Παραγωγή Β-Γλυκανών Από Ζυμομύκητες Υποπροϊόντων Οινοποιίας

Abstract

Στην παρούσα διατριβή έγινε για πρώτη φορά απομόνωση και παραγωγή β-γλυκανών από μια νέα και ανεξερεύνητη πηγή, τα κυτταρικά τοιχώματα των ζυμομυκήτων των υποπροϊόντων οινοποιίας (οινολάσπες), με μια ‘πράσινη’ τεχνολογία η οποία: 1) είναι κατάλληλη για βιομηχανική παραγωγή β-γλυκάνης από τα υποπροϊόντα οινοποιίας,2) μπορεί να διαχειριστεί τις τεράστιες ποσότητες των παραγόμενων υποπροϊόντων στις δεξαμενές ζύμωσης των οινοποιητικών μονάδων χωρίς παράλληλα να δημιουργεί νέους ρύπους αλλά αντίθετα, οι παραγόμενοι ρύποι να μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν ή να χρησιμοποιηθούν για την ανάκτηση επιπλέον προϊόντων, 3) παράγει ένα προϊόν προστιθέμενης αξίας το οποίο προορίζεται για ενσωμάτωση σε λειτουργικά τρόφιμα και φάρμακα και 4) είναι σε μεγάλο βαθμό αειφορική με μια οικολογική κατεύθυνση προς την προστασία του περιβάλλοντος μέσω της αξιοποίησης ενός βιομηχανικού αποβλήτου.Στο πρώτο μέρος της διατριβής αυτής έγινε μια τεχνική αξιολόγηση διαφόρωνμεθοδολογιών απομόνωσης και παραλαβής β-γλυκανών από ζυμομύκητες. Οι μέθοδοι αξιολογήθηκαν ως προς τα απαιτούμενα βήματα παραγωγής και τις βέλτιστες συνθήκες τους, τον απαιτούμενο χρόνο, τον απαιτούμενο υλικοτεχνικό εξοπλισμό, τον τρόπο ξήρανσης του τελικού προϊόντος, τη διαλυτότητά του ή μη στο νερό, την απόδοση και καθαρότητα της παραγόμενης β-γλυκάνης, τον τρόπο προσδιορισμού της, τις συνθήκες ανάπτυξης των ζυμών καθώς και την παραγωγή άλλων προϊόντων κατά τη διαδικασία παραγωγής της β-γλυκάνης. Ο σκοπός της αξιολόγησης ήταν να διαφωτιστεί το τοπίο σχετικά με το ποια μέθοδος ταιριάζει για εργαστηριακή και ποια για βιομηχανική παραγωγή β-γλυκάνης, μιας και για την απομόνωση της υπάρχει πληθώρα τεχνολογιών όμως με συγκεχυμένες τεχνικές πληροφορίες. Η αξιολόγηση έδειξε πως η Μέθοδος 2 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για το σκοπό της διατριβής αυτής.Στο επόμενο μέρος, καταρτίστηκαν τρία πρωτοκόλλα παραγωγής βασισμένα στις αξιολογούμενες μεθόδους, τα οποία δοκιμάστηκαν στο εργαστήριο. Το πρωτόκολλο 3, το οποίο βασίστηκε στην αξιολογούμενη Μέθοδο 2, έδωσε τα καλύτερα αποτελέσματα σε καθαρότητα και απόδοση παραγόμενου προϊόντος (καθαρότητα 64.56 ± 1.25 % σε β-γλυκάνη στην τελική ξηρή σκόνη από κυτταρικό υλικό ζυμομυκήτων και απόδοση σε β-γλυκάνη 10.01 ± 0.42 %. Στη συνέχεια, το πρωτόκολλο 3 βελτιστοποιήθηκε ως προς τα βήματα παραγωγής της β-γλυκάνης: 1. Την αυτόλυση των κυττάρων και 2. Την απομόνωση της β-γλυκάνης με τη χρήση ζεστού NaOH. Η βελτιστοποίηση έγινε γιατί από τη διεθνή βιβλιογραφία, η μέθοδος αυτή δεν έχει βελτιστοποιηθεί σε όλα της τα βήματα. Με τις βέλτιστες συνθήκες απομόνωσης, η παραγόμενη β-γλυκάνη είχε καθαρότητα 70.8 ±1.44 % και απόδοση 12.56 ± 0.24 %.Στην επόμενη ενότητα, η μέθοδος αυτή χρησιμοποιήθηκε για την απομόνωση β γλυκάνης από ζυμομύκητες υποπροϊόντων οινοποιίας και πιο συγκεκριμένα από ερυθρές και λευκές οινολάσπες. Με τις βέλτιστες συνθήκες απομόνωσης, η παραγόμενη β-γλυκάνη είχε μέγιστη καθαρότητα 32.95 ± 0.30 %, 43.37 ± 0.65 % και απόδοση 2.45 ± 0.03 και 11.21 ± 0.17 % για τις ερυθρές και λευκές οινολάσπες αντίστοιχα ενώ για την παραλαβή της μέγιστης καθαρότητας σε β-γλυκάνη, η απομόνωσή της θα πρέπει να γίνεται αμέσως μετά το τέλος της αλκοολικής ζύμωσης.Στην τελευταία ενότητα, έγινε μελέτη σε συνθετικό μέσο ανάπτυξης, της παραγωγής της β-γλυκάνης στο κυτταρικό τοίχωμα του ζυμομύκητα οινοποιίας S. cerevisiaeκατά τη διάρκεια της αλκοολικής ζύμωσης, υπό την επίδραση διαφορετικών συγκεντρώσεων γλυκόζης και του προεγκλιματισμού των κυττάρων πριν το εμβολιασμό σε υπεροσμωτικό ή όχι περιβάλλον με τη χρήση NaCl. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η β-γλυκάνη αυξάνει κατά την εκθετική φάση ανάπτυξης του ζυμομύκητα και στο τέλος της εκθετικής φάσης φθάνει σε ένα μέγιστο ενώ αρχίζει να μειώνεται κατά τη φάση θανάτου και λύσης του κυττάρου. Η ενότητα αυτή επιβεβαίωσε τα αποτελέσματα της προηγούμενης ενότητας σχετικά με το βέλτιστο χρόνο συγκομιδής της οινολάσπης και της επεξεργασίας της για την παραγωγή βγλυκάνης.