АННОТАЦИЯ 2
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Технологические особенности процесса брожения и факторов его
определяющих
1.2. Биохимические особенности штамма Saccharomyces cerevisiae
1.3. Анализ современных способов активизации процесса биосинтеза
этанола
1.4. Теоретическое обоснование биотехнологических подходов,
используемых в работе
2. Материалы и методы исселедования
2.1. Характеристика объектов исследования и условий проведения эксперимента
3. Результаты собственных исследований
Заключение
Библиографический список
Процесс брожения знаком людям с незапамятных времен. Спиртовое и молочнокислое брожение использовалось человечеством на протяжении тысячелетий при изготовлении вин, молочных продуктов, в том числе сыров. Разумеется, о роли микроорганизмов в этом процессе даже не предполагалось.
Впервые термин «брожение» использовал голландским алхимиком Ван Хельмонтом в XVII в. для процессов, идущих с выделением газов. Только в XIX в. Луи Пастером доказано, что брожение - результат жизнедеятельности микробов, а также, что различные брожения вызываются разными микроорганизмами.
В результате брожения сахар расщепляется микроорганизмами и превращается в основной продукт - этиловый спирт, при этом выделяется углекислый газ и энергия.
Этиловый спирт находит широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. Основными потребителями спирта являются пищевая, медицинская и химическая промышленности. Ведущиеся исследования и разработки показали, что спирт может быть использован и как источник углерода для производства биомассы микроорганизмов, в частности, дрожжей. Кроме того, в ряде стран ведутся работы по использованию спирта в качестве транспортного топлива.
Сырьем для производства пищевого этилового спирта служат углеводы растительного происхождения (картофель, злаки, сахарная свекла) и отходы свеклосахарного производства (меласса). Для получения технического спирта используются отходы целлюлозно-бумажной промышленности (сульфитный щелок), гидролизаты древесины и различных сельскохозяйственных отходов. [4]
В связи с широким спектром использования этилового спирта изучение влияний условий брожения на процесс биосинтеза этанола является актуальным и представляет интерес в том числе для производств. [8]
Основными возбудителями именно спиртового брожения являются дрожжи - Saccharomyces. Одним из наиболее используемых в производстве видов, являются дрожжи вида saccharomyces cerevisiae — одноклеточные микроскопические (5—10 мкм в диаметре) грибки (дрожжи), их широко используют в производстве алкогольной и хлебопекарной продукции.
В связи с популярностью использования интересным становится изучение влияния условий брожения на синтез этанола дрожжей именно этого вида.
Процесс брожения на протяжении длительного времени широко используется человечеством. Еще с XIX века этот процесс и микроорганизмы его вызывающие стали объектом пристального изучения. С течением времени область применения продуктов брожения значительно расширилась, что привело к стремлению не только изучить, но и повлиять на процесс в сторону увеличения выхода продуктов брожения.
Одним из наиболее популярных видов брожения считается спиртовое брожение. В 90% случаев оно вызвано грибками рода Saccharomyces. Saccharomyces cerevisiae наиболее изученный и используемый вид дрожжей, он широко используется человечеством в процессе производства алкогольной и хлебопекраной продукции, а так же во многих задействован во многих научных исследованиях. Оптимальным для их сбраживания принято считать среду содержащую пептон и глюкозу с температурой около 30 °С.
На производствах для процесса брожения используют несколько различных способов сбраживания, изученных в ходе работы: переодический, циклический, непрерывнй, непрерывный с рецеркуляцией. Изучив их основные параметры, сделан вывод о том, что наиболее производительным является способ непрерывней с рецеркуляцией. Он подрузамевает перекачивание бродящего сусла из одного бродильного аппарата в другой в пределах одной бродильной батареи. Но технологические способы это не единственный метод увеличить количество получаемого этанола. Существуют способы сбраживания основанные на применение двух видов дрожжей, при этом добавление дрожжей второго вида происходит спустя определенный период после сбраживания дрожжами первого вида. Также увеличить количество этанола возможно благодаря изменениям в составе питательных сред.
Обработка дрожжей ультразвуком представляла интерес для изучения так как ультразвук оказывает стимулирующее влияние на физиологическое состояние клетки и ускоряет массообмен между клеткой и средой, содержащей необходимые для нее питательные вещества, что положительно воздействует на процесс брожения. Эксперементальные образцы подвергались воздействию ультразвуком на мощности 30 % и 60 % в течение 3 и 5 минут, кроме того для образцов были использованы различные среды - содержащая крахмал и без содержания крахмала, на основе рецептуры, предложенной изготовителем дрожжей.
Результаты исследования показали, что ультразвук имеет положительное воздействие на жизнедейтельность дрожжей и количество выделяемого этанола. У образцов обработанных ультразвуком при мощности 60 % был зафиксирован наиболее высокий процент этанола, но при
длительной обработке и сохранении заданной мощности жизнедейтельность дрожжей снижается, что приводит к значительному снижению показателей. Такое снижение вызвано сильным нагревом суспензии в процессе обработки ультразвуком, так как дрожжи тяжело не переносят повышенные температуры.
Коэффициента корреляции равный 0,4 выявил, что взаимосвязь между длительностью обработки ультразвуком и количеством получаемого этанола - умеренная. Это объясняет небольшой разброс полученных в ходе исследований данных.
