Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

ВЫДЕЛЕНИЕ БЕТА-ГЛЮКАНА ИЗ КЛЕТОЧНЫХ СТЕНОК ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ

Авторы:
Город:
Москва
ВУЗ:
Дата:
24 февраля 2018г.

β-Глюкан, выделенный из различных источников (растений, водорослей, грибов, бактерий), имеет важное практическое значение.

β-Глюканы находят применение в косметологии, медицине, пищевой промышленности [8]. Они способны повышать активность иммунной системы человека [3], снижать секрецию желудочного сока, контролировать жировой обмен и способствовать норма-лизации массы тела. [2, 6]. В косметике β-глюкан широко применяют в качестве средства для заживления ран, порезов, царапин, ожогов, защиты от ультрафиолетового излучения [9].

В настоящее время возрастает интерес к выделению β-глюканов из клеток микроорганизмов, прежде всего, дрожжей.

В клеточных оболочках дрожжей β-глюкан находится во внутреннем слое клеточной стенки [7] и связан с белками, мананом и хитином ковалентными связями, что усложняет технологию его выделения.

Анализ литературных данных показывает, что клетки дрожжей являются перспективным сырьём для получения β-глюканов, однако, при их выделении из клеточной стенки происходит разрушение биологически активных веществ белковой и нуклеотидной природы, которые имеют самостоятельное практическое значение [1].

В связи с этим целью данной работы является подбор условий выделения β-глюканов из клеточных стенок предварительно денуклеинизированных и депротеинизированных хлебопекарных дрожжей.

В качестве объекта исследования в работе использовали сухую биомассу дрожжей р. Saccharomyces cerevisiae, содержащую 94.0% сухих веществ (СВ), 46.4% сырого протеина, 4.9% нуклеиновых кислот.

В качестве ферментных препаратов в работе были выбраны протосубтилин Г3х ("Сиббиофарм", Россия) с активностью 94 ед/г и панкреатин ("Биосинтез", Россия) с активностью 113 ед/г.

Содержание суммарных нуклеиновых кислот определяли методом Спирина, сырого протеина – микрометодом Къельдаля, белковых веществ в растворе – колориметрическим методом Лоури [4].

Определение     суммарных    углеводов    в     растворах    проводили    фенол-серным     методом     [4], редуцирующих сахаров – модифицированным методом Бертрана [4], сырой клетчатки в биомассе по методу [4].

Экстракцию нуклеиновых кислот и белковых веществ проводили в стеклянном реакторе объёмом 2 дм3, снабжённом механической мешалкой, рубашкой для подвода теплоносителя, штуцерами для электродов рН-метра, а также для загрузки и выгрузки реагентов. В ходе экстракции через заданные промежутки времени отбирали пробы, экстракты отделяли центрифугированием при 10000 об/мин в течение 20 мин.

Согласно литературным данным при комплексной переработке дрожжей на первом этапе из неё извлекают нуклеиновые кислоты при температуре 80-90 оС и рН 8.5-9.0 [5]. Поэтому было подобрано время обработки биомассы дрожжей щелочным агентом с целью максимального извлечения нуклеиновых кислот.

Было установлено, что при данных условиях максимальная степень извлечения нуклеиновых кислот составляет 83.2% при времени обработки клеток 3.5 часа. При этом держание сырого протеина в денуклеинизированной биомассе снижается незначительно и составляет 44.7%, поэтому денуклеинизированная биомасса может быть использована для извлечения белковых веществ.

На следующем этапе исследований было оптимизировано время извлечения белковых веществ из денуклеинизированной биомассы дрожжей серной кислотой (90 оС, 10% СВ, рН 1.5) и техническими препаратами протеаз – протосубтилином Г3х (50 оС, 10 % сухих веществ (СВ), 1.9 ед/г, рН 7.2) и панкреатином (40 оС, 10% СВ, 2.3 ед/г, рН 7.8 ).

