способ оценки ферментативной активности дрожжей

Формула изобретения

Способ определения ферментативной активности дрожжей, включающий подготовку реагирующей смеси, ее инкубацию, фиксирование определенного объема углекислого газа, регистрацию времени, затраченного на выделение реагирующей смесью необходимого объема углекислого газа, по которому оценивают ферментативную активность дрожжей, отличающийся тем, что производят замер объема бродильной системы, рассчитывают давление, соответствующее определенному объему углекислого газа по уравнению Менделеева-Клапейрона, причем для фиксирования определенного объема углекислого газа используют мембранный манометр.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к микробиологии пищевых производств, а именно к способам оценки ферментативной активности дрожжей.

Известен газометрический способ определения ферментативной активности хлебопекарных дрожжей [Справочник по производству хлебопекарных дрожжей. /Под ред. С.С.Новаковской, Ю.И.Шишацкого. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Пищевая промышленность, 1980, с. 217-218].

Способ включает следующие операции: подготовку насыщенного раствора поваренной соли, подкрашенного метиленовым синим, который заливают в манометрическую крышку с измерительной трубкой прибора. К дрожжевой суспензии, помещенной в стаканчике прибора, добавляют 10 мл 10%-ного раствора сахара (глюкозы или мальтозы), затем стаканчик закрывают манометрической крышкой и ставят в термостат при температуре 35С. Далее засекают время и наблюдают за прибором, пока не выделится 10 мл диоксида углерода и раствор в измерительной трубке не поднимется на соответствующую высоту.

Недостатками способа являются необходимость приготовления раствора хлорида натрия, подкрашенного метиленовым синим и неточность результата.

Известен также способ определения мальтазной активности прессованных дрожжей (метод ВНИИХПа) [Технология и технохимический контроль хлебопекарного производства. /Под ред. Л.Ф.Зверевой, З.С.Немцовой, Н.П.Волковой. Изд. 3-е. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983, с. 364].

Способ также предусматривает приготовление насыщенного раствора хлорида натрия, которым заполняют чашечный манометр с градуированной трубкой. Затем в чашечке прибора отвешивают дрожжи и разводят их 10 мл водопроводной воды, подогретой до 30С, туда же добавляют 10 мл 10%-ного раствора мальтозы, подогретой до 35С. Чашечку прибора закрывают крышкой с манометром и ставят в термостат с температурой 30С.

Мальтазную активность отмечают по времени, когда жидкость в градуированной трубке поднимется на 10 мл сверх первоначальной отметки. Недостатками способа являются необходимость приготовления раствора хлорида натрия и наличие прибора производственного изготовления, а также неточность получаемых результатов.

Известен способ определения бродильной активности пивных дрожжей, разработанный в Чехии Калером [Микробиология в пищевой промышленности. /Под ред. А.Ю.Жвирблянской, О.А.Бакушинской. - М.: Пищевая промышленность, 1975, с. 364-365].

Способ заключается в том, что готовят 20%-ный раствор хлорида натрия, подкисленный ортофосфорной кислотой до рН 1, и заполняют бюретку. В колбу помещают 0,7 г пивных дрожжей и 30 мл раствора мальтозы, приготовленного на 0,2%-ном растворе KH₂PO₄. Брожение ведут в течение 3 часов при температуре 20С, отмечая каждый час уровень жидкости в бюретке.

Недостатками способа являются необходимость приготовления вспомогательного раствора и неточность результатов.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является газометрический способ определения ферментативной активности хлебопекарных дрожжей [Справочник по производству хлебопекарных дрожжей. /Под ред. С.С.Новаковской, Ю.И.Шишацкого. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Пищевая промышленность, 1980, с. 217-218].

Перед началом работы готовят насыщенный раствор хлорида натрия, подкрашенный метиленовым синим, и заливают в манометрическую крышку прибора до основания измерительной трубки на ней. Этот уровень принимают за нуль.

Измерительную трубку градуируют с точностью до 1 мл. Высоту h на измерительной трубке вычисляют по следующей формуле:

где d - диаметр измерительной трубки.

Согласно данному способу в стаканчик прибора помещают 0,5 г прессованных дрожжей, заливают 10 мл водопроводной воды температурой 35С и размешивают. К полученной суспензии добавляют 10 мл 10%-ного раствора сахара (глюкозы или мальтозы) и быстро закрывают стаканчик манометрической крышкой. Прибор помещают в термостат при температуре 35С, засекают время и наблюдают за прибором пока не выделится 10 мл диоксида углерода и жидкость в измерительной трубке не поднимется на соответствующую высоту.

Время, затраченное на выделение 10 мл газа, выраженное в минутах, называют зимазной или мальтазной активностью при использовании соответственно глюкозы или мальтозы.

Предложенный способ осуществляется при помощи газомера Елецкого.

Недостатками способа являются приготовление насыщенного раствора хлорида натрия, подкрашенного метиленовым синим, а также градуирование измерительной трубки с точностью до 1 мл. Помимо прочего время, затраченное на выделение 10 мл углекислого газа, иначе говоря мальтазная или зимазная активность, определяется по изменению уровня жидкости в измерительной трубке, что указывает на неточность полученных результатов.

Цель изобретения - повышение точности измерений для исследования различных газообразующих сред.

Поставленная цель достигается с помощью предлагаемого устройства, состоящего из бродильного сосуда (колбы) любого объема 1, газоотводной трубки 2, краника 3 с подвижной частью 5, резиновой пробки 6 и чувствительного манометра 4 (см. чертеж).

