Разработка комплексной технологии получения БАД из пивной дробины на основе биотехнологических принципов

Активация дрожжей - наиболее актуальная задача современных бродильных производств.

Проникновение питательных веществ в дрожжевую клетку является весьма сложным ферментативным и физико-химическим процессом. Известно, что прежде чем проникнуть в цитоплазму клетки, питательные вещества должны пройти через двойной барьер - клеточную стенку и цитоплазматическую мембрану.

Обмен веществ у микроорганизмов неразрывно связан с процессом их питания. Потребность дрожжевых клеток в питательных веществах чрезвычайно разнообразна. Для нормального функционирования дрожжей необходимо, чтобы в питательной среде присутствовали все элементы, имеющиеся в клетках. Процесс питания дрожжевых клеток состоит из двух фаз: первая - прохождение веществ через цитоплазматическую мембрану; вторая - сложные биохимические реакции метаболизма, состоящие из взаимосвязанных процессов ассимиляции и диссимиляции. Питательные вещества среды должны обладать растворимостью в воде или липидах.

Дрожжевые клетки как гетеротрофные организмы размножаются при наличии в среде углерода. Они используют углерод различных органических соединений: моносахаров, дисахаров, аминокислот, альдегидов, органических кислот, этилового спирта, глицерина и др.

Спиртовые дрожжи Saccharomyces cerevisiae обладают способностью преимущественно метаболизировать моносахариды (глюкозу, маннозу, фруктозу и галактозу), а также мальтозу и мальтотриозу.

Рост и размножение дрожжей невозможны при отсутствии в питательной среде углеродсодержащих соединений. Источниками углерода для дрожжей являются различные углеводы: лучше всего дрожжи ассимилируют гексозы (моно- и дисахара), некоторые виды хорошо растут на средах с пентозами.

Для нормальной жизнедеятельности в анаэробных условиях дрожжами, как и другим микроорганизмам, необходимым азот, который они способны усваивать в различных формах. Так, например, при размножении дрожжей средняя потребность в азоте составляет 20-35мг/см³ среды.

Фундаментальные исследования по физиологии спиртовых дрожжей, азотистому и фосфорному обмену веществ, проведенные проф. Коноваловым С.А., подтвердили, что содержание азота в сбраживаемых субстратах в значительной степени определяют скорость синтеза и образование биомассы дрожжей. Наиболее пригодными для дрожжей, с точки зрения энергетических затрат, является азот аминокислот.

Использование сбалансированных по аминокислотам сред способствуют активизации процессов генерации дрожжей, синтеза биомассы и спиртового брожения.

Аминокислоты имеют первостепенное значение при брожении для размножения дрожжей и метаболизма не только азотистых веществ, но и сахаристых веществ. При недостаточном содержании аминокислот в субстрате проходит замедленное брожение, вследствие чего ухудшаются вкусовые качества готового напитка

Дефицит аминного азота компенсируется добавлением легко усвояемых дрожжами питательных веществ в сусло (азотсодержащие добавки). Если говорить об азотном обмене дрожжей, то, как ни удивительно, дрожжевой клетке легче синтезировать необходимую аминокислоту из неорганического азота и сахаров, чем потребить их напрямую из питательной среды. Исключение составляют лишь аспарагиновая и глутаминовая аминокислоты и их амиды. В данном случае азот выступает именно как подкормка, т.е. как строительный элемент и как источник энергии. Для усвоения аминокислот необходимы определенные концентрации и сочетание их в среде [75,100].

Рост дрожжей задерживается тем сильнее, чем больше необходимых аминокислот отсутствует в среде.

При недостатке одной из аминокислот в условиях отсутствия свободного катиона аммония, клетка вынуждена проводить сложные реакции трансаминирования, дезаминирования аминокислот через ряд промежуточных соединений. Образующийся при этом NH₄ используется для синтеза недостающих аминокислот. Цепь превращений бывает очень длинной, данный процесс энергозатратен. Такой процесс медленнее, чем прямое потребление аминокислот [22,69].

Наличие в среде легкоусвояемого аминного азота повышает бродильную активность дрожжей, продуктивность клеток. В результате интенсифицируются процессы роста и размножения дрожжей, возрастает скорость спиртового брожения, снижается образование побочных метаболитов, повышается выход и качество спирта. Однако в случае, когда содержание аминокислот в среде превышает их потребность, аминокислоты трансаминируются с образованием б-оксикислот с последующим их декарбоксилированием и дальнейшим восстановлением их до высших спиртов. Таким образом, азотное питание играет огромную роль в процессе жизнедеятельности дрожжей, а возможность его регуляции позволяет наметить перспективные направления совершенствования биотехнологических процессов в бродильных производствах.

Перспективным средством для решения проблем недоброда могут быть дрожжевые клетки или их составляющие, которые в значительной степени лишены упомянутого выше недостатка. Так, препарат, приготовленный из свежих дрожжей путем освобождения клеток от протоплазмы и последующего высушивания, получивший название «дрожжевые корки», был впервые с успехом применен в виноделии, где проблемы недоброда стоят особенно остро (156). Было показано, что «дрожжевые корки», вносимые в количестве 0,3 - 0,4 г/дм³ возобновляли брожение. Кроме того, применение биосорбента позволяло достичь ряда технологических преимуществ, например, успешно сбраживать сусло при относительно малой исходной концентрации дрожжей. «Дрожжевые корки» использовались также для устранения других нежелательных компонентов бродящей среды в виноделии и для стимулирования яблочно-кислого брожения [65].

Таким образом, исходя из анализа литературных данных, можно констатировать, что пивная дробина имеет большой потенциал применения, учитывая богатый состав сырья. После специальной обработки может использоваться в качестве подкормки для дрожжей, что является весьма актуальным направлением исследований.

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

В соответствии с целями и задачами в работе использовались следующие объекты.

Пивная дробина. Получена на минипивоварне МГУПП, при производстве светлого пива на стадии фильтрации затора, с содержанием сухих веществ (СВ) 30%. Состав пивной дробины представлен в таблице 2.

Ферментные препараты представлены в таблице 3.