Из полученных данных был сделан вывод о том, что ферментативную экстракцию необходимо проводить путём трёхкратной загрузки ферментных препаратов через каждые 2 часа в количестве 2 % от массы субстрата при общей продолжительности процесса 6 ч. Наибольшую степень извлечения белковой фракции, составившую 65%, можно наблюдать при обработке денуклеинизированной биомассы дрожжей Saccharomyces cerevisiae панкреатином.

В результате проведения эксперимента были получены кислотные и ферментативные экстракты белковых веществ, а также образцы депротеинизированной биомассы. В биомассе было определено остаточное содержание сырого протеина и сырой клетчатки. Результаты анализов показали, что биомасса после кислотной обработки содержит в расчете на сухое вещество 44,9% сырого протеина и 23,7% сырой клетчатки, после обработки протосубтилином Г3х – 31,8% и 29,1%, панкреатином – 23,8% и 25,8% соответственно.

Полученные результаты позволили заключить, что в случае кислотной экстракции выход углеводной фракции выше, что обусловлено частичным разрушением нативной структуры бета-глюкана при переходе его в растворимую форму. Следовательно, применение кислотной обработки не целесообразно. Обработка денуклеинизированной биомассы протосубтилином обеспечивает меньший выход углеводов в сравнении с панкреатином в 1.4 раза.

Однако остаточное содержание сырого протеина в биомассе после обработки панкреатином остается достаточно высоким (порядка 24%), поэтому необходимо было подобрать условия очистки углеводной фракции от сырого протеина. Для этого было предложено проводить обработку депротеинизированной биомассы дрожжей раствором минеральной щелочи (гидроксида натрия). С целью сохранения целостности бета-глюкана в получаемом твердом остатке, а также белковых компонентов, переходящих в раствор, условия щелочной обработки должны быть максимально мягкими. Было изучено влияние концентрации щелочи и температуры процесса на степень очистки углеводной фракции от примесей белковой природы. Проведенные эксперименты позволили установить, что при обработке клеточных стенок 1%-ным раствором гидроксида натрия в течение при температуре 40оС 1 ч выход белковых веществ в раствор составляет 68%, при этом содержание углеводной фракции в сухом остатке возрастает с 26% до 64%. Дальнейшие исследования будут направлены на оптимизацию условий очистки бета-глюкана от минеральных примесей.

 

Список литературы

 

1.        Гамаюрова В.С., Котляр М.Н., Шабрукова Н.В., Халитов Ф.Г. Природные полисахариды. Часть I. Получение     растворимых    производных     хитин-глюканового     комплекса.     Бутлеровские сообщения. 1999. Т.1. №1. C.73-76.

2.        Елисеева Н.Е., Нечаев А.П. Функциональные майонезы и соусы – источники растворимых пищевых волокон. Масложировая промышленность. 2007. №3. С.26-27.

3.        Лукьянчук В.Д., Мищенко Е.М., Бабенко М.Н. Бета-глюканы как основа создания средств иммуномодулирующего действия. Украинский медицинский журнал. 2011. №5(85). С.92-93.

4.        Практикум по биохимии. Под редакцией Северина С.Е. Издательство Московского Университета. 1989. 489 с.

5.        Тимошенко К.А., Красноштанова А.А. Исследование процесса выделения ДНК из бактериальной биомассы Мethylococcus capsulatus. Биотехнология: состояние и перспективы развития: Матер. 7-го Моск. Междунар. конгр. 2013. Вып.1. С.296-297.

6.        Шатнюк, Л.Н., Антипова О.В. Инновационные ингредиенты для снижения калорийности кондитерских изделий. Пищевые ингредиенты, сырьѐ и добавки. 2012. №1. С.45-47.

7.        Сatalli, M. Kulka. Chitin and β-glucan polysaccharides as immunomodulators of airway inflammation and atopic disease. Metabolic & Immune Drug Discovery. 2010. Vol.4. P.175-189.

8.        J. Kraus, О. Franz. In: Fungal cell wаlls and immune response. Ed. J.P. Latge. 1991. Berlin; SerH53. P.431-444.9.         P. Wasser. Medicinal mushroomscience: current prospects, advances, evidences, and challenges. Biosphere. 2015. Vol.7. No.2. P. 345-356.