книги из ГПНТБ / Логинова Л.Г. Физиология экспериментально полученных термофильных дрожжей

мальвой для исходной расы. Проведенные исследования в этом направлении представляли значительный интерес.

Как было ранее нами выяснено, при определенных условиях

нении с исходной расой при той же температуре). В результате

Таблица 22

Размножение мезофильных и [термофильных дрожжей (варианта Т2)* на слабоконцентрированном солодовом сусле при температуре 30°

Число вы­ Сухе й вес биомассы

* Вариант Т2 —культура дрожжей Sacch. cerevisiae XII раса после двухлетне­

го культивирования на солодовом сусле 7° Бал. Начальное содержание сахара в сусле 6,72—7,11%.

116

в конце брожения накапливалось значительно больше клеток термофильных дрожжей.

Аналогичные данные были вновь получены в опытах с термо­ фильным вариантом Т2, культивируемым в течение двух лет на

солодовом сусле 7° Бал., а также и с термофильным вариантом Т3, культивируемым в течение восьми лет на концентрирован­ ном солодовом сусле 15—16° Бал. (табл. 22 и 23).

Таблица 23

Размножение мезофильных и термофильных дрожжей (варианта Т8)* на солодовом сусле при температуре 30°

• Вариант Т, — культура дрожжей Sacch. cerevisiae XII раса после восьмилег-

него культивирования на солодовом сусле 16° Бал.

120

Из приведенных данных видно, что в процессе развития при

30° термофильная форма с исключительной быстротой размно­

жается и число клеток в конце брожения значительно больше —

вполтора-два раза, чем у исходной формы (рис. 14, в).

Всоответствии с этим накапливается и большая биомасса. Так, если сухой вес дрожжей исходной расы принять за 100%, то у экспериментально полученной формы (варианта Т3) за этот же промежуток времени накапливается биомассы 108,9— 120,72%. Меньшая разница в числе образовавшихся клеток была отмечена у термофильных дрожжей (варианта Т2). В дан­

ном случае и количество биомассы не увеличилось. Как пока­

зало микроскопирование, клетки неадаптированных, а также

и адаптированных дрожжей находились в хорошем состоянии.

Это подтверждал и подсчет числа ослабленных и мертвых клеток:

процент окрашивающихся метиленовой синью был незначитель­ ным.

Таблица 24

Интенсивность размножения мезофильных и термофильных дрожжей (варианта Т2) при многократных пересевах

на солодовом сусле 7° Бал. при температуре 30°

Способность термофильных дрожжей’быстро размножаться при пониженной температуре (30°) стойко сохраняется на про­ тяжении многократных пересевов (табл. 24).

Размножение термофильных дрожжей на синтетической среде с глюкозой

При сравнительном изучении характера размножения тер­ мофильных дрожжей было целесообразно поставить опыты

121

не только на естественной питательной среде — солодовом сус­ ле, но также и на синтетической среде. Такие опыты были про­ ведены на среде Ридер с 2 и с 10% глюкозы. В качестве естест­ венного источника витаминов, необходимых для размножения дрожжей, добавлялся дрожжевой автолизат в количестве 0,5% (по объему).

Постановка опытов размножения в анаэробных условиях описана в методике работы. Цифровые данные по опытам раз­

Интенсивность размножения мезофильных и термофильных дрожжей (варианта Т8) на синтетической среде с 10% глюкозы

122

Таблица 26

Интенсивность размножения мезофильных и термофильных дрожжей (варианта Т3) на синтетической среде с 2% глюкозы

лось, когда использовался адаптированный к высокой темпе­

ратуре вариант. Так, после двухсуточного культивирования

исходной расы в 1 мл среды находилось в среднем 20,45 млн.

клеток, после культивирования экспериментально полученной

формы — 33,8 млн. в 1 мл среды. При этом у исходной расы дрожжей метиленовой синью окрашивалось в конце брожения 25,39% клеток, у адаптированной к повышенной температуре — всего лишь 3,63%. Это указывает на то, что более жизнеспособ­ ными в данных условиях опыта являются дрожжи, предвари­ тельно приученные к развитию при высокой температуре. Их развитие на синтетической среде с глюкозой и дрожжевым авто­ лизатом проходило с большей скоростью.

