Διπλωματική εργασία «Μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας και του ph στην καταλυτική δραστικότητα εμπορικών στελεχών ζύμης Saccharomyces cerevisiae» Πολίτη Β. Αικατερίνη ΣΜΗΜΑ ΦΗΜΕΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΨΝ Επιβλέπων καθηγητής: Γεώργιος Καραϊσκάκης Πάτρα, Υεβρουάριος 2012 1
DIPLOMA DISSERTATION "Influence of temperature and ph on the catalytic activity of commercial yeast Strains Saccharomyces cerevisiae» POLITI B. EKATERINI CHEMISTRY DEPARTMENT UNIVERSITY OF PATRA Supervisor: George Karaiskakis Patra, February 2012 2
ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΑ ΠΔΡΗΛΖΦΖ...(7-8) ABSTRACT (9) Η. ΘΔΧΡΖΣΗΚΟ ΜΔΡΟ 1.Αθημμθζηή γφιςζδ o 1.1.Δζζαβςβή ζηδκ πμνεία ιεηααμθζζιμφ ηδξ βθοηυγδξ..(13-16) o 1.2. Αθημμθζηή γφιςζδ 1.2.1.Δζζαβςβή..(17) 1.2.2. Μέηνδζδ αθημμθζηχκ ααειχκ (18) 1.2.3. Παναπνμσυκηα ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ...(19-20) 1.2.4. Ακαζημθείξ ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ.(21) o 1.3.Εφιεξ 1.3.1. Δζζαβςβή... (22-23) 1.3.2.Βζμθμβζηυξ ηφηθμξ ηςκ γοιχκ...... (24-25) 1.3.3.Πανάβμκηεξ πμο επδνεάγμοκ ηδκ ακάπηολδ ηςκ γοιχκ....(25) 2. Υνςιαημβναθία o 2.1.Δζζαβςβή ζηδκ πνςιαημβναθία (26) o 2.2. Μμκμθαζζηή πνςιαημβναθία πεδίμο 2.2.1. Δζζαβςβή ζηδκ ιμκμθαζζηή πνςιαημβναθία πεδίμο (Μ.Υ.Π.).(27) 2.2.2. Βαζζηέξ ανπέξ ηδξ ιμκμθαζζηήξ πνςιαημβναθίαξ πεδίμο....(28-30) 2.2.3. Έηθναζδ ημο θυβμο ζοβηνάηδζδξ ηδξ ιμκμθαζζηήξ πνςιαημβναθίαξ πεδίμο.(31) 2.2.4. Τπμηεπκζηέξ ηδξ ιμκμθαζζηήξ πνςιαημβναθίαξ πεδίμο. 2.2.4.1. Δζζαβςβή ζηδκ ιμκμθαζζηή πνςιαημβναθία θοβμηεκηνζημφ πεδίμο (32-33) 2.2.4.2. Μαεδιαηζηή ακάθοζδ ηδξ ιμκμθαζζηήξ πνςιαημβναθίαξ θοβμηεκηνζημφ πεδίμο...(34-35) 3
