Аннотация

Дрожжам для синтеза компонентов мембран (ненасыщенных жирных кислот и стеринов) необходим кислород, однако повышенное содержание его в среде при брожении увеличивает концентрацию продуктов окислительного обмена клеток, что замедляет созревание и ухудшает качество пива. Альтернативой может быть аэрация инокулята с целью накопления в клетках стеринов и снижения потребности клеток в кислороде. В работе исследовали влияние условий подготовки инокулята и содержания кислорода в среде сбраживания на образование стеринов пивными дрожжами Saccharomyces cerevisiae. Предферментационная обработка заключалась в кратковременной аэрации (30 мин) инокулята в воде, пивном сусле или молодом пиве с последующей выдержкой без доступа воздуха (1–3 ч). Содержание стеринов оценивали методами спектрофотометрии, хромато-масс-спектрометрии, тонкослойной (ТСХ) и газожидкостной (ГЖХ) хроматографии. Показано, что при аэрообработке дрожжей в молодом пиве в клетках синтезируется стеринов на 16 и 73 % больше, чем в воде и сусле соответственно, что объясняется наличием в пиве эффективных для стериногенеза источников углерода. При любом способе обеспечения дрожжей кислородом (на стадии подготовки культуры или ферментации сусла) в неомыляемой фракции по результатам ТСХ обнаружено шесть компонентов: эргостерин, эргоста-5,7-диен-3-β-ол, эргоста7,22-диен-3-β-ол, фекостерин, зимостерин, ланостерин. ГЖХ выявила пять соединений: сквален (39–54 %), ланостерин, 24(28)-дигидроэргостерин, эргостерин (23–35 %) и неидентифицированный компонент, оказавшийся, по данным массспектрометрии, 24-метилен-24,25-дигидроланостерином. Возрастание уровня кислорода в среде ферментации с 4,0 до 16,0 мг/дм3 способствует снижению прироста стеринов на единицу потребленного дрожжами кислорода. Предварительная аэрообработка позволила дрожжам при концентрации О2 в сбраживаемом сусле 4,0 мг/дм3 нормально размножаться и сбродить экстракт среды на уровне образца с содержанием кислорода 8,0 мг/дм3 . Это позволяет говорить о преимуществе использования предферментационной аэрации дрожжей и проведении процесса сбраживания пивного сусла без дополнительного насыщения кислородом воздуха.