Таблица 2. Состав пивной дробины (в % на СВ)

Показатель	Содержание
Массовая доля сырого протеина, %	21,9
Массовая доля сырого жира, %	6,51
Массовая доля сырой клетчатки, %	15,7
Массовая доля углеводов, %	35,5
Массовая доля сырой золы, %	3,85
Массовая доля кальция, %	0,37
Массовая доля фосфора, %	0,703
Железо, мг/кг	230-500
Марганец, мг/кг	20-70
Медь, мг/кг	19-85
Цинк, мг/кг	45-55
Йод, мг/кг	0,085
Молибден, мг/кг	0,985
Кобальт, мг/кг	0,09-0,2
Аминокислоты, % от общего количества белка
Серин	2,82
Треонин	2,8
Тирозин	1,8
Валин	3,6
Лизин	3,94
Аланин	3,7
Аргинин	3,65
Глицин	3,94
Гистидин	1,8
Изолейцин	2,69
Лейцин	6,34
Метионин	1,28
Фенилаланин	3,85

Таблица 3. Ферментные препараты и мультиэнзимные композиции (МЭК), полученные на их основе.

Группы	Название ферментного препарата	Фирма - производитель	Характеристика	Активности, ед/см3	Оптимальные условия действия
					t,0С	pH
I группа МЭК 1) б-амилаза 2) протеаза 3) в-глюканаза + арабиноксиланаза	1) «Тermamyl SC»	«Novozymes» (Дания)	термостабильная бактериальная б-амилаза, продуцируемая Bacillus stearothermophilus. Включает эндоамилазу, которая гидролизует 1,4-б-глюкозидазные связи в амилозе и амилопектине	альфа-амилазная-120;	70-85	5,0-7,0
	2) «Alphalase®AP3»	«DuPont» (США)	ферментативный препарат нейтральной протеазы, полученный из Bacillus amyloliquefaciens.Увеличивет количество растворенного белка, а также улучшает жизнеспособность дрожжей при брожении	протеолитическая- 550;	60-62	6,0-6,7
	3) «Attenuzime®Fleх»	«Novozymes» (Дания)	представляет собой смесь глюко-амилазы и б-амилазы. Получен из генетически-модифицированных микроорганизмов (ГММ) - Aspergillus niger, Bacillus subtillis	глюко-амилазная-400; пуллуланазная-80; альфа-амилазная- 120	60-65	5,5-6,5
II группа МЭК 4) б-амилаза 5) в-глюканаза	4) «Ultraflo MAX»	«Novozymes» (Дания)	ферментативный комплекс б-амилазы и в-глюканазы и арабиноксиланазы, расщепляет клеточные стенки. Позволяет увеличить производительность и снизить расходы, продуцируемый Aspergillus oryzae	ксиланазная- 250;	65-70	4,8-5,3
	5) «Laminex®BG2»	«DuPont» (США)	ферментативный комплекс, расщепляющий в-глюканы и пентозаны, получается в результате ферментации штамма Trichoderma reesei	в-глюканазная-350; ксиланазная-1120; целлюлазная-3100;	60-65	4,9-6,0
III группа 6) МЭК, составленный фирмой производителем	6) «Ondea Pro»	«Novozymes» (Дания)	включает ферменты альфа-амилазу, глюка амилазу,пуллуланазу, в-глюканазу, липазу, полученный из генетически-модифицированных микроорганизмов (ГММ) - Aspergillus oryzae, Bacillus subtillis, Bacillus licheniforms	альфа-амилазная-120; глюко амилазная-400; пуллуланазная-637; в-глюканазная-350; липазаная-870; протеолитическая-550	60-63	5,5-6,0

68

Из ККС («Русский квас», Россия) сусло готовили с содержанием сухих веществ 6% с внесением сахарного сиропа с массовой долей сухих веществ 65%.

Дрожжи - сахаромицеты: Дрожжи хлебопекарные сухие быстродействующие (САФ-Момент), Saccharomyces cerevisiae. Низовые дрожжи штамма 8а(М).

Спирулина платенсис (Spirulina platensis). Микроводоросль спирулина в своём составе содержит все незаменимые аминокислоты, которые представлены в таблице 4.

Таблица 4. Аминокислотный состав спирулины платенсис [23].

Аминокислоты	% от общего белка
Изолейцин	5,7
Лизин	8,7
Лейцин	5,1
Фенилаланин	5,0
Треонин	5,4
Глутаминовая кислота	12,7
Глицин	4,8
Гистидин	1,5
Пролин	4,1
Тирозин	4,6
Метионин	2,6
Триптофан	1,5
Валин	7,5
Цистеин	0,9
Аспарагиновая кислота	9,1
Аланин	7,9
Серин	5,3
Аргинин	7,6

Также микроводоросль спирулина в своем составе обладает богатым набором витаминов, микроэлементов и жирных кислот, которые представлены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5. Витамины, минералы и микроэлементы спирулины платенсис

Витамины	мг/кг	Минералы, микроэлементы	мг/кг
в-каротин (провитамин А)	1500	Кальций	1000
В12	1,6	Фосфор	8000
В5	11	Железо	500
Тиамин (В1)	55	Хлор	4000
В3	4	Магний	1600
Инозитол	350	Йод	1,5
Фолиевая кислота	0,5	Марганец	3
Ниацин (РР)	118	Цинк	30
Пиридоксин	3	Калий	1400
Токоферол	190	Молибден	0,2
Аскорбиновая кислота	150	Вольфрам	0,3

Таблица 6. Состав жирных кислот спирулины платенсис

Жирные кислоты	Содержание, мг/кг
Лауриновая С12	200
Миристиновая С14	600
Пальмитиновая С16	16500-21141
Пальмитолеиновая С16	1490-2035
Пальмитоленоленовая С16	1750-2365
Гептадекановая С17	90-142
Стеариновая С18	20-353
Олеиновая С18	1970-3009
Линолевая С18	10920-13784
г - линоленовая С18	8750-11970
б - линоленовая С18	160-427
Другие	70-800

В работе была использована спирулина платенсис с размером частиц 3-10 мкм, влажностью 4,8 %.

2.2 Методы исследований

2.2.1 Определение содержания азотистых веществ

Количество белка определяли по методу Лоури [152].

2.2.2 Определение количества редуцирующих веществ

Количество редуцирующих веществ определяли по методу, основанному на образовании редуцирующих веществ с 3,5 - динитросалициловой кислотой окрашенной жидкости. Реакция углеводов с этой кислотой протекает в щелочной среде при нагревании в кипящей водяной бане. Динитросалициловая кислота восстанавливается сахарами в 3-амино-5-нитросалициловую кислоту, которая имеет яркий желто-оранжевый цвет. По интенсивности окраски раствора, полученной в результате реакции, определяют содержание углеводов. Для определения количества сахаров используют калибровочную кривую. Для этого 100мг глюкозы растворяют в 100 мл воды, из этого исходного раствора готовят дальнейшие разведения[89].

2.2.3 Определение количества сухих веществ

Количество сухих веществ определяли рефрактометрическим методом [92].

2.2.4 Определение активной кислотности (pH)

Активную кислотность (pH) определяли на микропроцессорном лабораторном pH-метре 210 (HANNA Instruments).

