7–9 ноября 2018
Международная выставка сельскохозяйственной техники, оборудования и материалов для производства и переработки сельскохозяйственной продукции Получите электронный билет

Развитие технической культуры клостридиев в крахмальном клейстере

Переработка сельскохозяйственного сырья / 15 октября 2012


Одним из важнейших направлений научно-технического прогресса при получении простых сахаров из крахмала является частичная или же полная замена минеральных кислот и солода ферментными препаратами микробиального происхождения. Производство ферментных препаратов является одним из перспективных направлений в биотехнологии, которое будет и далее интенсивно развиваться и расширяться.

Микроорганизмы при прохождении своего цикла развития выделяют ферменты в окружающую питательную среду, поэтому все ферментные препараты, полученные при участии микроорганизмов, с фармакологической точки зрения являются водными экстрактами питательных сред, в которых культивировались микроорганизмы. При использовании какого-либо вида микроорганизмов в технологическом процессе необходимо знать их жизненный цикл развития.

Крахмальный клейстер является хорошей питательной средой для развития культуры клостридиев вида Cl. phytofermentans. Развитие культуры клостридиев и морфологические изменения у их клеток наблюдали при помощи микроскопа. Для окраски клеток использовали раствор Люголя.    

Ход эксперимента и его результаты. Для проведения эксперимента заваривали 10 литров 10%-ного крахмального клейстера, рассыпали на его поверхности препарат сухих  спор  клостридиев и помещали емкость в термостат, в котором поддерживалась  температура в интервале  35-39оС.  Жизненный цикл клостридиев начинался с созревания спор. Лаг-фаза длилась 10-12 часов. Созревшые споры имели яйцевидную форму и обладали слабой подвижностью. При окраске раствором Люголя споры окрашивались в перламутрово-зелёный  цвет. Рост  палочки происходил со стороны более острого конца споры.  При своем прорастании споры клостридиев выделяли фермент альфа-амилазу, которая разжижала крахмальный клейстер. Споры по мере разжижения клейстера опускались на дно емкости. Разжижение клейстера характеризовалось исчезновением  набухших зёрен крахмала и уменьшением вязкости до состояния воды. Прорастание спор сопровождалось выделением газа и образованием пены.

Выросшие палочки клостридиев сохраняли  спору,  которая располагалась терминально. Диаметр споры был больше диаметра палочки.  Проросшие палочки накапливали в своем теле гранулёзу и по мере роста в них появлялись от 1 до 3 разрывов  гранулёзы. Перед делением у палочки исчезала спора и только после этого палочка начинала делиться.  Деление начиналось с образования поперечной перетяжки и из одной палочки образовывалось две дочерние палочки. Перетяжка образовывалась строго по центру длины палочки, то есть она делила палочку на две равные части. В месте образования перетяжки дочерние палочки могли  располагаться как друг за другом по прямой линии, так и под углом друг к другу.  У молодой палочки появлялась терминально  расположенная спора.

Делящиеся палочки выделяли фермент, расщепляющий молекулы крахмала  до молекул глюкозы. Для своего размножения клостридии  получают  энергию из образовавшейся глюкозы.  С повышением концентрации глюкозы в растворе  всё более проявлялся консервирующий эффект накапливающейся глюкозы и размножение культуры клостридиев замедлялось, вместо деления палочки  удлинялись образуя нити клостридиев. Нити, как правило, сплетались в клубки. 

Прорастание спор происходило в течение одних суток, а размножение клеток, формирование культуры и накопление амилолитических  ферментов  занимало следующие двое суток.

Клостридии  выделяли в окружающую среду излишек амилолитических  ферментов, которых  хватало для осуществления ферментативного гидролиза следующей порции крахмала.

На четвёртый день в образовавшийся раствор глюкозы вносили новую порцию крахмала и заваривали  её при температуре 75оС. Ферменты клостридиев являются термоустойчивыми, поэтому при заваривании второй порции крахмала густого клейстера не образовывалось. По мере остывания, которое занимало около 1 часа, клейстер  разжижался, и при достижении температуры 40оС  происходило полное осахаривание новой порции крахмала. Водный раствор йода окрашивал полученную жидкую патоку  в жёлтый цвет и затем обесцвечивался, а раствор Люголя окрашивал патоку в янтарный светло-желтый цвет.

Выводы. Процесс разжижения и осахаривания крахмального клейстера  тесно связан с циклом развития культуры клостридиев вида Cl. phytofermentans. При созревании спор присходит разжижение клейстера, а при размножении клостридиев  происходит осахаривание крахмала.

Донкова Н.В., Донков С.А.
ГНУ Красноярский НИИЖ СО Россельхозакадемии
г. Красноярск, Россия, e-mail: krasniptig75@bk.ru
 

Источник: BORONA.net



Другие статьи