способ активации дрожжей

Формула изобретения

Способ активации дрожжей, предусматривающий внесение в питательную среду для культивирования дрожжей металлоорганического соединения, отличающийся тем, что в качестве металлоорганического соединения используют аквакомплексное соединение меди с янтарной кислотой, молекулярная формула которого включает центральный ион меди, 2 лабильные молекулы воды и 2 лиганда (янтарная кислота), в концентрации 0,02-0,04 мг/дм³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области пищевой промышленности и может применяться при производстве ферментированных продуктов, а также в микробиологической промышленности.

Известна биологически активная добавка (БАД) к пище, характеризующаяся тем, что содержит в своем составе белковый гидролизат, включающий аминный азот, жирные кислоты, углеводы, а также кремний и другие микроэлементы (Патент №2221456, кл. А23К 1/30, опубл. 2004).

Недостатком указанного способа является то, что БАД получают на основе животного сырья, которое является дорогостоящим.

Известно комплексное соединение меди с дикалиевой солью нитрилотриуксусной кислоты, используемое в качестве стимулятора роста и развития бактерий при получении продуктов микробиологического синтеза (Шишков Ю.И. Интенсификация технологии производства продуктов биологически активных веществ химическим и физико-химическим методами. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. М., 1990).

Недостатком указанного способа является использование в питательной среде для выращивания микроорганизмов комплексного соединения меди с дикалиевой солью нитрилотриуксосной кислоты, применение которого при получении продуктов питания невозможно вследствие токсичности органической составляющей этого соединения.

Наиболее близким к изобретению является способ активации дрожжей, предусматривающий внесение в питательную среду для культивирования дрожжей металлорганического соединения (см. журнал «Пиво и напитки», 2002, №3, с 14-19).

Недостатком указанного способа является использование для обогащения среды ряда дорогостоящих комплексов металлорганических соединений, что делает технологию ферментации на 15-20% дороже.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является интенсификация и стабилизация процесса ферментации, его удешевление на 10-15%, получение продукта ферментации с улучшенным гармоничным вкусом и ароматом, с высоким насыщением углекислотой.

Для решения данной задачи и получения технического результата способ активации дрожжей, предусматривающий внесение в питательную среду для культивирования дрожжей металлоорганического соединения, отличается тем, что в качестве металлоорганического соединения используют аквакомплексное соединение меди с янтарной кислотой в концентрации 0,02-0,04 мг/дм³.

Интенсификация и стабилизация процесса ферментации, получение готового продукта с улучшенными свойствами достигается за счет того, что медь из всех биогенных металлов является единственным элементом, формирующим достаточно прочное комплексное соединение. Его устойчивость (рК) равна 2,9, в то время как другие металлы образуют комплексы, находящиеся в динамическом состоянии (ион металла - комплексное соединение), что неприменимо для использования в питательных средах, (см. Р.Досон, Д.Эллиот, У.Эллиот, К.Джонс. Справочник биохимика. М.: Мир, 1991, стр.343).

Особенностью предлагаемого комплексного соединения меди является его повышенная биодоступность. Это обусловлено тем, что формирование молекулы комплекса меди проводилось с учетом физико-химических свойств металла, а именно медь имеет тенденцию образовывать лишь четыре координационные связи со всеми лигандами за исключением воды, т.е. может иметь донорно-акцепторную связь только с четырьмя органическим лигандами, а с водой несколько больше.

Молекулярная форма предлагаемого нами для активации дрожжей аквакомплексного соединения меди с янтарной кислотой включает центральный ион меди, 2 лабильные молекулы воды и 2 лиганда (янтарная кислота).

Структура молекулы комплекса, обеспечивающая ее высокую биодоступность, имеет вид [Cu(сукцинат)₂(Н ₂О)₂]²⁺, где сукцинат - ион янтарной кислоты.