ΗΗ. ΚΟΠΟ ΣΖ ΠΑΡΟΤΑ ΜΔΛΔΣΖ ΗΗI. ΠΔΗΡΑΜΑΣΗΚΟ ΜΔΡΟ 3. Απαναίηδηεξ δζενβαζίεξ πνμεημζιαζίαξ ηδξ πεζναιαηζηήξ δζαδζηαζίαξ ηαζ πενζβναθή ηςκ ιζηνμμνβακζζιχκ ηαεχξ ηαζ ηδξ ακαθοηζηήξ ζηήθδξ πμο πνδζζιμπμζήεδηε o 3.1. Πενζβναθή γφιδξ Zymaflore F(10)..(39) o 3.2. Πενζβναθή γφιδξ Εymaflore Υ(5)...(40) o 3.3. Θνεπηζηυ οπυζηνςια...(41) o 3.4. Ακάθοζδ ηδξ δζαδζηαζίαξ παναζηεοήξ ηδξ ηαθθζένβεζαξ...(42) o 3.5. Γζαδζηαζία παναζηεοήξ θένμκημξ δζαθφηδ..(42) o 3.6. Πενζβναθή ηδξ πεζναιαηζηήξ δζάηαλδξ. (43) o 3.7. Μέηνδζδ ηδξ νμήξ ημο θένμκημξ δζαθφηδ...(44) o 3.8 Πανμοζίαζδ ηδξ δζαδζηαζίαξ ιέηνδζδξ ηδξ πενζεηηζηυηδηαξ ημο δείβιαημξ ζε ζάηπανα.(46) o 3.9. Γζενβαζία εζζυδμο ημο δείβιαημξ ζηδκ ακαθοηζηή ζηήθδ, θήρδ ημο πνςιαημβναθήιαημξ ηαζ ακάθοζδ αοημφ.(47) o 3.10 Πμνεία πεζναιάηςκ...(47) ΗV. ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΑ - ΤΠΟΛΟΓΗΜΟΗ 4.Πανμοζίαζδ ηςκ πεζναιαηζηχκ απμηεθεζιάηςκ ηαζ επελενβαζία αοηχκ o 4.1. Πανμοζίαζδ ηςκ πεζναιαηζηχκ ιεηνήζεςκ ηδξ πμνείαξ ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ ζε δζαθμνεηζηέξ εενιμηναζίεξ ηαζ δζαθμνεηζηά ph, πανμοζία ηοηηάνςκ Saccharomyces cerevisiae Zymaflore F-10 ηαζ Εymaflore Υ-5...(49-52) o 4.2.Πανμοζίαζδ ηςκ απμηεθεζιάηςκ πμο εθήθεδζακ ηαηά ηδκ δζάνηεζα αθημμθζηχκ γοιχζεςκ πμο πναβιαημπμζήεδηακ ιε γφιεξ Εymaflore F-10 ηαζ Zymaflore X-5 ζε εενιμηναζία 30 o C ηαζ ζε ph 3,0 4,0 5,0 ηαζ 6,0........(53-66) o 4.3.Πανμοζίαζδ ηςκ απμηεθεζιάηςκ πμο εθήθεδζακ ηαηά ηδκ δζάνηεζα αθημμθζηχκ γοιχζεςκ πμο πναβιαημπμζήεδηακ ιε γφιεξ Εymaflore F-10 ηαζ Zymaflore X-5 ζε εενιμηναζία 25 o C ηαζ ζε ph 5,0 ηαζ 6,0.... (67-73) 4
o 4.4. Πανμοζίαζδ ηςκ απμηεθεζιάηςκ πμο εθήθεδζακ ηαηά ηδκ δζάνηεζα αθημμθζηχκ γοιχζεςκ πμο πναβιαημπμζήεδηακ ιε γφιεξ Εymaflore F-10 ηαζ Zymaflore X-5 ζε εενιμηναζία 20 o C ηαζ ζε ph 5,0 ηαζ 6,0.... (74-80) o 4.5. Πανμοζίαζδ ηςκ απμηεθεζιάηςκ πμο εθήθεδζακ ηαηά ηδκ δζάνηεζα αθημμθζηχκ γοιχζεςκ πμο πναβιαημπμζήεδηακ ιε γφιεξ Εymaflore F-10 ηαζ Zymaflore X-5 ζε εενιμηναζία 15 o C ηαζ ζε ph 4,0 5,0 ηαζ 6,0......(83-92) o 4.6. Πανμοζίαζδ ηςκ πνυκςκ ειθάκζζδξ ηάεε θάζδξ ακάπηολδξ, ιε αάζδ ηδξ ημνοθέξ έηθμοζδξ πμο εθήθεδζακ ιε ηδκ πνήζδ ηδξ ιμκμθαζζηήξ πνςιαημβναθίαξ αανοηζημφ πεδίμο..