Исследование динамики функциональной активности дрожжей Saccharomyces сerevisiae под влиянием экстракта аралии маньчжурской

Новое в пищевых технологиях

М.В. ПАЛАГИНА,

Н.Г. ПЛЕХОВА,

К.А. ДРЕККО

Исследование динамики функциональной активности дрожжей Saccharomyces cerevisiae под влиянием экстракта аралии маньчжурской

Исследовалось влияние на физиологическую активность пивоваренных дрожжей Saccharomyces cerevisiae 34/70 (Россия) биостимулятора, в качестве которого использовались экстракты из различных органов дальневосточного дикороса Aralia mandshurica. Показано, что применение экстрактов аралии повышает физиологическую активность дрожжей.

Ключевые слова: пивоваренные дрожжи, биостимуляторы, растительные экстракты.

Investigation of the dynamics of functional activity of the yeast Saccharomyces serevisiae under the influence of extract of Manchurian Aralia. M.V. PALAGINA, N.G. PLEKHOVA, K.A. DREKKO.

The effect of bio-simulator on the physiological activity of brewing yeast Saccharomyces cerevisiae 34/70 (Russia), which were used as extracts from various organs of Far Eastern wild plant Aralia mandshurica were studied. It was shown that the use of extracts of Aralia increases the physiological activity of yeast.

Key Terms: brewing yeast, biostimulants, herbal extracts.

Повышение качества получаемых продуктов является важной задачей для современного производства напитков брожения. Совершенствование биотехнологических свойств дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) способствует интенсификации процессов брожения, и в итоге улучшается качество готовых напитков. Исследования, направленные на усиление физиологической активности дрожжей, весьма актуальны, т. к. используемые в настоящее время в пищевой промышленности дрожжи не всегда удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям по продуктивности и метаболической активности.

На сегодняшний день разработаны различные физикохимические методы интенсификации процессов выращивания дрожжей и повышения их физиологической активности [4, 6, 9]. Среди таких методов наиболее эффективно применение биостимуляторов.

В Дальневосточном регионе России произрастают растения, известные своими тонизирующими свойствами. Наиболее изученными из них являются представители семейства Аралиевые, в частности женьшень, аралия, элеутерококк [10]. В естественных условиях в России они распространены только на юге Дальнего Востока, где имеют концентрированные запасы и дают высокие урожаи во многих районах, что обеспечивает высокопродуктивный сбор

[3].

Препараты из аралиевых являются адаптогенами, т. е. повышают сопротивляемость организма к неблагоприятным условиям среды, оказывают умеренное тонизирующее действие, увеличивают длительность жизни.

Аралия маньчжурская (синоним - аралия высокая) - одно из древнейших лекарственных и пищевых средств. В ее корнях найдены тритерпеновые гликозиды, которые получили название аралозидов А, В и С. Их химическое строение основывается на структуре олеоноло-вой кислоты. Известно, что основное количество аралозидов содержится в коре корней. Однако данные гликозиды обнаружены и в других частях и органах растения. Кроме аралозидов в аралии отмечены флавоноиды, дубильные вещества, холин, эфирное масло, камедь, крахмал [7]. Возможность использования аралиевых в качестве биостимуляторов пивоваренных дрожжей - новое и актуальное направление исследований.

Целью данной работы явилось изучение влияния экстрактов аралии на изменение физиологической активности дрожжевых клеток & cerevisiae в технологии пивоварения.

В качестве объекта исследования были выбраны промышленно используемые штаммы пивоваренных дрожжей рода Sac-charomyces расы 34/70 первой регенерации (Россия). Дрожжи ^ cerevisiae расы 34/70 наиболее подходят для теплого брожения, устойчивы к действию спирта (что важно при выборе биостимулятора), работают на жесткой воде, быстро сбраживают пивное сусло. С использованием этих дрожжей получают пиво как в горизонтальных, так и в цилиндроконических танках. При этом происходит активная редукция диацетила, и дрожжи хорошо флоккулируют.

Культуру S. cerevisiae расы 34/70 получали на основе семенных дрожжей. Проводилась оценка биологической чистоты (количество диких дрожжей и бактерий составило менее 0,5 %) и количества мертвых клеток (менее 10 %). Дрожжи были отнесены к активно размножающимся микроорганизмам, содержали 50-60 % почкующихся клеток, имели высокую бродильную активность и хорошую флоккулирующую способность (см. таблицу).

Характеристики культуры S. cerevisiae расы 34/70

Показатель Значение

Морфологическое состояние клеток Соответствует культуре

Биологическая чистота Чистые, бактерий - менее 0,5 %, диких дрожжей - менее 0,3 %

Число мертвых клеток Обнаружено 9,5 %

Бродильная активность Высокая. Вырабатывают более 28 мл СО2 за 3 ч

Флоккуляционная способность Хорошо флоккулирующие. Осадок более 5 мм

Способность дрожжей к размножению Активные. Более 50 % клеток способны к размножению

Нами получены фотографии культуры отобранных дрожжей

S. cerevisiae расы 34/70 (рис. 1). Клетки имели округлую и эллипсоидную форму и размеры, соответствующие расе, были равномерной величины, с тонкой оболочкой, однородной или мелкозернистой цитоплазмой, небольшими вакуолями. Исследованная культура характеризовалась хорошей жизнестойкостью и активным метаболизмом. О состоянии жизнестойкости и метаболизма судили по бродильной активности дрожжей, определяемой методом Калера [5], и способности к размножению (подсчетом количества почкующихся клеток под микроскопом [2]).

