RU2329300C1

RU2329300C1 - Method for producing seed yeasts

Info

Publication number: RU2329300C1
Application number: RU2006146075/13A
Authority: RU
Inventors: Ирина Алексеевна Конаныхина (RU); Ирина Алексеевна Конаныхина; Елена Феликсовна Шаненко (RU); Елена Феликсовна Шаненко; Галина Ивановна Эль-Регистан (RU); Галина Ивановна Эль-Регистан; Юрий Александрович Николаев (RU); Юрий Александрович Николаев
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-07-20

Abstract

FIELD: alimentary product.

SUBSTANCE: method provides the yeast growing in the nutrient medium containing the sources of carbon, nitrogen, mineral substances and microelements, in presence of the yeast activator C₇-alkyloxibenzole. The activator is injected as the 0.03-0.06% solution in yeast growing at the exponential growth phase.

EFFECT: method enables improvement of yeast physiologic condition, 40% reduction in cultivation time; increased yeast enzymatic activity and resistance to stress.

4 cl, 6 ex

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к бродильным производствам.The invention relates to the food industry, in particular to fermentation plants.

Известен способ активации дрожжей, предусматривающий выращивание дрожжей в питательной среде, содержащей источники углерода, азота, минеральные вещества и микроэлементы, в присутствии активатора дрожжей, полученного путем разрушения клеточных стенок дрожжей и цитоплазмотических мембран плазмоптизом с последующим отделением полученного клеточного сока от взвеси и добавлением к соку 96%-ного этанола в качестве стабилизатора при соотношении 1:1. [РФ №2151794, С12N 1/16, 1/18].A known method of activation of yeast, involving the cultivation of yeast in a nutrient medium containing sources of carbon, nitrogen, minerals and trace elements, in the presence of a yeast activator obtained by destroying the cell walls of yeast and cytoplasmic membranes with plasmoptis, followed by separation of the obtained cell juice from suspension and adding to the juice 96% ethanol as a stabilizer in a ratio of 1: 1. [RF No. 2151794, C12N 1/16, 1/18].

Недостатком известного способа является то, что данный препарат обладает только активирующим действием, улучшает технологические свойства дрожжей, увеличивает прирост биомассы дрожжей, но не повышает устойчивость дрожжей к стрессовым воздействиям. Также активность этого препарата зависит от активности исходного материала, т.е. дрожжей. Это может вызывать колебания в активности препарата, что создает трудности при дозировке.The disadvantage of this method is that this drug has only an activating effect, improves the technological properties of yeast, increases the growth of yeast biomass, but does not increase the resistance of the yeast to stress. Also, the activity of this drug depends on the activity of the starting material, i.e. yeast. This can cause fluctuations in the activity of the drug, which creates difficulties in dosage.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ активации дрожжей, предусматривающий выращивание дрожжей на питательной среде, содержащей в качестве активатора роста - препарата водоросли «спирулина платенсис» [РФ №2145351, С12N 1/16, 1/18]. В известном способе, позволяющем добиться увеличения биомассы, улучшить физиологическое состояние дрожжей, сократить длительность процесса выращивания, но не происходит повышения устойчивости дрожжей к стрессовым воздействиям. Кроме того, используемый препарат водоросли «спирулина платенсис» нерастворим в воде, что создает трудности при обеспечении равномерного контакта препарата с дрожжевыми клетками.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a yeast activation method involving the cultivation of yeast in a nutrient medium containing the spirulina platensis algae preparation as a growth activator [RF No. 2145351, С12N 1/16, 1/18]. In the known method, which allows to achieve an increase in biomass, improve the physiological state of the yeast, reduce the duration of the growing process, but there is no increase in the resistance of the yeast to stress. In addition, the used algae preparation “Spirulina Platensis” is insoluble in water, which creates difficulties in ensuring uniform contact of the drug with yeast cells.

Техническая сущность изобретения заключается в повышении устойчивости дрожжей к стрессовым воздействиям и улучшении физиологического состояния за счет модификации ЦПМ и белков дрожжевой клетки. Более того, взаимодействие алкилоксибензолов с ферментами дрожжевой клетки повышает метаболитическую активность, что приводит к увеличению скорости размножения дрожжей.The technical essence of the invention is to increase the resistance of yeast to stress and improve the physiological state due to the modification of CPM and yeast cell proteins. Moreover, the interaction of alkyloxybenzenes with enzymes of the yeast cell increases metabolic activity, which leads to an increase in the rate of reproduction of yeast.

