- / -

Τα τελευταία 30 χρόνια η βιοτεχνολογία χρησιμοποιεί υλικά που προέρχονται από ανανεώσιμες και φυσικές πηγές και έχει εφαρμογή στη χημεία τροφίμων. Πολλά πειράματα διεξάγονται με στόχο τη βελτίωση των τεχνικών κυτταρικής ακινητοποίησης. Ο νέος τομέας λέγεται "λευκή βιοτεχνολογία". Εκτός από τη γενικότερη εφαρμογή στη χημεία πιο συγκεκριμένα περιλαμβάνει επίσης καινούριες μεθόδους προκειμένου να αυξηθεί ο ρυθμός αλκοολικής ζύμωσης. Χρησιμοποιούνται κύτταρα, ένζυμα και οργανίδια για την κατάλυση μιας χημικής αντίδρασης με αποτέλεσμα να επιταχύνεται. Στην παρούσα εργασία έγινε μελέτη ζυμώσεων σε χαμηλές θερμοκρασίες ( στους 5°C, 15°C και 25°C. Η πειραματική διαδικασία ήταν μια καινοτόμος και τροποποιημένη μέθοδος σύμφωνα με τη οποία χρησιμοποιήθηκε ένας βιοκαταλύτης. Παρασκευάστηκε από θερμικά ξηραμένα και ακινητοποιημένα κύτταρα Saccharomyces secerevisiae ενός αλκοολανθεκτικού και κρυοανθεκτικού στελέχους ( ΑΧΑΖ-1 ) και απο δυο διαφορετικά υποστρώματα. Η πηγή των φυσικών υλικών ήταν το ξύλο (πριονίδι) και το άμυλο κριθαριού σε σκόνη. Μετά από απολιγνοποίηση το κατεργασμένο πριονίδι (18g) προστέθηκε σε προπαρασκευασμένο υπέρκορο διάλυμα αμύλου και αναμίχθηκε μαζί με ποσότητα μικροοργανισμού (10g) και θρεπτικού υλικού (10mL) στους 40°C. Ύστερα αποθηκεύτηκε στους 15°C. Και οι δυο φορείς είναι πολυμερή γλυκόζης. Τα κύτταρα εγκλωβίστηκαν στο gel πολυμερούς και επίσης ακινητοποιήθηκαν με προσρόφηση στο απολιγνοποιημένο κυτταρινούχο υλικό. Το θρεπτικό υλικό είχε 12% αρχική συγκέντρωση σακχάρων ( γλυκόζης/φρουκτόζης) με αποτέλεσμα η πυκνότητα να είναι 12 °Be. Οι ζυμώσεις πραγματοποιήθηκαν σε οικιακό ψυγείο εκτός από εκείνη που έγινε σε θερμοκρασία δωματίου. Η βιομάζα ακινητοποιημένων κυττάρων εκτιμήθηκε έμμεσα με τη μέθοδο Kjeldahl. Η παρατήρηση της μορφολογίας των κυττάρων έγινε με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης καθώς οδηγεί σε συμπεράσματα για τη βιωσιμότητα. Η κινητική των ζυμώσεων υπο τη επίδραση της θερμοκρασίας υπολογίστηκε μετα από καταγραφή των μετρήσεων που έγιναν με πυκνόμετρο σε τακτά χρονικά διαστήματα. Η παραγωγικότητα αιθανόλης και η συγκέντρωση μεθανόλης που περιέχονταν στα δείγματα προσδιορίστηκαν με αέρια χρωματογραφία (με ανιχνευτή φλόγας , FID). Τέλος, τα πτητικά παραπροιότα συμπεριλαμβάνομένων των ακεταλδεύδη, οξικού αιθυλεστέρα, 1-προπανόλη, ισοβουτανόλη και αμυλικών αλκοόλών προσδιορίστηκαν με την ίδια αναλυτική μέθοδο, όπως αναφέρεται νωρίτερα. / -

Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε εφαρμογή της Στερικής Μονοφασικής Χρωματογραφίας Χρωματογραφίας βαρυτικού Πεδίου (Μ.Χ.Β.Π.), στη μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας και του pH, στην καταλυτική δραστικότητα εμπορικών στελεχών ζύμης Saccharomyces Cerevisiae. Η τεχνική αυτή είναι απλή, αλλά ευρέως διαδεδομένη τα τελευταία χρόνια, κυρίως για τον προσδιορισμό μεγέθους διαφόρων μορίων και σωματιδίων. Σε αντίθεση με την κλασική χρωματογραφία, στην οποία είναι απαραίτητη η ύπαρξη στατικής φάσης για να επιτευχθεί ο διαχωρισμός των σωματιδίων, στην μονοφασική χρωματογραφία ο διαχωρισμός επιτυγχάνεται με την εφαρμογή κάποιου εξωτερικού πεδίου, που στην προκειμένη περίπτωση είναι το βαρυτικό πεδίο. Η τεχνική αυτή έχει μεγάλο εύρος εφαρμογών, όπως στο διαχωρισμό κολλοειδών σωματιδίων, σωματιδίων αμύλου, κυττάρων ζυμών, καθώς και στην ανάλυση ουσιών με περιβαλλοντικό και φαρμακευτικό ενδιαφέρον. Στην κανονική Μ.