(92-94) V. ΓΔΝΗΚΑ ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ 5. φβηνζζδ πνυκςκ γοιχζεςξ βζα ηα δφμ οπυ ιεθέηδ ζηεθέπδ ηδξ γφιδξ Saccharomyces cerevisiae...(96-97) 6. Παναηδνήζεζξ υζμκ αθμνά ημ εεςνδηζηυ ηαζ ημ πεζναιαηζηυ ιένμξ ηδξ πεζναιαηζηήξ δζαδζηαζίαξ.....(97-98) VI. ΛΔΞΔΗ ΚΛΔΗΓΗΑ.(100) ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ (101-102) 5
ΠΕΡΙΛΗΧΗ 6
ηδκ πανμφζα δζπθςιαηζηή ενβαζία έβζκε εθανιμβή ηδξ ηενζηήξ Μμκμθαζζηήξ Υνςιαημβναθίαξ Υνςιαημβναθίαξ αανοηζημφ Πεδίμο (Μ.Υ.Β.Π.), ζηδ ιεθέηδ ηδξ επίδναζδξ ηδξ εενιμηναζίαξ ηαζ ημο ph, ζηδκ ηαηαθοηζηή δναζηζηυηδηα ειπμνζηχκ ζηεθεπχκ γφιδξ Saccharomyces Cerevisiae. Ζ ηεπκζηή αοηή είκαζ απθή, αθθά εονέςξ δζαδεδμιέκδ ηα ηεθεοηαία πνυκζα, ηονίςξ βζα ημκ πνμζδζμνζζιυ ιεβέεμοξ δζαθυνςκ ιμνίςκ ηαζ ζςιαηζδίςκ. ε ακηίεεζδ ιε ηδκ ηθαζζηή πνςιαημβναθία, ζηδκ μπμία είκαζ απαναίηδηδ δ φπανλδ ζηαηζηήξ θάζδξ βζα κα επζηεοπεεί μ δζαπςνζζιυξ ηςκ ζςιαηζδίςκ, ζηδκ ιμκμθαζζηή πνςιαημβναθία μ δζαπςνζζιυξ επζηοβπάκεηαζ ιε ηδκ εθανιμβή ηάπμζμο ελςηενζημφ πεδίμο, πμο ζηδκ πνμηεζιέκδ πενίπηςζδ είκαζ ημ αανοηζηυ πεδίμ. Ζ ηεπκζηή αοηή έπεζ ιεβάθμ εφνμξ εθανιμβχκ, υπςξ ζημ δζαπςνζζιυ ημθθμεζδχκ ζςιαηζδίςκ, ζςιαηζδίςκ αιφθμο, ηοηηάνςκ γοιχκ, ηαεχξ ηαζ ζηδκ ακάθοζδ μοζζχκ ιε πενζααθθμκηζηυ ηαζ θανιαηεοηζηυ εκδζαθένμκ. ηδκ ηακμκζηή Μ.Υ.Π υζμ ιεβαθφηενδ ιάγα έπμοκ ηα ζςιαηίδζα, ηυζμ πζμ ανβά εα εηθμφμκηαζ απυ ηδκ ζηήθδ. Μεηά υιςξ απυ έκα ηνίζζιμ υνζμ δ ζζμννμπία αοηή ακηζζηνέθεηαζ ηαζ ηα ιεβαθφηενα ζςιαηίδζα εηθμφμκηαζ πνχηα. ε αοηυ ημ ζδιείμ ανπίγεζ δ εθανιμβή ηδξ ζηενζηήξ Μ.Υ.Β.Π. Ακάθμβα ιε ημ είδμξ ηςκ ηοηηάνςκ πμο εέθμοιε κα δζαπςνίζμοιε ηαεμνίγεηαζ ηαζ ημ ελςηενζηυ πεδίμ πμο εα εθανιυζμοιε. Με απμηέθεζια κα πνμηφπημοκ ηαζ ηα δζαθμνεηζηά ήδδ ηδξ ιμκμθαζζηήξ πνςιαημβναθίαξ. ηδκ πανμφζα ενβαζία δ Μ.Υ.Β.