Для этого в известном способе, предусматривающем выращивание дрожжей на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, минеральные вещества и микроэлементы, в качестве активатора дрожжей используют препарат C₇-алкилоксибензола (АОБ), который вносят в концентрации 0,03-0,06% в виде раствора, в процессе выращивания дрожжей на экспоненциальной фазе роста.To do this, in a known method involving the cultivation of yeast on a nutrient medium containing sources of carbon, nitrogen, minerals and trace elements, a C ₇ -alkyloxybenzene (AOB) preparation is used as an yeast activator, which is added at a concentration of 0.03-0.06% in the form of a solution, in the process of growing yeast at an exponential growth phase.

Алкилоксибензолы (АОБ) относятся к классу алкилрезорцинов, синтезируются многими растениями и микроорганизмами. Основными функциями АОБ являются структурная модификация белков и ЦПМ клетки, а также антиоксидантная активность. При повышении концентраций до оптимальных АОБ обеспечивает перехват молекул Н₂О₂ и выведение их из пула повреждающих частиц, таким образом, снижая дозу повреждающего воздействия. Более того, образующиеся под действием H₂O₂ продукты окисления АОБ функционируют более эффективно в качестве химических шаперонов: ферментные белки в их совместных комплексах не только стабилизируются, но и их каталитическая активность стимулируется существенно больше, чем в комплексах с нативными АОБ. Это обуславливает более активное функционирование защитных и репарационных систем клетки.Alkyloxybenzenes (AOB) belong to the class of alkylresorcinol, synthesized by many plants and microorganisms. The main functions of AHB are the structural modification of proteins and CPM cells, as well as antioxidant activity. With increasing concentrations to optimal AHB, it intercepts H ₂ O ₂ molecules and removes them from the pool of damaging particles, thereby reducing the dose of the damaging effect. Moreover, the products of oxidation of AHB formed under the action of H ₂ O ₂ function more effectively as chemical chaperones: enzyme proteins in their joint complexes are not only stabilized, but their catalytic activity is stimulated significantly more than in complexes with native AHB. This leads to a more active functioning of the protective and repair systems of the cell.

О способностях АОБ к структурной модификации мембран свидетельствуют данные об изменении микровязкости мембран и метаболитической активности микробных клеток. Повышение устойчивости дрожжей обеспечивается функционированием АОБ в качестве химических шаперонов. АОБ взаимодействует с молекулами белка путем образования водородных связей, в результате образуется комплекс, обладающий устойчивостью к химическим и физическим воздействиям. Следует отметить также, что АОБ являются природным компонентом растительных и микробных клеток и легко метаболизируются.The ability of AHB to structurally modify membranes is evidenced by data on changes in the microviscosity of membranes and the metabolic activity of microbial cells. Improving the stability of yeast is ensured by the functioning of AHB as chemical chaperones. AHB interacts with protein molecules through the formation of hydrogen bonds, resulting in the formation of a complex that is resistant to chemical and physical influences. It should also be noted that AHBs are a natural component of plant and microbial cells and are easily metabolized.

Активатор дрожжей препарат C₇-АОБ используется в виде раствора для обеспечения лучшего контакта препарата С₇-АОБ с клетками дрожжей. Выбран диапазон концентраций 0,03-0,06% в связи с тем, что концентрации меньше 0,03% не оказывают влияния на развитие и состояние культуры дрожжей, а концентрации больше 0,06% подавляют жизнедеятельность дрожжей. Экспоненциальная фаза роста дрожжей была выбрана в связи с тем, что при получении засевных дрожжей культура находится именно в этой фазе роста.The yeast activator C ₇ -ABH preparation is used in the form of a solution to provide better contact of the C ₇ -ABH preparation with yeast cells. The concentration range of 0.03-0.06% was chosen due to the fact that concentrations of less than 0.03% do not affect the development and condition of the yeast culture, and concentrations of more than 0.06% inhibit the vital activity of yeast. The exponential growth phase of the yeast was chosen due to the fact that, when sowing yeast is obtained, the culture is in this growth phase.