При температуре 30° размножение исходной культуры и термофильного варианта проходило с той же закономерностью: термофильный вариант размножался в анаэробных условиях

123

более интенсивно. Аналогичные результаты по размножению

при температуре 40° были получены на синтетической питатель­ ной среде с 2% глюкозы. Однако исходная (мезофильная)

с одинаковой интенсивностью.

Скорость размножения термофильных дрожжей в условиях повышенной аэрации

Постановкой опытов размножения в условиях повышенной

целлюлозоразлагающими бактериями и применяя аэрацию среды, значительно ускорили процесс разложения клетчатки этими бактериями. Работая с группой аэробных термофильных бактерий Вас. diastaticus и Bacillus nov. sp., они достигли зна­ чительного увеличения биомассы этих культур в более аэробных условиях их размножения.

Цель данной работы — выяснить, как будет протекать про­ цесс размножения у термофильных дрожжей при повышенной температуре в условиях интенсивной аэрации среды воздухом.

Средою для культивирования служили солодовое сусло

7° Бал., а также синтетическая среда Ридер с 0,5% автолизата

дрожжей.

Длительность опытов была 20—24 часа. Испытания прово­ дились при различных температурах. Часть опытов ставилась на солодовом сусле с учетом только числа дрожжевых клеток как в начале, так и в конце размножения. В другой части опы­ тов, где развитие дрожжей происходило на синтетической среде с глюкозой, первоначальное количество их вносилось в среду по весу. Прирост биомассы в конце опыта также учиты­ вался весовым способом.

Размножение на синтетической среде с мальтозой в условиях повышенной аэрации

Опыты были проведены на солодовом сусле. Приводятся дан­ ные по интенсивности размножения двух термофильных вариан­

тов дрожжей Т2 и Т3 при оптимальной для них температуре 40° (табл. 27, опыт 1 и 2). Контрольная исходная культура раз­ вивалась при температуре 28—30°.

Процесс размножения у дрожжей при условии интенсивном аэрации среды значительно усиливается, как это видно из при-

124

лагаемого цифрового материала. Однако абсолютное количест­

во дрожжевых клеток у экспериментально полученной формы дрожжей, развивающейся при 40°, остается все же несколько

ниже по сравнению с исходной расой, культивировавшейся при обычной температуре. Так, если количество клеток исход­

ной культуры, развивающейся при 28—30°, принять за 100%,

то количество клеток дрожжей у термофильного варианта рав­ нялось 74,5%.

При этом количество ассимилированного термофильными дрожжами сахара при температуре культивирования 40° ока­ залось значительно выше, чем у исходной расы, развивающей­

ся при обычной температуре. Это свидетельствует о более ин­

обнаруживается по найденному сниженному числу клеток в конце опыта.

125

Значительно меньше накапливается биомассы при повышен­ ной температуре у исходной культуры дрожжей (табл. 27, 28, опыты 4 и 5). Число клеток у исходной расы примерно в два раза меньше, чем у экспериментально полученной формы. Однако количество потребленного сахара довольно одинако­ во как у исходной, так и у термофильной культуры, развиваю­ щейся при повышенной температуре. Это говорит о том, что исходная раса является менее жизнеспособной по сравнению

с адаптированной при развитии ее в условиях повышенной температуры.

При изучении процесса размножения у исходной и экспери­ ментально полученной формы дрожжей при обычной темпера­ туре культивирования (28—30°) интенсивность его оказалась значительно большей у термофильного варианта (см. табл. 28,

опыты 4 и 5).

Поведение термофильной формы дрожжей при выращивании на солодовом сусле, при различных температурах и при интен­ сивной аэрации воздухом, подчиняется, как можно заключить, тем же общебиологическим закономерностям, которые были обнаружены при равных условиях культивирования, но без аэрации.

В условиях интенсивной аэрации среды как при высокой, так и при низкой температуре культивирования размножение

дрожжей значительно усиливается.