Присутствие в молекуле комплекса меди меньшего количества сукцината (одна молекула) снижает эффект действия янтарной кислоты на клетку. Увеличение содержания сукцината до трех молекул затрудняет транспорт комплекса в клетку и также снижает эффект действия янтарной кислоты (таблица)

Таблица.
Бродильная активность дрожжей Saccharomyces cerevisiae, раса 776 на средах различного состава*
Состав среды	Бродильная активность, г на 100 см3	Достоверность, %
Солодовое сусло (контроль)	2,12	96,6
Солодовое сусло + [Cu(сукцинат) 1(Н2О)3]	2,18	95,6
Солодовое сусло + [Cu(сукцинат) 2(Н2О)2]	2,50	97,3
Солодовое сусло + [Cu(сукцинат) 3(Н2О)1]	2,24	96,6
*В стандартных условиях для лабораторного контроля пивных дрожжей; концентрация аквакомплексного соединения в среде 0,02 мг/дм3

Поскольку молекулы воды экранированы от атома металла янтарной кислотой, то вода крайне лабильна и легко замещается на донорный атом, например азот белка-переносчика мембраны клетки. Это обеспечивает транспорт в клетку аквакомплекса меди с янтарной кислотой по механизму активного трансмембранного переноса. При этом трансмембранный перенос молекулы аквакомплекса меди осуществляется за счет энергии, создаваемой на мембране градиентом электрохимического потенциала. По отдельности ион меди и янтарная кислота транспортируются в клетку за счет диффузии.

Биологический эффект от поглощения клеткой аквакомплекса меди с янтарной кислотой обусловлен следующими факторами. В клетке комплекс разлагается на отдельные компоненты, вступающие в метаболические процессы: медь вовлекается клеткой в формирование простетических групп ферментов, таких как оксидазы, например, аскорбиноксидаза, а янтарная кислота, являясь для клетки энергетическим субстратором, своим участием в биохимических процессах способствует протеканию реакций с участием иона указанного металла.

Таким образом, использование аквакомплекса меди с янтарной кислотой позволяет интенсифицировать и стабилизировать процесс ферментации, удешевить его на 10-15% за счет сокращения его продолжительности, получить продукт ферментации с улучшенным гармоничным вкусом и ароматом, с высоким насыщением углекислотой.

Способ осуществляют следующим образом. В питательную среду для культивирования дрожжей вносят культуру дрожжей в количестве 10-20 млн клеток на 1 см ³ и аквакомплексное соединение меди с янтарной кислотой в концентрации 0,02-0,04 мг/дм³. Режим ферментации выбирают в зависимости от используемой культуры дрожжей и технологических параметров процесса.

Пример 1

Проводят ферментацию пивного солодового сусла с использованием пивных низовых дрожжей в количестве 10 млн клеток на 1 см ³ сусла. Аквакомплексное соединение меди с янтарной кислотой в концентрации 0,02 мг/дм³ вносят в питательную среду вместе с дрожжами и ведут процесс брожения в течение 6 суток.

Далее технологический процесс ведут по общепринятой технологии.

Полученное пиво отличается улучшенным гармоничным вкусом и ароматом, более выраженной хмелевой горечью, хорошей пеностойкостью, имеет более высокую органолептическую оценку.

Улучшаются морфологические и физиолого-биохимические показатели применяемой для получения пива культуры дрожжей: морфологическая выровненность клеток по форме и размеру, содержание клеток с гликогеном. Бродильная активность дрожжей на 10-15% выше, чем в аналогичном процессе получения пива без применения аквакомплексного соединения меди с янтарной кислотой.

Пример 2

В чистую культуру пивных дрожжей с концентрацией клеток 20 млн на 1 см ³ среды вводят аквакомплексное соединение меди с янтарной кислотой в концентрации 0,02 мг/дм³. При ферментации в сусло также вносят аквакомплексное соединение меди с янтарной кислотой в концентрации 0,02 мг/дм ³. Полученное пиво имеет улучшенный гармоничный вкус и аромат, хороший показатель хмелевой горечи, высокое насыщение углекислотой. Процесс ферментации удешевляется на 10-15% за счет сокращения его продолжительности на 2-е суток.

Пример 3

Готовят квасное сусло с содержанием сухих веществ 5%. При разведении чистой культуры сухих дрожжей с концентрацией клеток 10 млн на 1 см³ среды используют аквакомплексное соединение меди с янтарной кислотой в концентрации 0,02 мг/дм ³, а при ферментации в сусло вносят аквакомплексное соединение меди с янтарной кислотой в концентрации 0,01 мг/дм ³. Полученный квас обладает улучшенным гармоничным вкусом и ароматом ржаного хлеба, имеет высокое насыщение углекислотой.

Предлагаемый способ позволяет интенсифицировать и стабилизировать процесс получения чистой культуры дрожжей и ферментацию, удешевить технологический процесс ферментации на 10-15% за счет сокращения его продолжительности на 12 ч.