Способ осуществляется следующим образом. Дрожжи выращивают на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, минеральные вещества и микроэлементы, в присутствии активатора дрожжей - С₇-АОБ. Активатор вносят в виде раствора в концентрации 0,03-0,06%, в процессе выращивания дрожжей на экспоненциальной фазе роста. Культивирование активированной культуры дрожжей ведут поэтапным накоплением биомассы клеток дрожжей путем их размножения в питательной среде. При достижении чистой культурой необходимого для засева в бродильный аппарат биомассы клеток процесс разведения прекращают. Готовую биомассу вводят в бродильный аппарат. Физиологическая активность культуры дрожжей характеризуется следующими показателями: количество клеток с гликогеном 98%, количество почкующихся клеток 40-50%, мертвые клетки отсутствуют.The method is as follows. Yeast is grown on a nutrient medium containing sources of carbon, nitrogen, minerals and trace elements, in the presence of a yeast activator — C ₇ -ABA. The activator is introduced in the form of a solution at a concentration of 0.03-0.06%, in the process of growing yeast at an exponential growth phase. The cultivation of an activated yeast culture is carried out by the phased accumulation of biomass of yeast cells by their propagation in a nutrient medium. When a pure culture reaches the cell biomass necessary for seeding into the fermentation apparatus, the breeding process is stopped. The finished biomass is introduced into the fermenter. The physiological activity of the yeast culture is characterized by the following indicators: the number of cells with glycogen 98%, the number of budding cells 40-50%, dead cells are absent.

В зависимости от питательной среды и штамма дрожжей возрастают ферментативные активности.Enzymatic activities increase depending on the nutrient medium and yeast strain.

Пример 1. В солодовое сусло вносят чистую культуру дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Далее осуществляют культивирование чистой культуры дрожжей поэтапным накоплением биомассы дрожжей путем их размножения. На стадии логарифмического роста, когда скорость размножения дрожжей максимальная, в питательную среду вносят водную эмульсию препарата С₇-АОБ в концентрации 0,03%. Через 2 часа культуру дрожжей подвергают термическому воздействию (45°С, 30 минут). До термообработки и через 30 минут после воздействия определяли число жизнеспособных клеток методом подсчета численности КОЕ. При добавлении препарата С₇-АОБ количество жизнеспособных клеток после термошока было в 1,5 раза больше, чем в контроле без добавления препарата С₇-АОБ.Example 1. A pure yeast culture of Saccharomyces cerevisiae is added to the malt wort. Then carry out the cultivation of a pure culture of yeast phased accumulation of biomass of yeast by propagating them. At the stage of logarithmic growth, when the rate of reproduction of the yeast is maximum, an aqueous emulsion of C ₇ -ABA at a concentration of 0.03% is introduced into the nutrient medium. After 2 hours, the yeast culture is thermally exposed (45 ° C, 30 minutes). Before heat treatment and 30 minutes after exposure, the number of viable cells was determined by counting the number of CFU. With the addition of the C ₇ -ABH preparation, the number of viable cells after thermal shock was 1.5 times greater than in the control without the addition of the C ₇ -ABH preparation.

Пример 2. В солодовое сусло вносят чистую культуру дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Далее осуществляют культивирование чистой культуры дрожжей поэтапным накоплением биомассы дрожжей путем их размножения. На стадии логарифмического роста, когда скорость размножения дрожжей максимальная, в питательную среду вносят водную эмульсию препарата С₇-АОБ в концентрации 0,06%. Через 2 часа культуру дрожжей подвергают термическому воздействию (45°С, 30 минут). До термообработки и через 30 минут после воздействия определяли число жизнеспособных клеток методом подсчета численности КОЕ. При добавлении препарата С₇-АОБ количество жизнеспособных клеток после термошока было в 1,7 раза больше, чем в контроле без добавления препарата С₇-АОБ.Example 2. A pure yeast culture of Saccharomyces cerevisiae is added to the malt wort. Then carry out the cultivation of a pure culture of yeast phased accumulation of biomass of yeast by propagating them. At the stage of logarithmic growth, when the rate of reproduction of the yeast is maximum, an aqueous emulsion of C ₇ -ABA at a concentration of 0.06% is introduced into the nutrient medium. After 2 hours, the yeast culture is thermally exposed (45 ° C, 30 minutes). Before heat treatment and 30 minutes after exposure, the number of viable cells was determined by counting the number of CFU. When adding the drug from ₇ -AOB number of viable cells after thermal shock was 1.7 times greater than the control without addition of the drug from ₇ -AOB.