2.2.5 Определение качественного и количественного состава аминокислот

Определение свободных аминокислот проводили на хроматографе жидкостном «Agilent 1200» c диоднометричным дедектором, оснащенном автосэмплером (программируемый ввод), градиентным насосом (обеспечивающим смешивание 2 растворителей), автоматической системой сбора и обработки информации.

2.2.6 Определение количества сахаров в растворах БАД методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ)

Определение сахаров проводили с рефрактометрическим детектором и колоночным термостатом, снабженным автоматической системой сбора и обработки информации, с колонкой хроматографической NH 250*4,6 мм с предколонкой. Метод позволяет количественно определять глюкозу, фруктозу, сахарозу и глицерин.

2.2.7 Определение концентрации дрожжевых клеток

Подсчет количества дрожжевых клеток определяли методом прямого подсчета с использованием камеры Горяева.

2.2.8 Определение бродильной активности дрожжей

Бродильную активность дрожжей определяют по количественному учету диоксида углерода или этанола, образующихся при брожении.

При количественном определении диоксида углерода пользуются весовым методом, который заключается в определении количества выделившегося диоксида углерода по разности между массой сусла до и после брожения.

По разности начальной и конечной масс определяют бродильную активность дрожжей, выражая ее в граммах образовавшегося диоксида углерода на 100см³ сусла [89,92].

2.2.9 Вакуум-выпаривание

Концентрирование ферментолизата пивной дробины для получения БАВ проводили путем вакуум-выпаривания с помощью испарителя ротационного ИР-1-ЛТ, Labtech.

2.2.10 Установка для приготовления ЭХА растворов и технология их производства

ЭХА - раствор готовился на установке СТЭЛ -10Н-120-01 (мод. 20-03), которая предназначена для униполярной (катодной и анодной) электрохимической обработки воды и водных растворов электролитов с целью их активации и получения активированных продуктов электрохимического синтеза.

Главный узел установки - электрохимический реактор, который представляет собой блок гидравлически параллельно-последовательно соединенных электролитических элементов ПЭМ-3, каждый из которых является самостоятельным проточным электрохимическим реактором. Блок реакторов компактно размещен в корпусе установки.

Принцип работы установки заключается в электрохимическом синтезе активированных растворов (католит и анолит) соответственно в катодной и анодной камерах электролитического элемента ПЭМ-3 из водопроводной воды. Во время протока каждый микрообъем воды соприкасается с поверхностью электрода. В результате происходит неравновесное изменение структуры воды и обогащение ее продуктами электрохимических реакций.

На рисунке 1 представлена схема установки СТЭЛ - 10Н-120-01.



Рисунок 1. Схема установки СТЭЛ -10Н-120-01 (мод. 20-03): 1 - вентиль регулирования подачи солевого раствора; 2 - вентиль регулирования слива католита; 3 - насадка на водопроводный кран; 4 - фильтр; А - выход анолита; К - выход католита; В - вход воды; Р - вход солевого раствора.

2.2.11 Обработка ферментализатов

Обработку ферментолизатов проводили на:

а) магнитной мешалке - ММ-5(Россия);

б) гомогенизаторе - Ultra-Turrax T25(Германия), 8500-9500 об/мин ;

в) ультразвуком - СТ-410А,100W,Ultrasonic Cleaner (Китай), частота колебания х=37 кГц.

Статистическую обработку полученных результатов исследований проводили с помощью компьютерной программы Statistica 6.0 for Windows.

Структурная cхема исследований представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Структурная схема исследований получения БАД.

Глава 3. Разработка технологии бад из пивной дробины

3.1 Исследование дезинфицирующих свойств ЭХА-растворов

Как известно, пивная дробина в процессе хранения обсеменяется различными микроорганизмами, в связи с чем срок её утилизации ограничен.

Множество исследований, проведенных в разных странах определили несколько основных путей решения этой проблемы: обезвоживание, консервирование, сушка и гранулирование. Нами было решено отказаться от этих энергоёмких способов в пользу нового и очень перспективного способа стерилизации пивной дробины - водой, полученной на ЭХА установке.

Согласно литературным данным, в анодной камере вода насыщается высокоэффективными окислителями, в связи с чем вредные органические примеси, например, фенолы, микробные токсины разлагаются на простые и безопасные вещества.

Первым этапом эксперимента была обработка пивной дробины ЭХА-водой. Как было сказано выше, ЭХА-воду получали на установке СТЭЛ -10Н-120-01 (мод. 20-03). Режим работы установки следующий: скорость потока 15 дм³/ч, I = 9A, U = 28В. Анолит служил, как асептик

Были проведены исследования по определению дезинфицирующей способности полученного анолита (табл. 7). Для этого были получены два варианта раствора анолита: №1 с pH 3, ц=200мВ; №2 с pH 5, ц=100мВ. Гидромодуль 1:1 (соотношение дробины и анолита по массе). Контролем служил образец дробины, обработанной водопроводной водой.

Как видно, из таблицы 7, наиболее эффективным оказался 1 вариант раствора с режимом обработки 12 мин. Дальнейшее увеличение времени выдержки дробины в растворе не целесообразно. При обработке различными реагентами существенным является определение гидромодуля (соотношение твердой и жидкой фракции). Полученные данные представлены в таблице 8.

Таблица 7. Влияние растворов анолитов, полученных при разных режимах на их дезинфицирующую активность

Вариант раствора, (гидромодуль 1:1)	Количество микроорганизмов, КОЕ/см3 пивной дробины
	Длительность обработки
	0 мин	5 мин	10 мин	12мин	20 мин	30 мин
1	35	15	4	0	0	0
2	37	30	23	23	20	15
Контроль	37	50	62	65	72	87

Таблица 8. Влияние гидромодуля (дробина:анолит) на дезинфицирующую активность анолита

Гидромодуль (соотношение дробины и анолита по массе)	Количество микроорганизмов, КОЕ/см3 пивной дробины
	Длительность обработки
	0 мин	10 мин	20 мин	30 мин
Контроль	39	43	54	75
1:3	40	0	0	0
1:2	40	0	0	0
1:1	36	4	0	0

Как видно, из таблицы 8, наиболее оптимальным режимом обеззараживания дробины является гидромодуль 1:2 с продолжительностью обработки 10 мин. Таким образом, для дальнейшей обработки пивной дробины нами был выбрано соотношение дробины и анолита по массе 1:2 с продолжительностью обработки 10 мин.