Ключевые слова

Дрожжи пивные, кислород, стерины, среда инкубирования, брожение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гальцова, Р. Д. Стеринообразование у дрожжевых организмов / Р. Д. Гальцова. – М. : Наука, 1980. – 224 с.
2. Валитова, Ю. Н. Растительные стерины: многообразие, биосинтез, физиологические функции / Ю. Н. Валитова,А. Г. Сулкарнаева, Ф. В. Минибаева // Биохимия. – 2016. – Т. 81, вып. 8. – С. 1050–1068.
3. Yaoita, Y. Terpenoids and sterols from мushrooms / Y. Yaoita, M. Kikuchi, K. Machida // Studies in Natural ProductsChemistry. – 2015. – Vol. 44. – P. 1–32. https://doi.org/10.1007/s13205-014-0220-2.
4. Localization of the enzymes involved in late stage of ergosterol biosynthesis in yeast / T. Nishimo [et al.] // Journal ofBiochemistry. – 1981. – Vol. 89, № 5. – P. 1391–1396.
5. Мысякина, И. С. Роль стеринов в морфогенетических процессах и диморфизме грибов / И. С. Мысякина,Н. С. Фунтикова // Микробиология. – 2007. – Т. 76, № 1. – С. 5–18.
6. Dufourc, E. J. The role of phytosterols in plant adaptation to temperature / E. J. Dufourc // Plant Signaling & Behavior. –2008. – № 3. – Р. 133–134. https://doi.org/10.4161/psb.3.2.505.
7. Мембранные липиды и углеводы цитозоля у Aspergillus niger в условиях осмотического, окислительного ихолодового воздействий / Е. А. Януцевич [и др.] // Микробиология. – 2016. – Т. 85, № 3. – С. 283–292.https://doi.org/10.7868/S0026365616030174.
8. Котельникова, А. В. Биохимия дрожжевых митохондрий / А. В. Котельникова, Р. А. Звягильская. – М. : Наука,1973. – 239 с.
9. Influence of fatty acid and sterol composition on the lipid phase transition and activity of membrane-bound enzymes inAcholeplasma laidlawii / De Kruyff B. [et al.] // Biochimica et Biophysica Acta. – 1973. – Vol. 330. – Р. 269–282.https://doi.org/10.1016/0005-2736(73)90232-0.
10. Lees, N. D. Sterol biochemistry and regulation in the yeast Saccharomyces сerevisiae / N. D. Lees, M. Bard // Biochimicaet Biophysica Acta. – 2003, December 6. – Р. 141–150. https://doi.org/10.1007/978-3-540-40999-1_7.
11. Sterol regulatory element binding protein is a principal regulator of anaerobic gene expression in fission yeast /B. L. Todd [et al.] // Molecular and Cellular Biology. – 2006. – Vol. 26, № 7. – P. 2817–2831.https://doi.org/10.1128/MCB.26.7.2817-2831.2006.
12. Snoek, S. I. Factors involved in anaerobic growth of Saccharomyces cerevisiae / S. I. Snoek, H. Y. Steensma // Yeast. –2007. – Vol. 24, № 1. – Р. 1–10. https://doi.org/10.1002/yea.1430.
13. Ergosterol synthesis and population analysis of a fed-batch fermentation in Saccharomyces cerevisiae / A. Pichová [et al.]// Folia Microbialogica. – 1985. – Vol. 30, № 2. – Р. 134–140. https://doi.org/10.1007/BF02922206.
14. Ефимова, С. С. Исследование каналообразующей активности полиеновых антибиотиков в липидных бислоях сиспользованием дипольных модификаторов / С. С. Ефимова, Л. В. Щагина, О. С. Остроумова // Acta Naturae. – 2014. – Т. 6,№ 4 (23). – С. 72–85.
15. Пермякова, Л. В. Исследование различных способов снижения потребности дрожжей в кислороде /Л. В. Пермякова // Техника и технология пищевых производств. – 2015. – Т. 38, № 3. – С. 41–50.
16. Annemuller, G. The yeast in the brewery / G. Annemuller, H.-J. Manger, P. Lietz. – Berlin : VLB Berlin, 2011. – 430 p.
17. Jakobsen, М. Oxygen requirements of brewing strains of Saccharomyces uvarum (carlsbergensis) – bottom fermentationyeast / М. Jakobsen, R. S. W. Thorne // Journal of the Institute of Brewing. – 1980. – Vol. 86, № 6. – P. 284–287.https://doi.org/10.1002/j.2050-0416.1980.tb06882.
18. Расы дрожжей для сбраживания плотного сусла / Т. И. Филимонова [и др.] // Пиво и напитки. – 2004. – № 1. –С. 22–23.
19. Косминский, Г. И. Выбор расы пивоваренных дрожжей для безалкогольного пива / Г. И. Косминский,Е. М. Моргунова, О. И. Иванчикова // Пиво и напитки. – 2006. – № 2. – С. 32–33.
20. Зубковская, О. Л. Влияние технологических факторов на сокращение процесса брожения при изготовлениифруктово-ягодных натуральных виноматериалов / О. Л. Зубковская, Т. М. Тананайко, А. Н. Гацевичус // Пищеваяпромышленность: наука и технологии. – 2014. – № 3 (25). – С. 50–57.
21. The role of oxygen in yeast metabolism during high cell density brewery fermentations / P. J. Verbelen [et al.] // AppliedMicrobiology and Biotechnology. – 2009. – Vol. 82. – P. 1143–1156. https://doi.org/10.1007/s00253-009-1909-8.
22. Михайлова, Н. П. Стерины некоторых мутантов дрожжей Saccharomyces cerevisiae, устойчивых к нистатину /Н. П. Михайлова, А. В. Мосейчук, К. В. Вьюнов // Биотехнология. – 1986. – № 1. – С. 31–35. ISSN 2074-9414. Food Processing: Techniques and Technology. 2018. Vol. 48. No. 298
23. Starr, P. R. Some factors affecting sterol formation in Saccharomyces cerevisiae / P. R. Starr, L. W. Parks // Journal ofBacteriology. – 1962. – Vol. 83, № 5. – P. 1042–1045.
24. Ginova-Stojenova, T. Syntëza ergosterolu a aktivite pivovarskýh kvasinek / T. Ginova-Stojenova, V. Janeva / Kvasnýprůmysl. – 1985. – Vol. 31, № 9. – P. 201–204. (In Czech).
25. Basarová, G. Ergosterol v odpadních peivovarských kvasnicích / G. Basarová, L. Löblová // Kvasný průmysl. – 1987. –Vol. 33, № 3. – P. 65–68. (In Czech).
26. Логунова, А. С. Методы выделения и сравнительная характеристика эргостерина, полученного из пивных ихлебопекарных дрожжей / А. С. Логунова, Л. А. Бахолдина // Технологии и оборудование химической, биотехнологическойи пищевой промышленности : материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов имолодых ученых с международным участием. – Бийск, 2015. – С. 491–495.
27. Меледина, Т. В. Качество пива: стабильность вкуса и аромата, коллоидная стойкость, дегустация / Т. В. Меледина, А. Т. Дедегкаев, Д. В. Афонин. – СПб. : Профессия, 2011. – 220 с.
28. Kucharczyk, K. The effect of wort aeration on fermentation, maturation and volatile components of beer produced on anindustrial scale / K. Kucharczyk, T. Tuszyński // Journal of the Institute of Brewing. – 2017. – Vol. 123, № 1. – Р. 31–38.https://doi.org/10.1002/jib.392.
29. Рапота, М. О. Влияние фитостеринов на сенсорную стабильность пива / М. О. Рапота, М. Н. Елисеев // Успехисовременной науки и образования. – 2016. – Т. 2, № 8. – С. 163–166.
30. Gnaegi, F. Fongicides viticoles et fermentation / F. Gnaegl // Revue Française dʼŒnologie. – 1985. – Vol. 25, № 99. –P. 9–13. (In French).
31. Влияние кислорода на кинетику биологических процессов при сбраживании пивного сусла / В. Б. Тишин [и др.] //Хранение и переработка сельхозсырья. – 2010. – № 4. – С. 29–32.
32. Кейтс, M. Техника липидологии / М. Кейтс. – М. : Мир, 1975. – 322 с.