Пример 3. В солодовое сусло вносят чистую культуру дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Далее осуществляют культивирование чистой культуры дрожжей поэтапным накоплением биомассы дрожжей путем их размножения. На стадии логарифмического роста, когда скорость размножения дрожжей максимальная, в питательную среду вносят водную эмульсию препарата С₇-АОБ в концентрации 0,03%. Через 2 часа культуру дрожжей подвергают окислительному стрессу. Окислительный стресс в клетках дрожжей индуцировали внесением в культуру H₂O₂ в концентрации 100 мМ. До воздействия H₂O₂ и через 30 минут после воздействия определяли число жизнеспособных клеток методом подсчета численности КОЕ. При добавлении препарата С₇-АОБ количество жизнеспособных клеток после окислительного стресса было в 3 раза больше, чем в контроле без добавления препарата С₇-АОБ.Example 3. A pure yeast culture of Saccharomyces cerevisiae is added to the malt wort. Then carry out the cultivation of a pure culture of yeast phased accumulation of biomass of yeast by propagating them. At the stage of logarithmic growth, when the rate of reproduction of the yeast is maximum, an aqueous emulsion of C ₇ -ABA at a concentration of 0.03% is introduced into the nutrient medium. After 2 hours, the yeast culture is subjected to oxidative stress. Oxidative stress in yeast cells was induced by introducing 100 mM of H ₂ O ₂ into the culture. Before exposure to H ₂ O ₂ and 30 minutes after exposure, the number of viable cells was determined by counting the number of CFU. With the addition of C ₇ -ABA, the number of viable cells after oxidative stress was 3 times higher than in the control without the addition of C ₇ -ABA.

Пример 4. В солодовое сусло вносят чистую культуру дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Далее осуществляют культивирование чистой культуры дрожжей поэтапным накоплением биомассы дрожжей путем их размножения. На стадии логарифмического роста, когда скорость размножения дрожжей максимальная, в питательную среду вносят водную эмульсию препарата С₇-АОБ в концентрации 0,06%. Через 2 часа культуру дрожжей подвергают окислительному стрессу. Окислительный стресс в клетках дрожжей индуцировали внесением в культуру Н₂О₂ в концентрации 100 мМ. До воздействия Н₂O₂ и через 30 минут после воздействия определяли число жизнеспособных клеток методом подсчета численности КОЕ. При добавлении препарата С₇-АОБ количество жизнеспособных клеток после окислительного стресса было 4 раза больше, чем в контроле без добавления препарата С₇-АОБ.Example 4. A pure yeast culture of Saccharomyces cerevisiae is added to the malt wort. Then carry out the cultivation of a pure culture of yeast phased accumulation of biomass of yeast by propagating them. At the stage of logarithmic growth, when the rate of reproduction of the yeast is maximum, an aqueous emulsion of C ₇ -ABA at a concentration of 0.06% is introduced into the nutrient medium. After 2 hours, the yeast culture is subjected to oxidative stress. Oxidative stress in yeast cells was induced by introducing H ₂ O ₂ into the culture at a concentration of 100 mM. Before exposure to H ₂ O ₂ and 30 minutes after exposure, the number of viable cells was determined by counting the number of CFU. With the addition of the C ₇ -ABH preparation, the number of viable cells after oxidative stress was 4 times greater than in the control without the addition of the C ₇ -ABH preparation.