Π πνδζζιμπμζήεδηε βζα ηδκ ιεθέηδ ηαζ ημκ παναηηδνζζιυ ηοηηάνςκ γφιδξ, αθθά ηαζ βζα ηδ ζοβηνζηζηή ιεθέηδ πάκς ζημκ πνυκμ γφιςζδξ αθθά ηαζ ηνυπμ ακάπηολδξ ημοξ ζε ενεπηζηά δζαθφιαηα δζαθμνεηζηχκ εενιμηναζζχκ ηαζ ph. ηδκ πανμφζα ενβαζία πνδζζιμπμζήεδηακ ηα ζηεθέπδ Zymaflore F-10 ηαζ Zymaflore X-5 ηδξ γφιδξ Saccharomyces cerevisiae. Οζ εενιμηναζίεξ μζ μπμίεξ ιεθεηήεδηακ είκαζ μζ 15 μ C, 20 μ C, 25 μ C ηαζ 30 μ C, εκχ μζ ηζιέξ ph είκαζ 3,0, 4,0, 5,0 ηαζ 6,0. Με αάζδ ηα πεζναιαηζηά απμηεθέζιαηα ηαηαθήλαιε ζημ ζοιπέναζια υηζ ηα ηφηηανα Zymaflore X-5 πανμοζζάγμοκ ιζηνυηενμοξ πνυκμοξ γφιςζδξ ζε υθεξ ηζξ ηζιέξ ph ηαζ εενιμηναζίαξ, ζε ζπέζδ ιε ηα ηφηηανα Zymaflore F-10. Δπίζδξ, ανέεδηε υηζ ημ αέθηζζημ ph ηαζ βζα ηα δφμ ζηεθέπδ είκαζ ημ ph 5,0, ημ μπμίμ είκαζ ηαζ ημ ph ημο ενεπηζημφ, εκχ δ αέθηζζηδ εενιμηναζία γφιςζδξ είκαζ αοηή ηςκ 30 μ C 7
Λέμεηο Κιεηδηά: Αθημμθζηή γφιςζδ Αθημμθζημί ααειμί Μμκμθαζζηή πνςιαημβναθία αανοηζημφ πεδίμο Πανααμθζηυ ιέηςπμ νμήξ ηαηζηή ηαηάζηαζδ αηπανμιφηδηαξ Κφηθμξ γςήξ γοιχκ Τπενμζιςηζηυ ζμη 8
ABSTRACT 9
In this study the analytical technique of Gravitational Field- Flow Fractionation (Gr-FFF), which is a type of Field Flow Fractionation ( F.F.F. ), was used for the study of the influence of the temperature and ph on the catalytic activity of varying commercial yeast strains of Saccharomyces Cerevisiae. It is a relatively new, simple, low cost and high accuracy technique, which allows the separation of samples according to their size. The F.F.F. technique has been applied for the separation and characterization of colloids, such as yeast cells, proteins, starch granules, polymers, etc. In F.F.F. the separation take place by applying an external field. According to the type of external field which is used for the separation, the different types of the F.F.F. are result. The Gg.F.F.F. separates the particles based on their mass. When the separation takes part in particles of the same chemical composition, which have the same density, the separation is based to their size. In normal F.F.F. the bigger particles take more time to elute, although under a critical size the separation overbalanced