Yeast biomass – a potential model for micronutrient enrichment by biotechnological methods
Authors: Соколова Е.Н. , Волкова Г.С. , Фурсова Н.А. , Юраскина Т.В. , Серба Е.М. 
Published: May 2024

Биомасса дрожжей в современной биотехнологии является источником белка, сбалансированного по незаменимым аминокислотам, а также витаминов, липидов и других ценных веществ. Высокое содержание и качество белка дрожжевых микроорганизмов, продукция биоактивных пептидов, β-глюканов, микоцинов и других соединений делают дрожжи перспективным источником биологически активных веществ для пищевых целей. В статье приводятся результаты лабораторных экспериментальных исследований возможности сочетанного обогащения микроэлементами цинком и хромом ферментолизата дрожжевой биомассы штамма Saccharomyces cerevisiae Y-501 для получения пищевого ингредиента. Для деструкции клеточной стенки дрожжей проводили ферментолиз инактивированных дрожжей с применением ферментных препаратов 5 ед. ПС и 300 ед. β-ГлС на 1 г дрожжей, выдержанных в течение 12 ч при температуре 35,0±0,5 °С при периодическом перемешивании. В качестве солей – источников катионов микроэлементов использовали сульфат цинка и хлорид хрома. Обогащение проводили в условиях постоянного перемешивания при 200 об/мин. в течение 30 мин. Культуральную жидкость подвергали центрифугированию в течение 10 мин при 6000 об/мин., полученные твёрдую и жидкую фракции анализировали по содержанию сырого протеина по ГОСТ 13496.4, содержание цинка и хрома определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии по ГОСТ Р 56372, содержание аминокислот в ферментолизатах дрожжей определяли на хроматографе AZURA (Германия) с последующим детектированием компонентов спектрофотометрическим детектором при длине волны λ=570 нм. Показано, что в обогащенном микроэлементами ферментолизате дрожжей содержание сырого протеина ниже, чем в исходном ферментолизате, на 9,3 %. При сочетанном обогащении ферментолизата дрожжей цинком и хромом максимальный процент для цинка 97,2 %; для хрома 89,5 %. Концентрации микроэлементов при этом 144,0 мг Zn/100 г ферментолизата и 265,8 мкг Cr/100 г ферментолизата. В обогащенном цинком и хромом ферментолизате дрожжей содержание каждой отдельной аминокислоты незначительно снизилось, что согласуется с данными по содержанию сырого протеина, но при этом соотношение незаменимых аминокислот к заменимым в исследованных образцах не изменилось по отношению к контролю. Разработана принципиальная схема получения сухого пищевого ингредиента на основе обогащенного цинком и хромом ферментолизата хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Данный пищевой ингредиент может являться как компонентом БАД к пище, так и рецептурным компонентом для обогащения пищевой продукции, предназначенной для восполнения микроэлементной недостаточности.
The yeast biomass in modern biotechnology is a source of protein balanced in essential amino acids, as well as vitamins, lipids and other valuable substances. High content and quality of yeast microorganisms protein, production of bioactive peptides, β-glucans, mycocins and other compounds make yeast a promising source of biologically active substances for food purposes. The article presents the results of laboratory experimental studies of the possibility of combined enrichment of trace elements zinc and chromium in fermentolysate of yeast biomass of Saccharomyces cerevisiae Y-501 strain to obtain a food ingredient. For yeast cell wall degradation, fermentolysis of inactivated yeast was carried out using enzyme preparations of 5 units of PS and 300 units of PS. PS and 300 units of β-Glc) per 1 g of yeast, kept for 12 h at 35.0±0.5 °C with periodic stirring. Zinc sulfate and chromium chloride were used as salts – sources of trace element cations. Enrichment was carried out under conditions of constant stirring at 200 rpm for 30 min. The culture liquid was centrifuged for 10 min at 6000 rpm, the obtained solid and liquid fractions were analysed for crude protein content according to GOST 13496.4, zinc and chromium content was determined by atomic absorption spectroscopy according to GOST R 56372, amino acids content in yeast fermentolysates was determined on AZURA chromatograph (Germany) with subsequent detection of components by spectrophotometric detector at wavelength λ=570 nm. It was shown that in the yeast fermentolysate enriched with microelements the crude protein content was 9.3% lower than in the initial fermentolysate. At combined enrichment of yeast fermentolysate with zinc and chromium the maximum percentage is: for zinc 97.2 %; for chromium 89.5 %. The concentrations of trace elements were: 144.0 mg Zn/100 g fermentolysate and 265.8 µg Cr/100 g fermentolysate. In zinc- and chromium-enriched yeast fermentolysate the content of each separate amino acid slightly decreased, which agrees with the data on crude protein content, but at the same time the ratio of essential amino acids to substituted amino acids in the studied samples did not change in relation to the control. The basic scheme of obtaining a dry food ingredient based on zinc and chromium enriched fermentolysate of Saccharomyces cerevisiae baker's yeast has been developed. This food ingredient can be both a component of dietary supplements and a recipe component for enrichment of food products intended for replenishment of microelement deficiency.