Исследовав, что анолит способен стерилизовать пивную дробину, нами было решено определить, как обработка данным раствором может повлиять на длительность хранения дробины, т.к. ионы анолита должны воспрепятствовать развитию посторонней микрофлоры. Для этих целей был проведен эксперимент, где пивная дробина подвергалась обработке анолитом варианта №1. Далее обработанная дробина хранилась в течении нескольких суток при комнатной температуре в нестерильных условиях.

Результаты эксперимента по определению влияния анолита на срок хранения пивной дробины представлен в таблице 9.

Таблица 9. Исследование влияние анолита на срок хранения дробины

Длительность хранения, ч	Количество микроорганизмов, КОЕ/см3 (опыт/контроль)
0	0/400
24	0/сплошной рост
48	0/сплошной рост
72	0/сплошной рост
96	2/сплошной рост
120	50/сплошной рост

В результате проведенных исследований нами был сделан вывод о том, что при обработке дробины анолитом варианта №1 срок хранения дробины увеличивается до 96-120 часов в нестерильных условиях.

Полученный после фильтрации жмых пивной дробины использовали в последующих опытах.

Автором [61] был исследован выход белковых и редуцирующих веществ в зависимости от гидромодуля (ПД : ЭХА-вода) и ее параметров. Установлено, что наиболее оптимальным соотношением фаз является гидромодуль 1:4. Повышение фаз более, чем 1:4 нецелесообразно.

Так как нами были использованы растворы, полученные на более модернизированных установках, эффект воздействия анолита проявляется в более низких концентрациях, поэтому гидромодуль может быть уменьшен до 1:2.

3.2 Подбор ферментного препарата для гидролиза ингредиентов, входящих в состав пивной дробины

Цель данного этапа исследования работы - провести скрининг ФП с целью отбора наилучшего. Главный критерий выбора ФП - это максимальный выход азотистых и редуцирующих веществ в конце ферментолиза пивной дробины, а также определение оптимальных дозировок, и в тоже время дозировка ФП должна быть экономически рациональной.

Источниками ассимилируемого азота для дрожжей являются низкомолекулярные продукты распада белков. Легче всех усваиваются аминокислоты, несколько хуже ди- и трипептиды. Известно, что содержание азота в усвояемой форме в значительной степени определяет синтез и образование биомассы дрожжей. Если состав сред сбалансирован по аминокислотам, повышается бродильная активность дрожжей, их продуктивность, а также скорость потребления углеводов.

Известно, что наиболее интенсивно рост и размножение дрожжей происходит на средах, содержащих смесь аминокислот. Использование ферментных препаратов (ФП) эндогенного происхождения позволяет проводить гидролиз составных частей субстрата в мягких условиях, не затрагивая не свойственных тем или иным ферментам различных соединений.

В начале исследований был проведен скрининг ферментных препаратов, имеющихся на российском рынке, исходя из состава пивной дробине.

Для поставленной задачи были выбраны следующие дозировки ФП (%) от количества сухих веществ пивной дробины, равных 30%: 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1. Ферментные растворы готовили разведением в приготовленном ЭХА растворе (гидромодуль 1:4). Далее полученным водным раствором ФП проводили ферментолиз пивной дробины при гидромодуле 1:4 (дробина : ФП), при оптимальных условиях действия фермента. Учитывая состав пивной дробины, нами помимо отдельных ферментных препаратов были составлены мультиэнзимные композиции (МЭК), в состав которых входили амилолитические, протеолитические и целлюлолитические ферменты.

3.2.1 Исследование ферментного препарата Laminex®BG2

Как видно, из данных рисунка 3(а), наибольшее количество азотистых веществ получены при дозировке 0,4% на 6ч ферментации, а по редуцирующим веществам, рисунок 3(б), при дозировке 1% на 12ч ферментации.

Рисунок 3(а). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом «Laminex®BG2» на выход азотистых веществ

Рисунок 3(б). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом «Laminex®BG2» на выход редуцирующих веществ

Результаты испытаний показали, что при соответствующих условиях ФП позволяет гидролизовать пивную дробину с максимальным количеством азотистых и редуцирующих веществ.

3.2.2 Исследование ферментного препарата Alphalase®AP3

Как видно, из рисунка 4(а), максимальное количество азотистых веществ получено на 4ч ферментолиза дозировкой 0,4%, как и на рисунке 3(а). Более длительный ферментолиз вызывает замедление в накоплении веществ, что связано, вероятно, с ингибированием за счет побочных продуктов, образовавшихся в процессе ферментолиза.

Рисунок 4(а). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом «Alphalase®AP3» на выход азотистых веществ

Рисунок 4(б). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом «Alphalase®AP3» на выход редуцирующих веществ

По накоплению редуцирующих веществ лучший результат достигнут также дозировкой 0,4% на 12ч ферментолиза.

3.2.3 Исследование комплексного действия ферментных препаратов Laminex®BG2 и Alphalase®AP3

Известно, что отдельные ферментные препараты не удовлетворяют в полном объёме тем требованиям, которые к ним предъявляет перерабатывающая промышленность. Сочетание ферментных препаратов грибного и бактериального происхождения позволяет повышать выход конечного продукта. Кроме того, под действием композиции ферментов удаётся максимально гидролизовать некрахмальные полисахариды, представленные целлюлозой, гемицеллюлозой, пектиновыми и слизистыми веществами [21].

Поэтому для повышения эффективности ферментолиза использовали комплексное действие ранее испытуемых ФП, содержащие ферменты в-глюканазного и протеазного действия.

Комплекс использовали в виде смеси. Выбор дозировок исходил из наилучших показателей ранее исследуемых опытов, показанных на рисунках 3 и 4. Контролем служили образцы без добавления ферментных препаратов.

Следовательно, был проведен ферментолиз со следующими дозировками вариантов (результаты исследований представлены на рисунках 5, 6 и 7):

Рисунок 5(а). Влияние длительности обработки пивной дробины комплексным действием ферментных препаратов 0,4% «Laminex®BG2» + 0,2% «Alphalase®AP3» на выход азотистых веществ

Рисунок 5(б). Влияние длительности обработки пивной дробины комплексным действием ферментных препаратов 0,4% «Laminex®BG2» + 0,2% «Alphalase®AP3» на выход редуцирующих веществ

I. 0,4% «Laminex®BG2» + 0,2% «Alphalase®AP3»

II. 0,4% «Laminex®BG2» + 0,4% «Alphalase®AP3»

III. 0,4% «Laminex®BG2» + 0,6% «Alphalase®AP3»

Рисунок 6(а). Влияние длительности обработки пивной дробины комплексным действием ферментных препаратов 0,4% «Laminex®BG2» + 0,4% «Alphalase®AP3» на выход азотистых веществ