Χ.Π όσο μεγαλύτερη μάζα έχουν τα σωματίδια, τόσο πιο αργά θα εκλούονται από την στήλη. Μετά όμως από ένα κρίσιμο όριο η ισορροπία αυτή αντιστρέφεται και τα μεγαλύτερα σωματίδια εκλούονται πρώτα. Σε αυτό το σημείο αρχίζει η εφαρμογή της στερικής Μ.Χ.Β.Π. Ανάλογα με το είδος των κυττάρων που θέλουμε να διαχωρίσουμε καθορίζεται και το εξωτερικό πεδίο που θα εφαρμόσουμε. Με αποτέλεσμα να προκύπτουν και τα διαφορετικά ήδη της μονοφασικής χρωματογραφίας. Στην παρούσα εργασία η Μ.Χ.Β.Π χρησιμοποιήθηκε για την μελέτη και τον χαρακτηρισμό κυττάρων ζύμης, αλλά και για τη συγκριτική μελέτη πάνω στον χρόνο ζύμωσης αλλά και τρόπο ανάπτυξης τους σε θρεπτικά διαλύματα διαφορετικών θερμοκρασιών και pH. Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν τα στελέχη Zymaflore F-10 και Zymaflore X-5 της ζύμης Saccharomyces cerevisiae. Οι θερμοκρασίες οι οποίες μελετήθηκαν είναι οι 15οC, 20οC, 25 οC και 30 οC , ενώ οι τιμές pH είναι 3,0 , 4,0 , 5,0 και 6,0. Με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι τα κύτταρα Zymaflore X-5 παρουσιάζουν μικρότερους χρόνους ζύμωσης σε όλες τις τιμές pH και θερμοκρασίας, σε σχέση με τα κύτταρα Zymaflore F-10. Επίσης, βρέθηκε ότι το βέλτιστο pH και για τα δύο στελέχη είναι το pH 5,0, το οποίο είναι και το pH του θρεπτικού, ενώ η βέλτιστη θερμοκρασία ζύμωσης είναι αυτή των 30 οC / In this study the analytical technique of Gravitational Field- Flow Fractionation (Gr-FFF), which is a type of Field Flow Fractionation ( F.F.F. ), was used for the study of the influence of the temperature and pH on the catalytic activity of varying commercial yeast strains of Saccharomyces Cerevisiae. It is a relatively new, simple, low cost and high accuracy technique, which allows the separation of samples according to their size. The F.F.F. technique has been applied for the separation and characterization of colloids, such as yeast cells, proteins, starch granules, polymers, etc. In F.F.F. the separation take place by applying an external field. According to the type of external field which is used for the separation, the different types of the F.F.F. are result. The Gg.F.F.F. separates the particles based on their mass. When the separation takes part in particles of the same chemical composition, which have the same density, the separation is based to their size. In normal F.F.F. the bigger particles take more time to elute, although under a critical size the separation overbalanced and bigger particles do not react to the external force, so they eluted first from the column. This type of F.F.F. is called steric F.F.F, and is the type of FFF we used in the present study The aim of this study was the separation, categorize and the distinction of the phases of yeast cells, during the alcoholic fermentation at different pH and temperature values. The yeast we study, were the Zymaflore F-10 and Zymaflore X-5, two different parts of Saccharomyces Cerevisiae yeast. The pH scale was 3,0 , 4,0, 5,0 and 6,0 and the temperatures were 15οC, 20οC, 25 οC and 30 οC. From the experimental results we concluded that Zymaflore X-5 cells, have the ability to complete the fermentation process, in smaller time periods at all pH and temperature values compared with Zymaflore F-10 cells. Also, we concluded that the optimum pH value for both strains is pH 5,0 , which is the pH of the medium, while the optimum fermentation temperature is 30 ° C