Размножение на синтетической среде с глюкозой в условиях повышенной азрации

Аналогичные опыты проводились при разной температуре

также на синтетической среде с глюкозой. В конце размноже­ ния был учтен урожай дрожжей по сухому весу их биомассы.

Термофильный вариант, развиваясь при высокой темпера­ туре на синтетической среде с глюкозой, при достаточном при­ токе кислорода воздуха, интенсивнее накапливал биомассу, чем исходная культура дрожжей при температуре 28—30° (табл. 28, опыты 1 и 2). Об этом можно было судить как по весу биомассы, так и по количеству потребленного сахара. Так, если принять вес биомассы исходной расы за 100%, то вес биомассы термофильных дрожжей в среднем равнялся

107,3%.

Близкие результаты были получены по накоплению био­ массы термофильным вариантом дрожжей в условиях размно­ жения его при пониженной температуре 28—30°, т. е. при оптимальной температуре развития исходной культуры. Ско­ рость потребления сахара при этом также была несколько

выше (см. табл. 28, опыты 4 и 5).

126

Таблица 28

Интенсивность размножения мезофильных и термофильных дрожжей (варианта Т3) на синтетической среде с глюкозой в условиях повышенной аэрации

В опытах, проведенных с исходной культурой дрожжей на синтетической среде с глюкозой, но при повышенной темпера­ туре, количество накопленной биомассы оказалось значитель­

но меньше, чем у термофильного варианта. Однако скорость

потребления сахара у той и другой культуры была почти оди­ накова (см. табл. 28, опыт 6).

Таким образом, адаптированная к повышенной температуре форма, как показывают также и опыты размножения при про­ дувании воздуха, обладает большей резистентностью к повы­ шенной температуре, чем исходная мезофильная раса.

При культивировании дрожжей как на солодовом сусле, так и на синтетической среде с глюкозой при дополнительной аэрации были найдены в основном те же закономерности в по­ ведении экспериментально полученной формы и исходной куль­ туры дрожжей, какие наблюдались в опытах брожения при размножении в более анаэробных условиях. Так, было установ­ лено, что термофильная форма дрожжей при повышенной тем-

127

пературе размножается значительно интенсивней — и на ес­ тественной среде (солодовом сусле) и на синтетической среде — по сравнению с исходной расой при оптимальной для нее тем­ пературе 28—30°. В условиях повышенной температуры раз­ витие исходной расы также происходит, притом интенсивней, чем при температуре 28—30°. Однако, судя по большому числу отмерших и лизирующихся клеток, высокая температура ока­

зывала на эту культуру неблагоприятное действие.

Таким образом, при размножении на среде с глюкозой в условиях повышенной аэрации наблюдались те же явления, какие были отмечены при размножении в более анаэробных условиях при брожении.

Как известно, скорость ассимиляции сахара дрожжами при

высокой температуре подчиняется, подобно многим другим

биологическим реакциям, правилу Вант-Гоффа. При этом ве­

личина (?10 между 29—39° для термофильных дрожжей, разви­ вающихся на среде с мальтозой, равна 1,72. Несколько ниже этот коэффициент для исходных дрожжей (@10 = 1,47). На среде с глюкозой скорость потребления сахара, однако, одина­ кова как у исходной культуры, так и у термофильного варианта.

При значительно пониженной для термофильного варианта температуре культивирования (28—30°) он размножается на естественной питательной среде — солодовом сусле — и на синтетической среде с большей интенсивностью, чем исходная раса.

Из рассмотрения таблиц видно, что в условиях повышенной аэрации как при более высокой температуре (40°), так и при более низкой (28—30°) размножение культур дрожжей значи­ тельно ускоряется.

Скорость брожения

Скорость брожения термофильных дрожжей при температуре 40а

Для сравнительного изучения биохимической активности термофильных дрожжей были проведены опыты брожения на

естественной среде — солодовом сусле — и синтетической среде

при 40°.

Были взяты две культуры термофильных дрожжей: ва­

риант Т2, который в течение двух лет поддерживался на со­

Полученные результаты брожения па солодовом сусле при­

ведены в табл. 29.

128