Рисунок 6(б). Влияние длительности обработки пивной дробины комплексным действием ферментных препаратов 0,4% «Laminex®BG2» + 0,4% «Alphalase®AP3» на выход редуцирующих веществ

Рисунок 7(а). Влияние длительности обработки пивной дробины комплексным действием ферментных препаратов 0,4% «Laminex®BG2» + 0,6% «Alphalase®AP3» на выход азотистых веществ

Рисунок 7(б). Влияние длительности обработки пивной дробины комплексным действием ферментных препаратов 0,4% «Laminex®BG2» + 0,6% «Alphalase®AP3» на выход редуцирующих веществ

Как показали результаты эксперимента комплексной ферментации на рисунках 5,6 и 7, наилучшие результаты были получены при равноценной дозировке ферментов с показателями 0,4%, представленные на рисунке 6 (а,б). Этот вариант превзошел результаты действия отдельно взятых ферментов по азотистым веществам из данных рисунков 3(а) и 4(а) на 14% и 25,6% соответственно. Также на 13,5% превзошел данные рисунков 3(б) и на 17,6% результат 4(б) по содержанию редуцирующих веществ. Аналогичные данные были получены в ранее приведенных работах. По данным автора [124], такой результат может достигаться за счет действия композиции ферментов, которые более максимально гидролизуют некрахмальные полисахариды.

3.2.4 Исследование ферментного препарата Ultraflo MAX

Рисунок 8(а). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом «Ultraflo MAX» на выход азотистых веществ

ФП амилолитического действия «Ultraflo MAX», обладающий ксиланазными и бета-глюканазным комплексом действия не дал более лучших показателей, чем опыты проведенные с предыдущими ФП.

Ксиланазы представляют собой пентоназы, группу ферментов, разрушающих структурные компоненты клеточной стенки растений. Ксиланазы разрушают ксиланы (компоненты группы гемицеллюлоз) - вязкую субстанцию, вместе в целлюлозой образующую стенки клеток. Большое содержание ксилана отмечается в злаках.

Рисунок 8(б). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом «Ultraflo MAX» на выход редуцирующих веществ

Как видно, из полученных данных рисунка 8 (а,б), наилучшие результаты по показателям азотистых веществ были получены при дозировке 0,6% на 6ч ферментации, в то время как по содержанию редуцирующих веществ при дозировке 0,4%, также на 6ч ферментации.

3.2.5 Исследование ферментного препарата Attenuzime®Flex

Как видно, из представленных данных рисунка 9, наибольшее количество азотистых веществ накоплено при дозировке 0,6%. Как можно заметить, после 6ч ферментации произошел резкий скачок в показателях накопления азотистых веществ более чем в 2 раза и составил 171,2мг/см³ , что составило максимальное значение при работе с данным ФП.

По содержанию редуцирующих веществ наилучший результат достигнут с дозировкой 0,8% с показателем 1,92 мг/см³.

Рисунок 9(а). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом«AttenuzimeFlex» на выход азотистых веществ



Рисунок 9(б). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом «Attenuzime®Flex» на выход редуцирующих веществ

Данный ФП обладает в своем составе глюкоамилазой, которая ускоряет реакцию гидролиза в-глюкана в молекуле крахмала, олигосахаридов и даже дисахаридов отщепляя остатки глюкозы от невосстанавливающегося конца молекулы. Однако, после 6ч ферментации показатели содержания азотистых и редуцирующих веществ снизились (рисунок 9), что вероятно, связано с эффектом катаболитной репрессии.

3.2.6 Исследование ферментного препарата Тermamyl SC

Рисунок 10(а). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом «Тermamyl SC» на выход азотистых веществ



Рисунок 10(б). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом «Тermamyl SC» на выход редуцирующих веществ

Из представленных данных на рисунка 10 видно, что при дозировке 0,6% на 4ч ферментации произошло максимальное накопление азотистых веществ с показателем 174,9 мг/см³ В то время как максимальное накопление редуцирующих веществ зафиксировано при дозировке 0,8% только на 6ч ферментации с показателем 1,92 мг/см³. Известно, что ФП «Термамил SC» обладает универсальным свойством, который способен работать при низких pH, более низком содержании ионов кальция, при более низкой температуре, чем остальные термостабильные альфа-амилазы. ФП способен гидролизовать 1,4 альфа-гликозидные связи в амилозе и амилопектине. Расщепленными продуктами являются декстрины с цепями различной длины и олигосахариды.

3.2.7 Исследование комплексного действия ферментных препаратов Ultraflo MAX и Attenuzime®Flex

Как и ранее из экспериментов рисунка 5, 6 и 7, нам представлял интерес проведение комплексного ферментолиза, потому как данный прием дает превосходящие результаты.



Рисунок 11(а). Влияние длительности обработки пивной дробины комплексным действием ферментных препаратов 0,6%«Ultraflo MAX» + 0,6% «Attenuzime®Flex» на выход редуцирующих веществ

В отличие от предыдущего эксперимента, ферментолиз комплексным препаратом проводили в две стадии. В начале проводили предварительный гидролиз ФП «Ultraflo MAX», а после 4-х часов ферментации вносили ФП «Attenuzime®Flex».

При работе в комплексе с данными ФП выбор дозировок исходил из наилучших показателей ранее исследуемых экспериментов с этими же препаратами в отдельности, следовательно, исследовалась комплексная (суммарная) дозировка ФП 0,6%.

Рисунок 11(б). Влияние длительности обработки пивной дробины комплексным действием ферментных препаратов 0,6%«Ultraflo MAX» + 0,6% «Attenuzime®Flex» на выход азотистых веществ

На представленных данных из рисунка 11 наглядно видно, что комплексный ферментолиз превосходит результаты эксперимента проведенный с ФП «Attenuzime®Flex», представленного на рисунке 8. Результаты по азотистым и редуцирующим веществам превзошли на 14,2% и 4% соответственно. Также получены превосходящие результаты эксперимента по сравнению с ФП «Ultraflo MAX» из рисунка 9. Результат по белковым и редуцирующим показателям был превышен на 19,2% и 13% соответственно. Данный комплекс ФП позволяет получить более глубокий гидролиз, что связано с содержанием ксиланазной, глюкоамилазной и альфа-амилазной активностью комплекса.

Стоит отметить, что прием с применением предварительного гидролиза не дал существенной динамики в накоплении редуцирующих и азотистых веществ. Также можно отметить, что комплексный ферментолиз, показанный на рисунках 7, 8 и 9, показал превосходящий результат на17% и 8% по белковым и редуцирующим веществам соответственно.

