Розробка способу екстракції водорозчинних компонентів із клітин дріжджів на основі СО₂ екстракції

Abstract

У дипломній роботі досліджено ефективність триетапної технології вилучення водорозчинних біологічно активних компонентів із клітин дріжджів Saccharomyces cerevisiae шляхом суперкритичної СО₂-екстракції з подальшим ферментативним автолізом та автоклавуванням. Обґрунтовано переваги застосування надкритичного діоксиду вуглецю як екологічно безпечного розчинника, що дозволяє здійснювати екстракцію без пошкодження термолабільних сполук. Робота містить порівняльний аналіз традиційних (водна, органічна, ультразвукова, ферментативна) та сучасних методів екстракції, охоплює фізико-хімічні засади процесу, включно з характеристиками надкритичного СО₂, механізмами масопереносу та впливом технологічних параметрів (тиск, температура, час, швидкість потоку, ко-розчинники) на ефективність процесу. У теоретичній частині досліджено біохімічні властивості, локалізацію та функціональну значущість водорозчинних компонентів клітин дріжджів (амінокислоти, нуклеотиди, β-глюкани, пептиди, вітаміни групи B тощо). Проведено спектрофотометричний аналіз зразків після кожного етапу, що дозволило встановити приріст вмісту біоактивних речовин та зниження співвідношення 220/260 нм, характерне для вивільнення нуклеїнових кислот. Окрему увагу приділено актуальним науковим прогалинам щодо вилучення гідрофільних сполук із дріжджової біомаси методом СО₂-екстракції. Запропоновано рекомендації щодо подальших досліджень, включно з оптимізацією фазової поведінки, впровадженням in-line моніторингу та математичного моделювання процесу.This thesis investigates the efficiency of a three-stage process for the extraction of water-soluble bioactive components from Saccharomyces cerevisiae yeast cells using supercritical CO₂ extraction followed by enzymatic autolysis and autoclaving. The advantages of using supercritical carbon dioxide as an environmentally friendly solvent are justified, as it enables the extraction of thermolabile compounds while preserving their biological activity. The paper provides a comparative analysis of conventional (aqueous, organic, ultrasonic, enzymatic) and modern extraction methods, outlining the physicochemical principles of the process, properties of supercritical CO₂, mass transfer mechanisms, and the impact of technological parameters (pressure, temperature, time, flow rate, and co-solvents) on extraction efficiency. The theoretical section explores the biochemical properties, intracellular localization, and functional significance of water-soluble yeast cell components (amino acids, nucleotides, β-glucans, peptides, and B-group vitamins). Spectrophotometric analysis of samples from each extraction stage revealed increased concentrations of bioactive compounds and a progressive decrease in the 220/260 nm absorption ratio, indicating nucleic acid release. Particular attention is given to current research gaps in the use of supercritical CO₂ for hydrophilic compound extraction from yeast biomass. The study proposes directions for further research, including optimization of phase behavior, implementation of in-line analytical monitoring, and process modeling.