Ćwiczenie nr 3
Immobilizacja drożdży
Grupa VIII w składzie:
Piotr Zich
Paweł Serniak
Maciej Madej
Monika Majorowska
Agnieszka Jeleń
Aleksandra Gatlik
Agnieszka Kopeć
Wiola Gańczak
Celem ćwiczenia było porównanie aktywności drożdży świeżych i immobilizowanych za pomocą metody pułapkowania w alginanie wapnia poprzez wydzielenia dwutlenku węgla w fermentacji alkoholowej prowadzonej przez 40 minut.
W kolbce o pojemności 100 ml umieszczono 40 ml wody destylowanej, dodano alginianu sodu i wymieszano do całkowitego rozpuszczenia. Do uzyskanego roztworu dodano drożdży piekarskich i mieszano do uzyskania jednorodnej zawiesiny. Z uzyskanej zawiesiny przeniesiono 8 ml do rozdzielacza i wkraplano do 100 ml 2,5% roztworu chlorku wapnia umieszczonego w zlewce o pojemności 250 ml. Immobilizowane drożdże sieciowano w zlewce z roztworem chlorku wapnia przez 15 minut. Po tym czasie odsączono złoże kulkowe na lejku Buchnera i przemyto kilkakrotnie wodą destylowaną.
Przygotowano dwie kolbki fermentacyjne z odprowadzeniem gazu o pojemności 100 ml i umieszczono w nich 2% roztworu sacharozy. Do pierwszej kolby dodano 2 g świeżych drożdży, a do drugiej preparat immobilizowanych drożdzy ( 8 ml zawiesiny) i śledzono postęp reakcji.
a) by uzyskać 2% roztwór sacharozy przygotowano 2 g sacharozy i wsypano do 98 ml wody oraz wymieszano do rozpuszczenia.
b) by uzyskać 2,5 % roztwór chlorku wapnia przygotowano 2,5 g chlorku wapnia i wsypano do 97,5 ml wody oraz wymieszano do rozpuszczenia.
ilość wydzielonego CO2 przez drożdże [ml]: | |
---|---|
czas[min] | świeże |
0 | 4,1 |
5 | 4,5 |
10 | 5,2 |
15 | 6 |
20 | 6,9 |
25 | 7,1 |
30 | 9,7 |
35 | 11,4 |
40 | 13 |
Podczas prowadzenia reakcji zaszły następujące reakcje:
Podczas wykonywania ćwiczenia dodano 8 ml zawiesiny zawierającej drożdże aby porównać ilość wydzielanego dwutlenku węgla przez tą samą masę drożdży. Wcześniej przygotowano 10 g drożdży w 40 ml wody destylowanej i dodano alginianu wapnia. Z prostego obliczenia można policzyć, że jeśli w 40 ml znajduje się 10 g drożdży, to w 8 ml 2 gramy.
Podczas pomiaru drożdży immobilizowanych w ciągu pierwszych pięciu minut da się zauważyć ,że reakcja nie postępuje. Powodem tego jest przystosowanie się drożdży do warunków beztlenowych, i zmianę układów enzymatycznych do hydrolizy i fermentacji.
Drożdże świeże szybciej i z większą wydajnością przeprowadzały proces fermentacji alkoholowej.
Podczas prowadzenia procesu j drożdże immobilizowane wykazywały wolniejszą i mniej wydajną reakcję. Powodem mógła być ograniczona dyfuzja substratu do komórek uwięzionych w kulkach alginianu wapnia oraz kłopoty z mieszaniem całej zawartości kolbek fermentacyjnych przez mieszadło magnetyczne.
Immobilizacja drożdży wpłynęła na aktywność – zmniejszyła wydajność procesu biotransformacji. Zaletą immobilizacji jest zwiększenie gęstości komórek na powierzchni bioreaktora, oraz wygoda w odzyskiwaniu produktu podczas prowadzenia reakcji w bioreaktorze. W przypadku zastosowania tej samej masy drożdży można było się spodziewać takich wyników ze względu na ograniczoną dyfuzję substratu do komórek drożdży.