3.2.8 Исследование комплексного действия ферментных препаратов Ultraflo MAX и Attenuzime®Flex

Как показали предшествующие эксперименты, действие ферментов в комплексе способствуют более высокому накоплению азотистых и редуцирующих веществ.

Рисунок 12(а). Влияние длительности обработки пивной дробины комплексным действием ферментных препаратов 0,6%«Ultraflo MAX» + 0,6% :0,8% «Тermamyl SC» на выход азотистых веществ

Как и в предыдущем эксперименте, показанный на рисунке 11, интерес для исследования представляла наилучшая дозировка 0,6% ФП «Ultraflo MAX». Исходя из полученных результатов ферментолиза с ФП «Тermamyl SC» отобраны две дозировки с наилучшими результатами по азотистым и редуцирующим веществам, следовательно 0,6% и 0,8%. Были отобраны следующие варианты комплексного ферментолиза:

I. 0,6% «Ultraflo MAX» + 0,6% «Тermamyl SC»;

II. 0,6% «Ultraflo MAX» + 0,8% «Тermamyl SC».

Рисунок 12(б). Влияние длительности обработки пивной дробины комплексным действием ферментных препаратов 0,6%«Ultraflo MAX» + 0,6% :0,8% «Тermamyl SC» на выход редуцирующих веществ

Из данных рисунка 12 видно, что комплексное действие ферментов вариантов I и II превосходит показатели по азотистым и редуцирующим веществам действию ферментов по отдельности.

В частности, вариант I по накоплению азотистых веществ превзошел на 11,5% и 3% действие данных ферментов по отдельности, а также на 10% и 2% по накоплению редуцирующих веществ.

Вариант II также показал лучшие результаты, которые превзошли на 8% и 6,7% по накоплению азотистых веществ и на 13% и 4,2% по содержанию редуцирующих веществ.

3.2.9 Исследование ферментного препарата Ondea Pro

Рисунок 13(а). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом «Ondea Pro» на выход азотистых веществ

Рисунок 13(б). Влияние длительности обработки пивной дробины ферментным препаратом «Ondea Pro» на выход редуцирующих веществ

Как видно на представленных данных на рисунка 13, дозировка 0,4% ФП «Ondea Pro» обеспечивает максимальный выход азотистых и редуцирующих веществ, показатели которых составляют 214,3 и 2,41 соответственно, что на 6% и 3% превосходит ранее максимально полученные результаты из опыта, показанного на рисунках 7, 8 и 9. Также стоит отметить, что наилучший результат был достигнут уже на 4ч ферментации, что также играет немаловажную роль с экономической точки зрения. Тогда как с другими ФП лучшие результаты достигнуты только на 6ч ферментации и более.

Стоит отметить, что объяснения таких результатов с ФП «Ondea Pro» связаны с уникальной мультиферментной составляющей препарата.

ФП «Ondea Pro» - это композиция ферментов, состоящая из следующих ферментативных активностей:

- б-амилазной (1,4-б-D-глюканглюканогидролаза), которая является эндоамилазой, вызывающей гидролитическое расщепление б-1,4-гликозидных связей внутри полимерного субстрата. Это водорастворимый белок, обладающий свойствами глобулина и имеющий молекулярную массу 45-60 кДа. Все б-амилазы относятся к металлоэнзимам, содержание в них Са колеблется от 1до 30 г-атом/ г-моль фермента. Полное удаление Са приводит к инактивации фермента. Глутаминовая и аспарагиновая кислоты составляют 25 масс. % от массы белка. Присутствие в промышленных препаратах протеиназ снижает каталитическую активность б-амилазы[165].

В результате воздействия б-амилазы на первых стадиях в гидролизате накапливаются декстрины, затем появляются неокрашивающиеся иодом тетра- и тримальтоза, которые очень медленно гидролизуются б-амилазой до ди- и моносахаридов;

- глюкоамилазной (1,4-б-D-глюканглюкогидролаза), которая катализирует последовательное отщепление концевых остатков б-D-глюкозы с нередуцирующих концов субстрата. Этот фермент проявляет экзогенный механизм воздействия на субстрат. Многие глюкоамилазы обладают также способностью гидролизовать б-1,6-глюкозидные связи. Однако это происходит в том случае, когда за б-1,6-связью следует б-1,4-связь, поэтому декстран ими не гидролизуется. Глюкоамилаза значительно быстрее гидролизует полимерный субстрат, чем олиго- и дисахариды. Почти все глюкоамилазы являются гликопротеидами, содержащими от 5 до 35 % углеводов, которые состоят из олиго-, ди- и моносахаридов;

- пуллуланазной, которая гидролизует в пуллулане б-1,6 связи, в результате чего возникают молекулы триоз, состоящих из 3 остатков глюкоз. Если между двумя б-1,6-связями расположено более трех остатков глюкозы, то разрыв б-1,6-связи идет значительно медленнее, поэтому амилопектин гидролизуется пуллуланазой хуже других разветвленных полисахаридов.

Пуллуланаза, как и б-амилаза, является эндогенным ферментом, но в отличие от нее способна неупорядоченно гидролизовать б-1,6-связи в пуллулане, амилопектине, гликогене и предельных декстринах, получаемых при совместном воздействии на крахмал и гликоген б- и в-амилаз. Наиболее частым отщепляемым фрагментом является мальтотриоза;

- в-глюканазной совместно с в-ксилазной (пентозаназа), относящиеся к гемицеллюлазам, которая расщепляет растворимые и нерастворимые в-глюканы в коротко-цепочные полисахариды и молекулы глюкозы. в-ксиланазы,катализирующие расщепление в-гликозидных связей в в-ксиланах. Расщепляет арабиноксиланы, структурные компоненты клеточной стенки;

- липазной, которая производит гидролитическое расщепление триацилглицерола до диацилглицерола и жирной кислоты. Затем идет отщепление следующих остатков жирных кислот до образования глицерина. При этом скорость отщепления ацильной группы от триацилглицерола в несколько раз выше, чем от ди- и моноацилглицерола. Ферментативный гидролиз липидов представляет собой гетерогенный процесс;

- протеазной, которая относится к классу пептид-гидролаз, ускоряющих реакции гидролиза белков, пептидов и других соединений, содержащих пептидные связи, тем самым увеличивая количество растворенного белка.

Таким образом, исследовав ФП на содержание азотистых и редуцирующих веществ можно сделать заключение.

Исследовав шесть ФП и МЭК композиции, полученные на их основе по их влиянию на накопление азотистых и редуцирующих веществ в ферментолизате, установлено, что наиболее эффективным оказался ФП «Ondea Pro». Дозировка 0,4% дала максимальный результат. Количество азотистых и редуцирующих веществ составило (мг/100см³ ): 214,3 и 2,41 соответственно.

