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

1. Cel ćwiczenia.

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.

2. Wykonanie ćwiczenia

W kolbce o pojemności 100 ml umieszczono 40 ml wody destylowanej, dodano 0,8 g alginianu sodu i wymieszano do całkowitego rozpuszczenia. Do uzyskanego roztworu dodano 10 g 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.

3. Obliczenia

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.

4. Wyniki

5. Wnioski

·         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.