Пример 5. В солодовое сусло вносят чистую культуру дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Далее осуществляют культивирование чистой культуры поэтапным накоплением биомассы дрожжей путем их размножения. На стадии логарифмического роста, когда скорость размножения дрожжей максимальная, в питательную среду вносят водную эмульсию поэтапным накоплением биомассы дрожжей путем их размножения. На стадии логарифмического роста, когда скорость размножения дрожжей максимальная, в питательную среду вносят водную эмульсию препарата С₇-АОБ в концентрации 0,03%. Через 2 часа культуру дрожжей пересевали в солодовое сусло с концентрацией СВ 16%, являющейся для дрожжей стрессовой средой. Брожение проводили в течение 11 суток при температуре 6°С. В качестве среды для контроля использовали сусло с концентрацией СВ 11 и 16%. Бродильную активность определяли по количественному учету CO₂, образующегося при брожении. Способ позволяет сократить длительность процесса брожения на 10%.Example 5. A pure yeast culture of Saccharomyces cerevisiae was added to the malt wort. Then carry out the cultivation of a pure culture by the phased accumulation of biomass of yeast by propagating them. At the stage of logarithmic growth, when the rate of reproduction of the yeast is maximum, an aqueous emulsion is introduced into the nutrient medium by the gradual accumulation of yeast biomass by their reproduction. At the stage of logarithmic growth, when the maximum speed of propagation of yeast, in a culture medium made by aqueous emulsion formulation C ₇ -AOB at a concentration of 0.03%. After 2 hours, the yeast culture was passaged into malt wort with a CB concentration of 16%, which is a stressful environment for yeast. Fermentation was carried out for 11 days at a temperature of 6 ° C. Wort with a concentration of 11 and 16% CB was used as the control medium. Fermentation activity was determined by quantitatively accounting for CO ₂ formed during fermentation. The method allows to reduce the duration of the fermentation process by 10%.

Пример 6. В солодовое сусло вносят чистую культуру дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Далее осуществляют культивирование чистой культуры поэтапным накоплением биомассы дрожжей путем их размножения. На стадии логарифмического роста, когда скорость размножения дрожжей максимальная, в питательную среду вносят водную эмульсию поэтапным накоплением биомассы дрожжей путем их размножения. На стадии логарифмического роста, когда скорость размножения дрожжей максимальная, в питательную среду вносят водную эмульсию препарата С₇-АОБ в концентрации 0,06%. Через 2 часа культуру дрожжей пересевали в солодовое сусло с концентрацией СВ 16%, являющейся для дрожжей стрессовой средой. Брожение проводили в течение 11 суток при температуре 6°С. В качестве среды для контроля использовали сусло с концентрацией СВ 11 и 16%. Бродильную активность определяли по количественному учету CO₂, образующегося при брожении.Example 6. A pure yeast culture of Saccharomyces cerevisiae was added to the malt wort. Then carry out the cultivation of a pure culture by the phased accumulation of biomass of yeast by propagating them. At the stage of logarithmic growth, when the rate of reproduction of the yeast is maximum, an aqueous emulsion is introduced into the nutrient medium by the gradual accumulation of yeast biomass by their reproduction. At the stage of logarithmic growth, when the rate of reproduction of the yeast is maximum, an aqueous emulsion of C ₇ -ABA at a concentration of 0.06% is introduced into the nutrient medium. After 2 hours, the yeast culture was passaged into malt wort with a CB concentration of 16%, which is a stressful environment for yeast. Fermentation was carried out for 11 days at a temperature of 6 ° C. Wort with a concentration of 11 and 16% CB was used as the control medium. Fermentation activity was determined by quantitatively accounting for CO ₂ formed during fermentation.

Способ позволяет улучшить физиологическое состояние дрожжей, сократить продолжительность культивирования на 40%, увеличить ферментативные активности дрожжей, интенсифицировать процесс размножения дрожжей, получить засевные дрожжи, устойчивые к стрессовым воздействиям, а именно к температуре, окислителям, осмотическому давлению. Предлагаемый способ стабилизации дрожжей прост, может быть осуществлен на любом предприятии, не требует дополнительного оборудования, не создает экологически вредных стоков.The method allows to improve the physiological state of the yeast, reduce the cultivation time by 40%, increase the enzymatic activity of the yeast, intensify the process of reproduction of the yeast, obtain seed yeast that is resistant to stress, namely temperature, oxidizing agents, osmotic pressure. The proposed method for stabilizing yeast is simple, can be carried out at any enterprise, does not require additional equipment, does not create environmentally harmful drains.

Claims

1. The method of producing seed yeast, involving the cultivation of yeast on a nutrient medium containing sources of carbon, nitrogen, minerals and trace elements, in the presence of a yeast activator, characterized in that the drug C ₇ -alkyloxybenzene is used as an activator.

2. A method according to claim 1, characterized in that the preparation -alkiloksibenzol C ₇ used as a solution.

3. The method according to claim 1, characterized in that the preparation C ₇ -alkyloxybenzene is added at a concentration of 0.03-0.06%.

4. A method according to claim 1, characterized in that the preparation C ₇ -alkiloksibenzol introduced during the growth of yeast in the exponential growth phase.