3.1. Разработка режимов иммобилизации на основе альгината натрия из черноморской бурой водоросли рода Cistozeira.

В связи с осложнением геополитической и экономической ситуации в Украине возникла необходимость поиска местных источников сырья с целью использования их в качестве носителя иммобилизованных дрожжей.

В результате проведенных исследований установлено, что представленные образцы отличались между собой по этим показателям. Для использования альгината натрия в качестве носителя иммобилизованных дрожжей имеет значение стабильность геля после пастеризации. Было отмечено, что при нагревании до 75- 80 С гели альгината натрия теряли вязкость и, как следствие, утрачивали желирующие свойства.

Нестабильность свойств образцов геля затрудняла подбор режимов иммобилизации дрожжей: в частности соотношение концентраций носителя и осадителя.

При разработке режимов иммобилизации дрожжей в геле альгината натрия необходимым условием является получение гранул сферической формы. Основополагающим моментом при этом служит подбор соотношения концентраций носителя и осадителя. Для этого необходимо получить рабочий раствор носителя с вязкостью, обеспечивающей свободное прокапывание и получение сферических гранул и плотностью бльшей, чем у раствора-осадителя,

чтобы обеспечить погружение гранул. Представленные образцы альгинатов не соответствовали этим требованиям, поскольку имели высокую вязкость рабочего раствора, сочетающуюся с низкой плотностью, при которой не происходило погружения гранул в растворе-осадителе.

Из некоторых образцов всё же удалось получить гранулы иммобилизованных дрожжей. Однако, после окончания вторичного брожения с помощью полученных гранул отмечено их частичное разрушение, появление посторонних тонов и окрашенности кюве за счет плохой очистки альгината.

На основании проведенных исследований были разработаны технологические требования к альгинату натрия из черноморской бурой водоросли рода Cistozeira для использования в качестве носителя иммобилизованных дрожжей, которые сводятся к следующему:

•внешний вид — в виде сухих волокон не более 5 см длиной и 0,2 см толщиной;

•цвет — кремовый с сероватым оттенком;

•плотность рабочего раствора — не менее 1, 005 г/см³;

•pH 1% - ного раствора — нейтральный и стабильный при нагревании;

•пластическая вязкость рабочего раствора — 0,5 - 1,0 Па°С.

Образец альгината натрия из черноморской бурой водоросли рода Cistozeira, полученный в соответствии с нашими требованиями, был предоставлен ЧП “Росинтех” (г. Севастополь). Образец контролировался по следующим показателям: кинематическая вязкость (V), плотность (р) и pH. Контролем служил альгинат натрия из водоросли рода Laminariae. Сравнительная характеристика гелей представлена в таблице 3.1.

Из представленных данных видно, что кинематическая вязкость раствора альгината натрия из водоросли рода Laminariae с массовой концентрацией 30 г/дм³ в два раза ниже, чем у аналогичного раствора альгината натрия из водоросли рода Cistozeira. При этом плотность раствора альгината из водоросли рода Laminariae оказалась на 0,005 г/см³ выше.

Таблица 3.1

Характеристика альгинатов натрия из различных водорослей

Таким образом, в результате сравнительной оценки установлено, что альгинат натрия из черноморской бурой водоросли рода Cistozeira отличается от альгината натрия из водоросли рода Laminariae более высокой вязкостью и низкой

плотностью.

При подработке режимов для иммобилизации на основе использования нового носителя — альгината натрия из черноморской бурой водоросли рода Cistozeira, предусматривался подбор оптимальных концентраций носителя и осадителя. Визуально оценивали форму, величину и однородность получаемых гранул.Исследовали массовые концентрации носителя от 20 до 40 г/дм³ (А 0,5) и осадителя от 10 до 20 г/дм³ (А 0,25).

