Введение к работе
1. Актуальності, темы. В основе технологических процессов низкотемпературной обработки сырья, получающих все большее распространение в последнее время в силу важных преимуществ, таких, как высокое качество конечного продукта, эко-лопічпость процесса и других, лежит ігронссе замораживания сырья. Низкотемпературные процессы обработки мнкробполоппеского сырья имеют резкое отличие or аналогичных процессов в химической технологии, что обусловлено самой природой обрабатываемого материала, поскольку, помимо общих характеристик качества готового продукта, особое значение имеет сохранение высокой жизнеспособности обрабатываемой суспензии микроорганизмов как в конце процесса, так и при хранении.
Актуальной проблемой является также обеспечение консервации культур с сохранением их полезных свойств. Перспективы развития биотехнологии тесным образом связаны с ілшокопссрп.-щисп микроорганизмов с пелт.ю их гарантированною хранения [Спдякипа, 19(12]. Для решения целого ряда научно-практических задач, связанных с использованием культур микроорганизмов, необходима надежная система поддержания и заіннті.і штаммов-продуцентов в условиях научных организации и промышленных предприятий. Полому особое значение приобретает повышение крнорезнсгапностн культур микроорганизмов уже в процессе их культивирования, что представляет большой интерес как в практическом, таг и п теоретическом отношении, поскольку ведет за собой упрощение последующих процессов замораживания и низкотемпературного обезвоживания клеток без снижения их жизнеспособности и потерн ими полезных свойств и в то же время иозво.тлет пзучшь инициирование защитных ігроцессов в клетке еще на стадші ку.'іьпівпрованші. чю яи.шскя одним пз наиболее перендгшвных направлений ІІккср. 19S7].
В некоторых работах указывается принципиальная возможность повышения криорезнстентпостн культур при различных режимах культивирования ( Ку-локопнева. Н'ХЛ: Ney, Araki, Matsusaka, 1969; Morris, Clark. 1978: Lewis ct al.. 1993 и др.]. Тем не менее анализ влияния факторов культивирования на последующую жизнеспособность микроорганизмов проводился лишь качественно. Попытки количественной оценки влияния различных параметров культивирования, а также их взаимосвязи на крпорсзпстситносп. микроорганизмов до сих пор не проводились.
Таким образом, исследования по разработке методов культивирования штаммов микроорганизмов с целью повышения резистентности клеток к повреждающим воздействиям низких температур являются актуальными и отвечшог потребностям дальнейшего развития биотехнологии.
Цслі. и задачи исследования. Основной целью исследования являлось изучение основных пзрлметроп культивирования мігкроорганнзмов на их последующую криорезнстентность. а также пх взаимосвязи с основными параметрами замораживания и определение оігпімагшньїх рс:кнмов культивирования клеток.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
1) определение криореэпстентностн как неотъемлемого свойства различных
штаммов мнкрооргалнзмов, в частности, штаммои дрожжей;
2) исследование влияния интенсивности аэрации на криорезнстентность
различных штаммов пекарских дрожжсіі:
-
изучение влияния величним рП культуралыюй среды на криорезнстентность штаммов пекарских дро;кжсіі;
-
исследование влияния температуры культивирования па криорсшстеїтт-ность штаммов пекарских дрожжсіі;
-
анхіїп взаимосвязи параметров культивирования с целью оіфсделепня опінміиіі.ім.іх областей их ппяченміі:
<>) іісслслоііаііпе изменения иодноіі ііроніпіасмоспі клеток дрожжей, выращенных нрн различіїоіі іінтспсіїшіоспі аэрзшш, величине pf і среды и температуре культнг.іфопапня п анализ се взаимосвязи с крнорсзнстсптпостыо клеток:
-
изучение влияния скорости охлаждения в широком диапазоне ее значении па іфнорезнстеїгпіость клеток, выращенных при различных режимах культивирования;
-
изучение влияния копечноіі температуры охл;икдешія на криорезнстентность клеток дрожжей при различных режимах культивирования;
-
определение начальной криоскопическон. эвтектической температур и продолжительности эвтектической зоны для штаммов дрожжей, выраженных при различных условиях культивирования;
10) исследование изменения крнорезнстентпостн штаммов дрожжей в зависимости or фазы роста при различных режимах культивирования;
11) определение оптимальных режимов культивирования штаммов пекарских дрожжей для достижения их наибольшей крнорезнстси шостії.
Научная новизна.
Проведены количественные исследования влияния уровня аэрации при культивировании штаммов пскпрскнх дрожжей Saccaromyces cercvisiae МДЗ н Saccaromyces cercvisiae № 273 на нх крнореэнстентность; показано, что зависимость кріїорезнстеїгпіостн от уровня аэрации является неотъемлемым свойством штамма.
Проанализирована взаимосвязь различных факторов культивирования (интенсивности аэрации, величины рН кулыуролыюй среды, температуры культивирования^ и замораживания (скорости и консиїоіі температуры охлаждешія) іфіі шученнн крнорсзіістеїгпіостн штаммов пекарских дрожжей, а также определена область нх оптимальных значений.
Определены начальная крноскопнческая, эвтектическая температуры и эвтектическая зона для данных штаммов дрожжей.
Установлена корреляционная зависимость между криорсзистснтностыо клеток дрожжей, вырлшенных в различных условиях, и фнзнко-хнмнческнми факторами замораживания.
Пр^1ктичсск^_цсн!10стъ _рабрть! определяется тем, что разработаны оптимальные режимы кульгпвнропанпя производственно важных рас пекарских и пивных дрожжей с нельм повышения их крнорсэнстснтностн при низкотемпературном консервировании, оігрелелсньї оптималі.ньїс значення параметров процесса замораживания. Определены начальная крноскопнческая и эвтектическая температуры для данных штаммов дрожжей. Разработаны прлкппескне рекомендации для кульлівирования дрожжей, подвергаемых в дальнейшем низкотемпературной обработке.
Теоретическое значение представляют результаты исследований по влиянию аэрации, температуры культивирования, величины рН среды культивирования, возраста культуры на крнореэнстентность клеток без крноиро гскторов; обобщены зависимости крнорезнстентностн клеток от скорости охлаждения, исследованы эвтектические зоны дрожжевых клеток.
Апробация работы.
Результаты диссертационной габоты докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:
- XLVI научно-технической конференции МГАХМа (Москва, 1995 г.);
' 4
Международной научно-технической конференции "Пиша. Экология. Человек" (Москва, 1995 г.);
Международном научном симпозиуме ЮНЕСКО "Техника и технология экологически чистых химических производств" (Москва, 21 - 23 октября 1996 г.).
По теме диссертации опубликованы 7 печатных работ.
Структура и объем работы.