранин Н.А. Метод биосорбции тяжелых металлов из промышленных сточных вод с использованием пивоваренных дрожжей Saccharomyces cerevisiae: афтореф. дис... канд. биол. наук. М., 2011. 25 с.
3. Получение и анализ этанола: метод. указания / сост. Т.М. Панова. Екатеринбург: УГЛТУ, 2008. 22 с.
4. Пищиков Г.Б., Соловьев П.Г., Рухлов И.А. Изучение кинетики брожения и перемещения дрожжевых клеток в аппаратах непрерывной шампанизации вина // Молодежь и наука, 2015. № 2. С. 38-41.