Перед началом работы измеряют объем колбы до нижнего края тщательно притертой резиновой пробки и объем проходящей через пробку газоотводной трубки. Полученную величину принимают за “постоянную”.

В колбу помещают реагирующую смесь, состоящую из суспензии дрожжей (хлебопекарных, пивных, винных и т.д.) и раствора сахара (мальтозы или глюкозы), герметично закрывают пробкой и соединяют с манометром через газоотводную трубку с краником. Для уравнивания давления в колбе с атмосферным давлением извлекают подвижную часть краника и сразу возвращают на место, тщательно притерев и совместив отверстия.

Подготовленный таким образом прибор помещают в термостат при температуре 20-35С в зависимости от цели исследования. Далее наблюдают и регистрируют время, за которое стрелка манометра достигнет отметки, соответствующей необходимому количеству выделившегося углекислого газа.

Величину давления, создаваемого углекислым газом в определенном ранее объеме используемой колбы, определяют по формуле, выведенной из уравнения Менделеева-Клапейрона

где m - масса углекислого газа, г;

М - молекулярная масса углекислого газа, г;

R - универсальная газовая постоянная;

Т - температура инкубации, К;

V - свободный объем, мл.

Способ позволяет точно фиксировать необходимое количество выделившегося углекислого газа с помощью устройства, которое возможно собрать в любой лаборатории. Повышение точности измерений связано, с одной стороны, техническими характеристиками монометра, поскольку погрешность 4 мм рт.ст. для мембранного монометра более предпочтительна, чем 1 мл измерительной трубки, примерно соответствующий 6 мм рт.ст. Градуировка во всех ранее предлагаемых методах производится с точностью до 1 мл. С другой стороны, вычисление массы 10 мл углекислого газа через уравнение Менделеева-Клапейрона позволяет исключить влияние условий эксперимента (температура и атмосферное давление) на его результат. В соответствии с предлагаемой таблицей поправок возможно учитывать изменение температуры и атмосферного давления. Массу углекислого газа можно определить не только в разных географических регионах, но и на момент проведения эксперимента.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

В колбу вносили 0,5 г прессованных хлебопекарных дрожжей для определения ферментативной активности, заливали 10 мл водопроводной воды температурой 35С. Затем добавляли 10 мл 10%-ного раствора глюкозы (мальтозы) и закрывали колбу резиновой пробкой с газоотводной трубкой, соединенной с манометром. Прибор помещали в термостат при 35С и регистрировали время, за которое стрелка манометра достигнет необходимой отметки, соответствующей 10 мл выделенного углекислого газа.

Величину давления определяли по уравнению Менделеева-Клапейрона

где m=0,016 г;

R=62360 мм рт.ст./моль К;

Т=308 К;

V=104 мл;

М=44 г.

Значение V определяли вычитанием объема дрожжевой суспензии (20,5 мл) из общего объема колбы и газоотводной трубки (124,5 мл).

Тогда

Таким образом, время, затраченное на выделение 10 мл СО, или зимазная (мальтазная) активность, составила 45 минут (70 минут), что свидетельствует о хорошем качестве дрожжей.

Для определения ферментативной активности хлебопекарных дрожжей соблюдаются условия, принятые в отрасли: количество прессованных дрожжей 0,5 г; количество субстрата 10 мл 10%-ного раствора углевода (глюкоза, мальтоза); количество водопроводной воды 10 мл; температура инкубации 35С (308 К); регистрируемое количество выделившегося углекислого газа 10 мл. Этим условиям соответствует принятая в отрасли градация ферментативной активности:

- хорошая зимазная (мальтазная) 30-40 мин (50-90);

- удовлетворительная зимазная (мальтазная) 40-70 мин (90-100);

- неудовлетворительная зимазная (мальтазная) - более 70 мин (более 100).

Пример 2.

Замеренный объем системы составил 331 мл. В колбу вносили 0,7 г отпрессованных на воронке пивных дрожжей 129 расы для определения бродильной активности, 30 мл 10%-ного раствора мальтозы, приготовленного на 0,2%-ном растворе KH₂PO₄ и взбалтывали до получения однородной суспензии. Колбу тщательно закрывали и через газоотводную трубку соединяли с манометром. Прибор помещали в термостат при 20С и регистрировали время, за которое стрелка манометра достигнет рассчитанного значения давления, соответствующего 25 мл выделенного диоксида углерода.

Величина давления составила 65 мм рт.ст.

Таким образом, бродильная активность 129 расы дрожжей составила 172 минуты, что свидетельствует о хорошей бродильной активности дрожжей.

Для определения бродильной активности пивных дрожжей соблюдаются условия, принятые в отрасли: количество отпрессованных на воронке дрожжей 0,7 г; количество субстрата 30 мл 10%-го раствора мальтозы на 0,2%-ном растворе KH₂PO₄, температура инкубации 20С (293 К), брожение ведут в течение 3 часов. Этим условиям соответствует принятая в отрасли градация бродильной активности:

- за 3 часа хорошие дрожжи выделяют 25-28 мл СО.

Использование данного способа позволяет уменьшать расход реактивов; владеть достаточно точной информацией о качестве используемых в производстве дрожжей, а также определять газообразующую способность муки и полуфабрикатов (закваски, опары и т.д.), тем самым расширяя диапазон определяемых технологических показателей на данном приборе.