Ultradźwięki - narzędzie do inaktywacji komórek drożdży oraz izolacji białek wewnątrzkomórkowych

• Autorzy: Agata Kapturowska , Izabela Stolarzewicz , Izabela Chmielewska , Ewa Białecka-Florjańczyk

Warianty tytułu

Ultrasounds - A Tool to Inactivate Yeast and to Extract Intracellular Protein

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Techniki ultradźwiękowe są od dawna stosowane w przemyśle spożywczym, przede wszystkim w procesach przetwarzania i utrwalania żywności. Celem pracy była ocena sonifikacji jako alternatywnej metody inaktywacji komórek drożdży. Dodatkowo rozważono zastosowanie sonifikacji do pozyskiwania roztworu białek wewnątrzkomórkowych. Komórki szczepu drożdży Saccharomyces cerevisiae 2200 oraz komórki świeżych drożdży piekarskich poddawano sonifikacji w głowicowym homogenizatorze ultradźwiękowym o częstotliwości 20 kHz. Zaobserwowano istotny wpływ czasu, cyklu pracy oraz mocy fali akustycznej na inaktywację komórek oraz stopień izolacji białek, które wydzielono z wydajnością 60 % ze szczepu drożdży S. cerevisiae 2200 i 43 % ze świeżych drożdży piekarskich. Dezintegracja struktury komórkowej drożdży za pomocą ultradźwięków może być dobrą laboratoryjną metodą permeabilizacji ściany komórkowej oraz izolacji białek. Liczba żywych komórek po procesie sonifikacji zmniejszyła się 100 do 1000-krotnie w porównaniu z początkową liczbą jtk/cm³, przy czym efekt ten może zostać zwielokrotniony przez połączenie działania ultradźwięków z czynnikiem termicznym. (abstrakt oryginalny)

EN

Sonication technique has been commonly used in food industry, first of all in food preservation and food processing. The objective of this study was to assess the sonication as an alternative method to inactivate yeast cells. Additionally, it was considered whether or not the sonication could be used to obtain intracellular protein solution. Cells of Saccharomyces cerevisiae 2200 strain and a raw yeast biomass were sonicated in a 20 kHz horn-type sonicator. It was found that the time, duty cycle, and power of ultrasounds significantly impacted the cell inactivation and the protein extraction degree. The efficiency of extracting proteins from the cultured S. cerevisiae 2200 yeast strain amounted to 60 %, and from the raw baker's yeast to 43 %. The disruption of yeast cells by ultrasounds can be a good laboratory technique used to permeabilize cell wall and to extract intracellular proteins. After sonication, the count of live yeast cells decreased by 100 to 1000 times compared to their initial count expressed as cfu/cm³; this effect can be intensified by combing the activity of ultrasounds with a thermal factor. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Technologia produkcji żywności; Biotechnologia; Przemysł spożywczy

EN

Food production technology; Biotechnology; Food industry

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 18 (2011)
• Numer: nr 4 (77)
• Strony: 160--171

Twórcy

autor

Agata Kapturowska

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Izabela Stolarzewicz

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Izabela Chmielewska

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Ewa Białecka-Florjańczyk

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Bibliografia

• [1] Apar D. K., Özbek B.: Protein Releasing Kinetics of Bakers' Yeast Cells by Ultrasound. Chem. Biochem. Eng. Q., 2008, 22 (1), 113-118.
• [2] Borthwick K.A.J., Coakley W.T., McDonnell M.B., Nowotny H., Benes E., Groschl M.: Development of a novel compact sonicator for cell disruption. J. Microbiol. Meth., 2005, 60, 207-216.
• [3] Bury D., Jelen P., Kalab M.: Disruption of Latobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus 11842 cells for lactose hydrolysis in dairy products: a comparison of sonication, high-pressure homogenization and bead milling. Int. Food Sci. Emerg. Technol., 2001, 2, 23-29.
• [4] Ciccolini L., Taillandier P., Wilhem A. M., Delmas H., Strehaiano P.: Low frequency thermo-ultrasonification of Saccharomyces cerevisiae: effect of temperature and of ultrasonic power. Chem. Engin. J., 1997, 65, 145-149.
• [5] Dolatowski Z. J. Stadnik J., Stasiak D.: Applications of ultrasound in food technology. Acta Sci. Pol. Technol. Aliment., 2007, 6 (3), 89-99.
• [6] Drakopolou S., Terzakis S., Fountoulakis M. S., Mantzavinos D., Manios T.: Ultrasound-induced inactivation of gram-negative and gram-positive bacteria in secondary treated municipal wastewater. Ultra. Sonochem., 2009, 16, 629-634.
• [7] Guerrero S., Lopez-Malo A., Alzamora S. M.: Effect of ultrasound on the survival of Saccharomyces cerevisiae: influence of temperature, pH and amplitude. Int. Food Sci. Emerg. Technol., 2001, 2, 31-39.
• [8] Iida Y., Tuziuti T., Yasui K., Towata A.: Protein release from yeast cell as an evaluation metod of physical effects in ultrasonic field. Ultra. Sonochem., 2008, 15, 995-1000.
• [9] Jiranek V., Grbin P., Yap A., Barnes M., Bates D.: High power ultrasonics as a novel tool offering new opportunities for managing wine microbiology. Biotechnol. Lett., 2008, 30 (1), 1-6.
• [10] Tsukamoto I., Yim B., Stavarache C.E., Furuta M., Hashiba K., Maeda Y.: Inactivation of Saccharomyces cerevisiae by ultrasonic irradiation. Ultra. Sonochem., 2004, 11, 61-65.
• [11] Kaczmarski Ł., Lewicki P.: Zastosowanie technik ultradźwiękowych w przetwarzaniu żywności. Przem. Spoż., 2005, 9 (59), 34-36.
• [12] Knorr D., Zenker M., Heinz V., Lee D.: Applications and potential of ultrasonics in food processing. Trends Food Sci. Tech., 2004, 15, 261-266.
• [13] Krzyczkowska J., Białecka-Florjańczyk E., Stolarzewicz I.: Biotechnologiczne metody otrzymywania substancji zapachowych. Żywność. Nauka. Technologia. Jakoœæ. 2009, 3 (64), 5-18.
• [14] Mason T. J.: Sonochemistry and sonoprocessing: the link, the trends and (probably) the future. Ultra. Sonochem., 2003, 10, 175-179.
• [15] Oyane I., Takeda T., Oda Y., Sakata T., Furuta M., Okitsu K., Maeda Y., Nishimura R.: Comparison between the effects of ultrasound and γ-rays on the inactivation of Saccharomyces cerevisiae: Analyses of cell membrane permeability and DNA Or RNA synthesis by flow cytometry. Ultra. Sonochem., 2009, 16, 532-536.
• [16] Piyasena P., Mohareb E., McKellar R.C.: Inactivation of microbes using ultrasound: a review. Int. J. Food Microbiol., 2003, 87, 207-216.
• [17] Szewczyk K.W.: Technologia biochemiczna. Oficyna Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003.
• [18] Toczko M., Grzelińska A.: Materiały do ćwiczeń z biochemii. Wyd. SGGW, Warszawa 2001.
• [19] Wu J.: Shear stress in cells generated by ultrasound. Prog. Biophys. Mol. Biol., 2007, 93, 363-373.
• [20] Vilkhu K., Mawson R., Simons L., Bates D.: Applications and opportunities for ultrasound assisted extraction in the food industry - A review. Int. Food Sci. Emerg. Technol., 2008, 9, 161-169.