and bigger particles do not react to the external force, so they eluted first from the column. This type of F.F.F. is called steric F.F.F, and is the type of FFF we used in the present study The aim of this study was the separation, categorize and the distinction of the phases of yeast cells, during the alcoholic fermentation at different ph and temperature values. The yeast we study, were the Zymaflore F-10 and Zymaflore X-5, two different parts of Saccharomyces Cerevisiae yeast. The ph scale was 3,0, 4,0, 5,0 and 6,0 and the temperatures were 15 μ C, 20 μ C, 25 μ C and 30 μ C. From the experimental results we concluded that Zymaflore X-5 cells, have the ability to complete the fermentation process, in smaller time periods at all ph and temperature values compared with Zymaflore F-10 cells. Also, we concluded that the optimum ph value for both strains is ph 5,0, which is the ph of the medium, while the optimum fermentation temperature is 30 C Key Words Alcoholic fermentation Alcohol degree- Baume Gravitation Field Flow Fractionation Parabolic front flow Static face Saccharomyces cerevisiae Yeast metabolic cycle Hyperosmolar sock 10
Ι ΘΕΨΡΗΣΙΚΟ ΜΕΡΟ 11
1.Αιθννιηθή δύκσζε 1.1.Δηζαγσγή ζηελ πνξεία κεηαβνιηζκνύ ηεο γιπθόδεο Εφιςζδ παναηηδνίγεηαζ ηάεε ιεηααμθζηή δζενβαζία ιεηαζπδιαηζζιμφ μνβακζηχκ μοζζχκ ζε απθμφζηενεξ ιε ηαοηυπνμκδ παναβςβή εκένβεζαξ. Ζ γφιςζδ ιπμνεί κα θάαεζ πχνα είηε πανμοζία είηε ηαζ απμοζία O 2. Ζ αθημμθζηή γφιςζδ ακήηεζ ζηδκ ηαηδβμνία ηςκ ακαενυαζςκ γοιχζεςκ. Με ημ πέναζια ημο πνυκμο ηαζ ηαεχξ δ πδιεία αθθά ηαζ δ ιζηνμαζμθμβία ακαπηφζζμκηακ, πνμηάεδηακ δφμ εεςνίεξ βζα ηδκ ελήβδζδ ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ. Ζ πνχηδ ήηακ δ ιδπακζζηζηή εεςνία ηςκ γοιχζεςκ, πμο ακαπηφπεδηε απυ ημκ Justus von Liebig, αθθά ηαζ απυ ημοξ Jacob Berzelius ηαζ Friedrich Wöhler [1]. Με αάζδ αοηή ηδκ εεςνία, θυβς ηδξ ζοκεπμφξ ηίκδζήξ ημοξ, μζ γφιεξ ζοβηνμφμκηαζ ιε ηα ιυνζα ημο ζαηπάνμο, ηα μπμία