Исследование влияния метаболических добавок на жизнедеятельность дрожжей в условиях ферментации высококонцентрированного спиртового сусла

Abstract

АННОТАЦИЯ Введение. Одним из современных направлений развития технологии пищевого этанола является ферментация высококонцентрированного спиртового сусла (VHG-технология), что обеспечивает высокий выход этанола, снижение потребления энергии и технологической воды, улучшение экологического состояния производства и позволяет увеличить эффективность производства в целом. Однако, применения VHG-технологии сопряжено с ингибированием бродильной активности дрожжевых клеток, изменениями их физиологического состояния, снижением скорости ферментации спиртового сусла и увеличением концентрации несброженных углеводов, что приводит к потерям сбраживаемых веществ и снижению выхода целевого продукта. Научная задача - исследовать влияние различных биологически значимых для жизнедеятельности дрожжей веществ на процессы спиртового брожения в условиях высокого осмотического стресса, что позволит разработать технологические мероприятия по повышению клеточных функций дрожжевых клеток и увеличить эффективность сбраживания высококонцентрированного спиртового сусла. Материалы и методы. Основным объектом исследования являлись дрожжи Zygosaccharomyces fermentati Naganishi расы CD БИМ Y-225 Д (далее дрожжи расы CD), задепонированные в коллекции непатогенных микроорганизмов ГНУ «Институт микробиологии НАН Беларуси». Для получения спиртового сусла использовали две зерновые культуры белорусской селекции: рожь сорта «Пуховчанка» и тритикале сорта «Антось» в соотношении 60:40. Водно-тепловую обработку замеса осуществляли по режимам механико-ферментативной схемы. Для осуществления биоконверсии углеводов сусла применяли ферментные препараты амилолитического («Liquoflow», «Saczyme Plus 2X» производства «Novozymes A/S») и целлолютического («Вискоферм» производства «Novozymes A/S») спектра действия. В работе был использован комплекс физико-химических, микробиологических и биохимических методов исследований, а также общепринятые в спиртовой отрасли методы определения показателей качества для конкретного вида сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Результаты. Использование в составе спиртового сусла метаболических добавок в виде янтарной кислоты и магния приводит к повышению физиологических показателей используемых дрожжей, что способствует повышению их бродильной активности и соответственно показателей зрелой бражки, а также изменяет направление синтеза основных и побочных продуктов брожения. Определены оптимальные концентрации метаболических добавок в составе спиртового сусла - янтарной кислоты (0,03 г/дм3) и магния (0,01 г/дм3), позволяющие повысить стрессоустойчивость дрожжевых клеток в условиях ферментации VHG-сусла, и увеличить выход этилового спирта до 35 %. Выводы. Полученные экспериментальные результаты расширяют область научно-практических знаний о жизнедеятельности дрожжевых клеток в условиях осмотического стресса и позволяют регулировать их обмен веществ в направлении повышения эффективности сбраживания спиртового сусла. Разработанные технологические приемы рекомендованы для применения в промышленности, так как не требуют дополнительного оборудования и других капитальных затрат.