Использование концентрации альгината натрия менее 30 г/дм³ приводило к формированию гранул неправильной формы. При использовании концентрации раствора-осадителя более 15 г/дм³ гранулы не погружались в раствор-осадитель. Показано, что при использовании массовых концентраций альгината натрия от 35 до 40 г/дм³ и хлорида кальция от 10 до 12,5 г/дм³ и объёмном соотношении носительюсадитель -1:3 формируются однородные сферические гранулы.

Таким образом, для использования альгината натрия из черноморской водоросли рода Cistozeira были определены следующие режимы иммобилизации:

•массовая концентрация альгината натрия - 40 г/дм³;

•массовая концентрация хлорида кальция - 10 г/дм³;

•объёмное соотношение дрожжи:гель - 1:10;

•объёмное соотношение носителыосадитель - 1:3.

Эти режимы отличаются от разработанных ранее [38, 39] для альгината натрия из водоросли рода Laminariae по концентрациям носителя и осадителя (массовая концентрация альгината натрия — 50 г/дм³ и хлорида кальция — 20 г/дм³).

Одна из наиболее важных проблем использования иммобилизованных дрожжей в производстве игристых вин бутылочным способом — это выход клеток из матрицы носителя.

С целью выбора рас дрожжей, дающих минимальный выход клеток из матрицы при иммобилизации в альгинате из водоросли рода Cistozeira, был проведен скрининг шампанских рас дрожжей. Проведенная ранее работа [97] по анализу характера роста культур на жидкой питательной среде позволила выбрать для работы следующие расы: 53, 149, 611, 612, 299, 520, 524, 525, 527, 584,585, 588.

На отобранных расах в лабораторных условиях в колбах Фрейденрейха проводилось вторичное брожение. Исходная концентрация дрожжей в геле — 40±0,5 млн/см³, тиражной смеси — 1,0±0,1 млн/см³. Контроль осуществляли при визуальном осмотре и микроскопировании кюве и гранул по окончании вторичного брожения. Отмечали степень прозрачности кюве и характер осадков, формируемых вышедшими клетками.

Все использованные расы дрожжей в иммобилизованном состоянии успешно провели вторичное брожение. Наиболее интенсивно этот процесс проходил на расах: 520, 525, 524, 584, 585, 588 и закончился через 14-15 суток с момента закладки; менее интенсивно - на расах: 53, 149, 611, 612, 299 и 527: процесс вторичного брожения продлился около 20 суток.

Визуальная оценка выявила значительную разницу в характере осадков и степени прозрачности кюве, полученных на разных расах (табл. 3.2). Свойства рас

давать пылевидные осадки на жидкой питательной среде сохраняется и при иммобилизации.

Таблица 3.2

Влияние расы дрожжей на их концентрацию и значения мутности кюве после вторичного брожения

Продолжение таблицы 3.2

Примечание: исходная мутность виноматериала 0,2 ф.е.

Самые высокие показатели мутности установлены в кюве, сброженных расами 584 и 585 — 65 и 63 ф.е. соответственно, а самые низкие — 4 и 5 ф.е. — расами 520 и 525.

Микробиологический контроль показал, что мутность обусловлена вышедшими из носителя клетками дрожжей, а также мелкими частичками альгината натрия. При этом установлена зависимость между показателями мутности и концентрацией вышедших в кюве клеток.

Наименьший выход клеток дрожжей из матрицы обеспечили расы 520 и 525: 0,6 и 0,7 млн/см³ соответственно. В большей степени процессу деиммобилизации оказались подвержены расы 584 и 585, о чем свидетельствует концентрация свободных клеток дрожжей в кюве — 7,3 - 7,5 млн/см³ (табл. 3.2).

Таким образом, в результате проведенных исследований были выбраны две расы, которые в наибольшей степени удовлетворяют требованиям, предъявляемым к дрожжам при иммобилизации, т.е. дающие минимальный выход клеток из матрицы. Это расы Saccharomyces bayanus Севастопольская-23 и Saccharomyces cerevisiae Шампанская-7-10С.