ςξ αζηαεή δζαζπχκηαζ ζε μζκυπκεοια ηαζ CO 2. Αηοπχξ υιςξ βζα ημοξ ιεβάθμοξ αοημφξ πδιζημφξ μζ γφιεξ δε δζαεέημοκ αοηυκμιδ ηίκδζδ ηαζ άνα δ εεςνία αοηή ηαηέννεοζε. Όζμ βζα ηδκ ηίκδζδ πμο παναηδνήεδηε ζημ ιζηνμζηυπζμ πζεακυηαηα κα ήηακ ηίκδζδ Brown. ηδ ιδπακζζηζηή εεςνία ηςκ γοιχζεςκ ακηζηάπεδηακ μζ αζμθυβμζ Charles Gagniard de Latour ηαζ μζ Γενιακμί Theodor Schwann ηαζ Friedrich Kτtzig ακηζπνμηείκμκηαξ ηδκ αζηαθζζηζηή εεςνία ηςκ γοιχζεςκ, ζφιθςκα ιε ηδκ μπμία μζ γφιεξ εζζαβυιεκεξ ζε ζαηπανμφπμ οπυζηνςια, πνδζζιμπμζμφκ ηα ζάηπανα ςξ ηνμθή ηαζ εηηνίκμοκ μζκυπκεοια ηαζ CO 2 ςξ ιδ αθμιμζχζζια ηιήιαηα ημο ιμνίμο ημο ζαηπάνμο. Ζ εεςνία αοηή, ακ ηαζ υπζ απμθφηςξ ζςζηή, ήηακ πμθφ ημκηά ζηδ πναβιαηζηυηδηα [2]. Σεθζηυξ, υιςξ απμδείπεδηε πεζναιαηζηά ημ 1864 απυ ημκ Louis Pasteur πςξ δ αθημμθζηή γφιςζδ είκαζ απμηέθεζια ηδξ ακαενυαζαξ ιεηααμθζηήξ δναζηδνζυηδηαξ ηςκ γοιχκ. Ακαθοηζηυηενα δ βθοηυγδ ιεηαηνέπεηαζ ζε πονμζηαθοθζηυ, ιέζς ηδξ βθοηυθοζδξ πμο είκαζ ιία ηαεμθζηή δζενβαζία, δ ηφπδ ημο ηεθζημφ πνμσυκημξ ηδξ υιςξ, πμζηίθεζ ιεηαλφ δζαθμνεηζηχκ μνβακζζιχκ, αθθά αηυιδ ηαζ ιεηαλφ δζαθμνεηζηχκ ζζηχκ ημο ίδζμο μνβακζζιμφ [3]. 12
πήια 1.1.1: πδιαηζηή πμνεία ηδξ βθοηυθοζδξ 13
Όπςξ πνμηφπηεζ ηαζ απυ ημ δζάβναιια ημο ζπήιαημξ 1.1.1. βζα ηάεε ιυνζμ βθοηυγδξ πμο ηαηααμθίγεηαζ, πανάβμκηαζ 2 ιυνζα πονμζηαθζθζημφ μλέμξ. Ζ ιεηέπεζηα πμνεία αοημφ παναηηδνίγεηαζ απυ ηδκ πανμοζία ή ιδ μλοβυκμο. Δπμιέκςξ: 1. Καηά ηδκ αενυαζα δζενβαζία, πμο είκαζ ηαζ δ πζμ ζοκδεζζιέκδ ηαηάζηαζδ ζημοξ πμθοηφηηανμοξ αθθά ηαζ ζε πμθθμφξ ιμκμηφηηανμοξ μνβακζζιμφξ, ημ πονμζηαθοθζηυ ιεηααμθίγεηαζ ζε δζμλείδζμ ημο άκεναηα (CO 2 ) ηαζ κενυ (Ζ 2 Ο), ιέζς ημο ηφηθμο ημο ηζηνζημφ μλέμξ ηαζ ηδξ αθοζίδαξ ιεηαθμνάξ δθεηηνμκίςκ. πήια 1.1.2: πδιαηζηή πμνεία ημο ηφηθμο ημο ηζηνζημφ μλέμξ 14
