Сегодня - 21.10.2020

Сибирские ученые улучшили свойства дрожжей с помощью фуллерена

01 июня 2020

Исследователи из Красноярска изучили влияние водорастворимого фуллерена на биологическую активность хлебопекарных дрожжей и показатели качества хлеба. Оказалось, что соединение положительно влияет на процесс брожения теста.

Фуллерены — необычный класс молекул, представляющих собой одну из форм аллотропных модификаций углерода. К этим формам углерода также относятся всем известные алмаз и графит, однако структура атомов углерода алмаза представлена в виде тетраэдра, графит образован в виде шестиугольников из плоских слоев, а фуллерены — это шарообразные молекулы с замкнутой поверхностью. Самый простой из фуллеренов содержит 60 атомов углерода и напоминает по своей структуре футбольный мяч: его поверхность образована чередующимися пяти- и шестиугольниками, причем размер этого «мяча» составляет всего 0,7 нанометра. «Фуллерены имеют одну из самых больших удельных поверхностей среди наночастиц, которая обеспечивает сильное взаимодействие с другими поверхностями углерода за счет дисперсионных сил. Наличие ненасыщенных связей в молекуле позволяет им выступать в качестве доноров и акцепторов, то есть отдавать и присоединять электроны», — рассказывает заведующий лабораторией аналитических методов исследования вещества Института физики им. Л. В. Киренского «ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН» доктор технических наук Григорий Николаевич Чурилов.
 
Водорастворимые фуллерены обладают широким спектром биологической активности. Их можно использовать для создания медицинских и фармакологических препаратов: радиопротекторов, антиоксидантов, противогрибковых, противовирусных и бактериальных агентов. Это позволило ученым предположить, что водорастворимый фуллерен будет взаимодействовать и с микроорганизмами, которые играют главную роль в приготовлении хлеба: дрожжами и молочнокислыми бактериями. В работе принимали участие исследователи из  ИФ ФИЦ КНЦ СО РАН, Сибирского федерального университета и Красноярского государственного аграрного университета.
 
 
«Мы синтезировали и выделили фуллерены, провели процедуру их гидроксилирования путем кипячения в азотной кислоте, чтобы они стали растворимыми в воде. Анализ с помощью методов ИК-спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии подтвердил, что гидроксильные группы образовали с поверхностью фуллерена химическую связь. Многие исследователи изучают водорастворимые фуллерены с точки зрения их токсичности. Мы в своей работе выявили, что токсичность зависит от количества гидроксильных групп, присоединенных к фуллерену. Затем мы передали полученные нетоксичные образцы на кафедру технологии хлебопекарного, кондитерского и макаронного производства КГАУ, где соединение растворяли в воде и добавляли при замесе теста», — говорит Григорий Чурилов.
 
В качестве исходного материала был взят хлеб из пшеничной муки высшего сорта. Опыты с водорастворимым фуллереном проводились в два этапа. На первом этапе исследования показали хорошие результаты, поэтому был проведен второй — с уменьшением количества раствора углерода. В образцах с фуллереном образовалась более объемная пенная шапочка из дрожжей, и процесс активации начался быстрее, чем в контрольном образце. Результаты исследования по выпечке хлеба показали, что заготовки теста и готовый хлеб с увеличением количества фуллерена в образцах становились выше, чем обычно. Что касается внешнего вида: по мере увеличения количества фуллерена цвет хлеба становился более темным, но и запах, и вкус при этом оставались неизменными. «Как установили наши коллеги из Аграрного университета, наилучшими показателями обладал хлеб, в составе которого было 3 % соединения. Почему удачной оказалась именно такая концентрация, еще предстоит установить», — поясняет Григорий Чурилов.
 
Специалисты из Аграрного университета выявили положительный эффект, влияющий на активность дрожжей, молочнокислых бактерий. По словам ученого, исследователи планируют продолжать работы, чтобы выяснить механизм взаимодействия фуллеренов  с дрожжами. «Пока что рано говорить о полезности хлеба с фуллереном. Оценка этого показателя достаточно длительный процесс, который включает в себя взаимодействие разных групп ученых, например биологов и медиков. Вопрос применения обнаруженного свойства в производстве также требует многосторонних исследований специалистов из разных областей знаний», — отметил Григорий Чурилов.
 
Мария Фёдорова
 
Фото из открытых источников
 
Голосов еще нет
Поделись с друзьями: 

Система Orphus