Активное действие ФП «Ondea Pro» можно рассмотреть на примере ячменного сиропа, полученного настойным способом, в отличие от прежней технологии, по которой разваривание ячменной крупы было обязательным в целях разжижжения и декстринизации ее крахмала. В симбиозе активностей этого фермента с активностями ферментов, присутствующих в ячмене, процессы гидролиза эндосперма ячменя протекали подобно процессам в солодовом заторе [39]. Полученный ферментолизат «Ondea Pro» далее применялся для разработки биологически активной добавки (БАД).

Согласно схемы, изображенной на рис.4 следующим этапом эксперимента, является фильтрация полученного ферментолизата с выходом дробины и суспензии. Последняя исследуется в дальнейшем, как БАД для интенсификации процесса брожения, а дробина согласно литературным данным может использоваться, как источник пищевых волокон в хлебопечении.

Сравнительная характеристика всех ФП по выходу азотистых и редуцирующих веществ представлена в итоговой таблице 10.

Однако, исходя из экономических соображений (стоимость ФП «Ondea Pro» в 2 раза выше, чем моноферменты) нами также рассматривается возможность использования МЭК «Laminex®BG2»+ «Alphalase®AP3», так как полученные результаты были близки по значению.

Таблица 10. Влияние ФП на выход азотистых и редуцирующих веществ

Название ферментного препарата	Содержание веществ (мг/100см3)
	Азотистых	Редуцирующих
«Laminex®BG2»	176,2	2,14
«AlphalaseAP3»	160,8	2,0
«Laminex®BG2»+ «Alphalase®AP3»	201,2	2,33
«Ultraflo MAX»	167,5	1,77
«Attenuzime®Fleх»	171,2	1,92
«Тermamyl SC»	174,4	1,92
«Ultraflo MAX» + «Attenuzime®Fleх»	185,7	2,0
«Ultraflo MAX» + «Тermamyl SC»	186,7	2,0
«Ondea Pro»	214,3	2,41

3.3 Исследование влияния ферментолизата пивной дробины на бродильную активность дрожжей

Согласно ГОСТу, квас - национальный безалкогольный напиток с объемной долей этилового спирта не более 1,2 %, изготовленный в результате незавершенного спиртового или спиртового и молочнокислого брожения сусла из растительного сырья или продуктов его переработки, сахара, фруктозы, декстрозы, мальтозы, сиропа глюкозы и других натуральных сахаросодержащих веществ с последующим добавлением или без добавления пищевых добавок, кроме искусственных и идентичных натуральным вкусоароматических веществ, искусственных и идентичных натуральным ароматизаторов, синтетических и неорганических красителей, подсластителей, консервантов [4,5].

Актуальная задача пищевой промышленности, в частности бродильной - разработка новых ресурсосберегающих технологий, позволяющих повышать эффективность производства, увеличить выход и качество продукции без существенных дополнительных материальных затрат. Одно из направлений реализации этой задачи - интенсификация производства и повышение бродильной активности дрожжей за счет введения в питательную среду активаторов брожения.

В наших исследованиях действия ферментолизата пивной дробины в качестве БАД, как активизатора процесса брожения проверяли при брожении кваса и пива. Использовали квасное сусло, полученное из ККС с содержанием СВ 6%.

Для определения количества ферментолизата пивной дробины, активизирующего процесс брожения, исследовали следующие дозировки (см³/100см³): 0,2; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5;6. Добавка вносилась одновременно с внесением дрожжей. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae задавались в количестве 0,1г/100см³ (1млн. клеток/см³) [23,111]. Брожение сусла проходило при температуре 25-30 єС в течение 24 ч. Контролем служили образцы без добавления добавки. Исследовали такие параметры как: бродильная активность дрожжей, концентрация дрожжевых клеток, концентрация сухих веществ и активную кислотность (pH). Данные параметров представлены на рисунках 14, 15, 16 и 17.

Рисунок 14. Влияние различных дозировок БАД на бродильную активность дрожжей по отношению к контролю, %

Рисунок 15. Влияние различных дозировок БАД на накопление дрожжевых клеток в процессе брожения квасного сусла

Рисунок 16. Влияние различных дозировок БАД на содержание сухих веществ в процессе брожения квасного сусла

Из полученных данных рисунка 14 видно, что наиболее активной оказалась дозировка 3 см³, бродильная активность составила 155% в сравнении с контролем.

Также на данных из рисунка 15 видно, что наиболее предпочтительной оказалась дозировка 3 см³.

Рисунок 17. Изменение pH в процессе брожения квасного сусла

Известно, что различные типы обработки (гомогенизация, ультразвук) активизируют метаболические процессы. Нами была установлена возможность активизации процессов брожения в результате такой обработки.

Глава 4. Интенсификация процессов брожения при производстве кваса и пива

4.1 Исследование использования спирулины платенсис в качестве дополнительного источника питания БАД

Как было сказано ранее в литературном обзоре, спирулина платенсис, является ценнейшим источником биологически активных веществ.

Микроводоросль обладает в составе множеством необходимых компонентов питательной среды - факторами роста (витаминами, аминокислотами, макро- и микроэлементами), которые участвуют в процессе метаболизма дрожжей. Все эти компоненты содержатся в препарате в сбалансированном количестве.

Так, особенность спирулины в ее высоком содержании в биомассе белка, около 60-70% на сухое вещество. А как уникальность - это ее аминокислотный состав, который представлен всеми незаменимыми аминокислотами.

Для метаболизма дрожжей важно, как содержание жира, так и жироподобных веществ в среде. Как показали исследования, жирные кислоты являются не только структурными компонентами и энергетическими ресурсами, но и выполняют важнейшие регуляторные функции в обмене веществ клетки, взаимодействуя с белками, мембраной и энзиматическим комплексом [42].

К липидам относят: жирные кислоты, полярные липиды, моноглицериды, стерины и др. Так как липиды влияют на интенсивность и характер брожения, то они участвуют в формировании органолептических показателей напитка [124,154].

Особое физиологическое значение имеют полиненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав клеточных мембран. Дрожжи не способны синтезировать липидные компоненты мембран (жирные кислоты и стеролы) в отсутствие кислорода, так как синтез этих соединений имеет окислительный механизм. Липиды влияют на устойчивость дрожжевой клетки к этанолу, так как липидный состав мембран влияет на их проницаемость и транспортировку этанола через мембрану. Добавление этих компонентов в среду способствует более быстрому росту дрожжей [130].

Данные спирулины платенсис по жирнокислотному составу [113] представлены в таблице 7.