2. Καηά ηδκ ακαενυαζα δζενβαζία, πμο ιπμνεί κα οπάνλεζ αζπέηςξ φπανλδξ ή ιδ μλοβυκμο ηαζ ηαηά ηδκ μπμία πανάβμκηαζ ιζηνυηενα πμζμζηά εκένβεζαξ, ημ πονμζηαθοθζηυ ιεηαηνέπεηαζ ζε: i. βαθαηηζηυ μλφ ηαηά ηδκ βαθαηηζηή γφιςζδ πήια1.1.3: Ακηίδναζδ ιεηαηνμπήξ ηδξ βθοηυγδξ ζε βαθαηηζηυ μλφ ii. αζεακυθδ ηαηά ηδκ αθημμθζηή γφιςζδ πήια1.1.4: Ακηίδναζδ ιεηαηνμπήξ ηδξ βθοηυγδξ ζε αζεακυθδ 15
1.2. Αιθννιηθή δύκσζε 1.2.1.Δηζαγσγή Όπςξ πνμηφπηεζ ηαζ απυ ημ ζπήια 1.1.4., ηαηά ηδκ αθημμθζηή γφιςζδ έπμοιε ιεηαηνμπή ηδξ βθοηυγδξ ζε αζεακυθδ, ιε ηαοηυπνμκδ παναβςβή εκένβεζαξ. Ζ ακηίδναζδ αοηή πναβιαημπμζείηαζ θυβς ηδξ πανμοζίαξ ηςκ γοιχκ, ηαεχξ είκαζ ιένμξ ηδξ ιεηααμθζηήξ ημοξ πμνείαξ. Δπμιέκςξ ηαηά ηφνζμ θυβμ δ αθημμθζηή γφιςζδ θαιαάκεζ πχνα πανμοζία ηάπμζμο είδμοξ γφιδξ. Πανυθα αοηά υιςξ, δοκαηυηδηα κα πναβιαημπμζμφκ αθημμθζηή γφιςζδ έπμοκ ηαζ ηάπμζα είδδ ααηηδνίςκ, ηα μπμία υιςξ απμηεθμφκ ηδκ ελαίνεζδ [4,5]. Δζδζηυηενα ακάθμβα ιε ημ είδμξ ημο ιζηνμμνβακζζιμφ πμο ηάκεζ ηδκ γφιςζδ ηάεε θμνά, είκαζ δοκαηυκ κα ιδκ ιεηααμθίγμκηαζ υθα ηα είδδ ζαηπάνμο αθθά ηάπμζα απυ αοηά, υπςξ ζοιααίκεζ βζα πανάδεζβια ζημ Zymomonas mobilis, ημ μπμίμ είκαζ πνμαζνεηζηά ακαενυαζμ ηαζ γοιχκεζ ιυκμ βθοηυγδ, θνμοηηυγδ ηαζ ζαηπανυγδ. Πανυθδ ηδκ ιεβάθδ πμζηζθία ιζηνμμνβακζζιχκ, μζ μπμίμζ δφκακηαζ κα πναβιαημπμζμφκ αθημμθζηή γφιςζδ, ζηδκ μζκμπμζία πνδζζιμπμζμφκηαζ ζπεδυκ απμηθεζζηζηά γφιεξ ημο βέκμοξ Saccharomyces. Δζηυκα 1.2.1: Κφηηανα γφιδξ Saccharomyces cerevisiae ζε ιζηνμζημπζηή ακάθοζδ 347 334 Ζ πμζηζθία ηςκ αθημμθμφπςκ πμηχκ πμο οπάνπμοκ πνμηφπηεζ θυβςκ ηςκ δζαθμνεηζηχκ πνχηςκ οθχκ, ηςκ δζαθμνεηζηχκ ηεπκμθμβζχκ παναβςβήξ ηαζ ηςκ δζαθυνςκ ζηεθεπχκ ηδξ γφιδξ πμο πνδζζιμπμζείηαζ. Σμ ηναζί πανάβεηαζ απυ ηδκ γφιςζδ ημο ποιμφ ηςκ ζηαθοθζχκ ή ζπακζυηενα άθθςκ θνμφηςκ, απυ ηδκ γφιδ Saccharomyces cerevisiae 16
1.2.2. Μέηξεζε αιθννιηθώλ βαζκώλ Ζ ζοβηέκηνςζδ ηδξ παναβυιεκδξ αθημυθδξ ζηδκ αθημμθζηή γφιςζδ, ελανηάηαζ αθεκυξ ιεκ απυ ημ πμζυ ηςκ ζαηπάνςκ πμο οπάνπμοκ ανπζηά ζημ δζάθοια, αθεηένμο δε απυ ηδκ ακημπή ημο εηάζημηε ιζηνμμνβακζζιμφ. Με αάζδ αοηυ μζ αθημμθζημί ααειμί ηάεε ζαηπανμφπμο οπμζηνχιαημξ οπμθμβίγμκηαζ ιε ηδκ ηθίιαηα Baumé [6,7]. Ζ ηθίιαηα