Согласно рекомендации производителя была приготовлена разводка дрожжей в количестве 2*106 в 10 л для использования в производстве 2000 л пива (дал).

Рис. 1. Культура дрожжей Saccharomyces cerevisiae расы 34/70, выращенная на пивном сусле (метод исследования по Нохт-Максимову),*400

При выборе биостимулятора для дрожжей исследовали отдельные органы дальневосточного дикорастущего дерева - аралии маньчжурской mandshurica Яирг. е! Махт.): листья, ветви и корни, собранные в 2005-2009 гг. Ранее сообщалось о разработанной технологии экстрактов

из разных органов аралии при использовании различных концентраций этанола в воде. Наибольшее количество экстрагированных веществ из корней и ветвей аралии извлекалось 60 %-ным этанолом, из листьев -65 %-ным [7]. Аралозиды были обнаружены и определены во всех экстрактах. Содержание суммы аралозидов в экстрактах из корней, листьев и ветвей составило соответственно 0,15, 0,09 и 0,12 мг/100 мл.

Для определения степени воздействия экстрактов аралии на жизнеспособность дрожжевых клеток было приготовлено несколько образцов пива традиционного, используемого в качестве контроля, и пива, в которое после главного брожения перед дображиванием добавляли спиртовые экстракты аралии в эквивалентных количествах. Процесс дображивания проходил в течение 16 сут, на протяжении которых каждый день отбирали аликвоты для исследования морфологического состояния клеток дрожжей. Окраску и фиксацию проводили общепринятыми методами [2].

Подсчет физиологически активных дрожжевых клеток, содержащих гликогеновые включения, выявил тенденцию к их увеличению в опытных образцах. После обработки материалов методом математической регрессии были получены графики (рис. 2).

Установлено, что в контрольном образце наблюдалось постепенное снижение количества физиологически активных клеток, содержащих гликогеновые включения (с 37 до 15 %), которое объясняет естественное умеренное уменьшение функциональной (бродильной) активности дрожжей в процессе дображивания пива. В опытных образцах с экстрактами аралии начальное количество гликогенсодержащих клеток (через сутки после добавления экстрактов) оказалось ниже, чем в контроле (в среднем составило 27 %), что, видимо, связано с определенным «шоком», полученным микроорганизмами от действия этанола, содержащегося в экстрактах аралии [8].

Положительный физиологический эффект, выявленный у клеток пивоваренных дрожжей при воздействии на них препаратами аралии, можно объяснить действием аралозидов и флавоноидов, содержащихся в экстрактах. Как показано И.И. Брехманом [1], метаболизм биологически активных веществ аралиевых - гликозидов - проявляется активированием внутриклеточной гексокиназной ферментной системы, ключевой и наиболее важной составляющей гликолиза. Это приводит к увеличению синтеза АТФ и в результате к повышению общей неспецифической резистентности клеток. Антиоксидантные свойства флавоноидов усиливают данный эффект. Экстракты аралиевых, полученные из разных органов растения, действуют однонаправленно на дрожжевые клетки, однако более выраженное действие оказывают экстракты из листьев.

11

13

15

17

Время дображивания, сут Рис. 2. Содержание физиологически активных дрожжевых клеток

1

3

5

7

9

Таким образом, можно предположить, что растительные экстракты, полученные из аралии, выступают в качестве метаболических корректоров функциональной активности дрожжевых клеток £ cerevisiae. Следует ожидать, что в технологии пивоварения использование экстрактов аралии поможет интенсифицировать промышленное использование пивоваренных дрожжей и, в конечном итоге, улучшить качественные характеристики готового пива.

Литература

1. Брехман И.И. Человек и биологически активные вещества. - Л.: Наука, 1980. - 120 с.

2. Бурьян Н.И. Практическая микробиология виноделия. - Симферополь: Таврида, 2003. - 560 с.

3. Измоденов А.Г. Силедия. Начало учения. Лесные соки и ягоды. -Хабаровск : Кн. изд-во, 2001. - 365 с.

4. Котенко С.Ц., Исламмагомедова Э.А. Физиолого-биохимические особенности дрожжей S. cerevisiae в зависимости от состава среды культивирования // Пиво и напитки. 2007. № 4. С. 14-15.

5. Меледина Т.В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. Пивные дрожжи. - СПб.: Профессия, 2003.

6. Мингалеева З., Старовойтова О., Борисова С., Решетник О. Влияние антиоксидантов на рост и биотехнологические свойства хлебопекарных дрожжей // Хлебопродукты. 2008. № 6. С. 46-47.

7. Палагина М.В., Приходько Ю.В., Зимба А.Г., Тельтевская О.П. Использование надземных органов растений семейства Аралиевых (АгаНасеае) в технологии алкогольных напитков // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2009. № 4. С. 18-20.

8. Хорунжина С.И. Биохимические и физико-химические основы технологии солода и пива. - М.: Колос, 1999. - 312 с.

9. Шишков Ю.И., Айвазян С.С. Повышение биотехнологических свойств пивных дрожжей // Пиво и напитки. 2006. № 3. С. 22-23.

10. Шретер А.И. Целебные растения Дальнего Востока и их применение. - Владивосток: Дальневост. кн. изд-во ИПК «Дальпресс», 2000. - 143 с.

© Палагина М.В., Плехова Н.Г., Дрекко К.А., 2011 г.