На данном этапе исследования спирулину вносили в БАД в количестве 1(мг)%. Брожение сусла проходило при t=25-30єС, в течение 24ч. Контролем служили образцы без добавления БАВ. Результаты влияния различных дозировок БАД с добавлением спирулины на бродильную активность дрожжей в процессе брожения кваса представлены на рисунке 18.

Рисунок 18. Влияние различных дозировок БАД с добавлением спирулины на бродильную активность дрожжей по отношению к контролю, %

Как видно из представленных данных рисунков 18,19,20, наиболее активной добавкой оказалась дозировка величиной 3см³, бродильная активность составила 190% в сравнении с контролем.



Рисунок 19. Влияние различных дозировок БАД с добавлением спирулины на накопление дрожжевых клеток в процессе брожения квасного сусла

Рисунок 20. Влияние различных дозировок БАД с добавлением спирулины на содержание сухих веществ в процессе брожения квасного сусла

В целях оптимальной дозировки спирулины было решено провести эксперимент с различными дозировками - 0,5; 2; 3 (мг). Данные эксперимента представлены на рисунке 21.

Рисунок 21. Изменение pH в процессе брожения квасного сусла



Рисунок 22. Влияние различных дозировок спирулины в составе БАД на бродильную активность дрожжей по отношению к контролю, %

Как видно из рисунка 22, наилучшей дозировкой спирулины к БАД оказалась в количестве 2 (мг).

Известно, что спирулина плохо растворима, поэтому нами были испытаны различные типы обработок для максимального извлечения из неё питательных веществ. Известно, что различные типы обработки (гомогенизация, ультразвук) позволяют наиболее полно разрушать клетки, извлекать из субстрата необходимые питательные вещества, что положительно сказывается на метаболические процессы. Автором [23] разработан способ интенсификации брожения пивного сусла с использованием в качестве активатора препарата на основе сине-зеленой водоросли спирулина платенсис.

4.2 Исследование обработки БАД из ферментолизата пивной дробины на процесс брожения квасного сусла

Следующим этапом эксперимента был подбор оптимального типа обработки, ранее полученного ферментолизата. С целью активизации процессов брожения, при добавке в бродящее сусло.

Были выбраны следующие типы обработок БАД на: мешалке(контроль); гомогенизаторе; ультразвуке.

Добавки применялись в следующих дозировках (см³/100см³): 0,2; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6.

Ранее было изучено влияние препарата спирулины платенсис молоткового (250-300мкм) и криогенного (3-10мкм) измельчения, соответственно влажностью 3,5% и 4,8% на физиологическое состояние дрожжей рас 8а(М) и 34 [23].

Полученные результаты показали, что в случае использования препарата спирулины молоткового и криогенного измельчения превышают контрольные образцы по количеству клеток, содержащих гликоген и по приросту биомассы.

Однако, как показали результаты исследований, внесение препарата водоросли криогенного измельчения способствует более интенсивному накоплению гликогена в дрожжевых клетках, также клетки отличались более крупными размерами. Причем максимальный эффект достигался при использовании дозировки препарата в количестве 2мг.

Криогенное измельчение является перспективным методом в измельчении пищевых продуктов и различных препаратов. Как отметили авторы, Такому методу свойственны химическая инертность, низкая температура кипения, обеспечивающая достижение хрупкости различных материалов, а также безопасность для обслуживающего персонала. С ростом дисперсности измельченного растительного материала увеличивается его удельная поверхность, улучшается растворимость в жидкостях, происходит более полное экстрагирование биологически-активных веществ, ароматических и питательных веществ растворителем [32,33].

В западных странах технологию криогенного измельчения применяют в промышленном масштабе в различных отраслях, например, в пищевой и фармацевтической.

Динамика брожения показала, что опытный образец более интенсивно потребляют углеводы и азотистые вещества, содержащиеся в сусле. Можно отметить, что дрожжи, активированные спирулиной отличала более высокая скорость размножения.

Отмечено, что в период логарифмической фазы роста дрожжи потребляют лизин, тирозин, лейцин, аминомасляную кислоту, фенилаланин, глутаминовую кислоту. В данной фазе перечисленные аминокислоты усваиваются на 44-77% [124].

4.2.1 Обработка БАД на магнитной мешалке

Обработку БАД на магнитной мешалке проводили в режиме 600 об/мин длительностью 5мин и при 30°С. Результаты эксперимента представлены на рисунках 20, 21, 22 и таблице 12.

Как видно из данных представленных на рисунке 23, наибольшей бродильной активностью обладает добавка с величиной дозировки 2 см³, бродильная активность составила 261 % по отношению к контролю.

Рисунок 23. Влияние различных дозировок БАД на бродильную активность дрожжей, %

В результате проведенных исследований можно выделить снижение содержания всех аминокислот относительно их начального содержания. Внесение спирулины, как дополнительного источника питательных веществ благоприятствует более полному потреблению аминокислот.

Рисунок 24. Влияние различных дозировок БАД на накопление дрожжевых клеток в процессе брожения квасного сусла, млн/см³, 24ч

Внесение дополнительного источника аминокислот способствует сокращению расхода сахаров на построение биомассы дрожжей, более полному использованию редуцирующих сахаров, что дает предпосылки к снижению образования побочных продуктов брожения, также улучшает физиологическое состояние клетки и стимулирует метаболизм.

Как видно из представленных данных рисунка 24, наибольший прирост биомассы дрожжей был получен при использовании добавки с величиной дозировки 2 см³. Концентрация дрожжевых клеток составила 21,6 млн/см³.

Это может говорить о том, что введение дополнительного источника аминокислот (препарат спирулина платенсис) улучшает физиологическое состояние клетки и стимулирует метаболизм дрожжей. Аналогичные результаты были получены Хохловым в работе [125].

Таблица 11. Влияние различных дозировок БАД на изменение содержания сухих веществ в процессе брожения квасного сусла

Продолжительность брожения, ч	Дозировка (см3)/100см3 /СВ, %
	0,2	0,5	1	2	3	4	5	6	К
0	6
4	5,7	5,5	5,3	5,2	5,7	5,8	5,95	5,8	5,8
8	5,4	5,3	4,6	4,4	5,3	5,6	5,77	5,7	5,6
16	5,1	4,7	4,3	4,1	5	5,35	5,5	5,6	5,5
24	5,1	4,7	4,3	4,1	5	5,3	5,5	5,6	5,5

Как видно из представленных данных таблиц 11, наиболее интенсивное брожение наблюдалось с использованием добавки с величиной концентрации 2см³. Как было сказано выше, это может быть связано с дополнительным введением источника аминокислот в виде препарата спирулина платенис.

4.2.2 Обработка БАД методом гомогенизации