Baumé ακαπηφπεδηε απυ ημκ Γάθθμ θανιαημθυβμ Antoine Baumé ημ 1768 ιε ζημπυ ηδκ ιέηνδζδ ηδξ ποηκυηδηαξ δζαθυνςκ δζαθοιάηςκ. Ο ααειυξ Baumé είκαζ βεκζηά βκςζηυξ ςξ ααειυξ Baumé, Β μ, Be o. Ανπζηά ακηζπνμζχπεοε ηδκ επί ηδξ εηαηυ πενζεηηζηυηδηα ζε πθςνζμφπμ κάηνζμ ( NaCl ) ζημοξ 60 Ο F (16 o C ). Ζ ααειμκυιδζδ ηδξ ηθίιαηαξ αοηήξ έβζκε ςξ ελήξ: 0 Ο Bé ακηζζημζπεί ζε 10% g/v πενζεηηζηυηδηα ζε πθςνζμφπμ κάηνζμ ( NaCl ) ηαζ μζ 10 Ο Bé μνίζηδηακ ςξ δ ποηκυηδηα ημο κενμφ. Ζ ηθίιαηα Baumé ζηδκ πενίμδμ ημο δεοηένμο παβημζιίμο πμθέιμο βεκζηά πνδζζιμπμζήεδηε ζημκ ημιέα ηδξ πδιζηήξ αθθά ηαζ θανιαηεοηζηήξ αζμιδπακίαξ βζα ηδκ ιέηνδζδ ηδξ ποηκυηδηαξ δζαθυνςκ οβνχκ. ήιενα δ ηθίιαηα Baumé ανίζηεζ εθανιμβή ζε έκα εονφ αζμιδπακζηυ επίπεδμ, ηονίςξ ζε αζμιδπακίεξ επελενβαζίαξ αιφθμο, γαπανυηεοηθμο, αθθά ηαζ ζηδκ μζκμπμζία. Οοζζαζηζηά δ ηθίιαηα Baumé είκαζ έκαξ έιιεζμξ ηνυπμξ οπμθμβζζιμφ ηςκ αθημμθζηχκ ααειχκ, ηαεχξ υζμζ είκαζ ανπζηά δ ααειμί Baumé ηυζμζ εα ηαηαθήλμοκ ηεθζηά κα είκαζ ηαζ μζ αθημμθζημί ααειμί ημο δζαθφιαηυξ ιεηά ημ πέναξ ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ. Ζ ιέηνδζδ ηχνα ηςκ ααειχκ Baumé βίκεηαζ ιε ηδκ αμήεεζα εκυξ αναζμιέηνμο ημ μπμίμ θυβμ ηδξ πνήζδξ ημο ηαθείηαζ ηαζ ιπμιυιεηνμ. Δζηυκα 1.2.1.1: Έκα ζφκδεεξ ιπμιυιεηνμ 17
1.2.3. Παξαπξντόληα ηεο αιθννιηθήο δύκσζεο Πένακ αεααίςξ ηδξ επζεοιδηήξ αζεακυθδξ, ηαηά ηδκ πμνεία ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ, πανάβμκηαζ ηαζ δζαθυνςκ εζδχκ παναπνμσυκηα, ηα μπμία είκαζ είηε εκδζάιεζα πνμσυκηα ηδξ πμνείαξ αοηήξ, είηε πνμσυκηα άθθςκ πανάθθδθςκ ακηζδνάζεςκ ιε αοηή, είηε ηέθμξ πδιζηέξ μοζίεξ πμο πνμένπμκηαζ απυ ηδκ ςνίιακζδ ηςκ πνμσυκηςκ ηδξ γφιςζδξ. Κάπμζα απυ αοηά πμθθέξ θμνέξ είκαζ ηαζ επζεοιδηά βζα ηδκ μζκμπμζία, ηαεχξ πνμζδίδμοκ ζδζαίηενα παναηηδνζζηζηά ζημ ηναζί[8]. Σα ηονζυηενα παναπνμσυκηα είκαζ: Μεεακυθδ, δ μπμία πανάβεηαζ απυ ηδκ απμιεεοθίςζδ ηςκ πδηηζκχκ πμο πενζέπμκηαζ ζημ οπυζηνςια. Ζ πενζεηηζηυηδηά ηδξ ζημ ηναζί αολάκεηαζ ηαηά ηδκ μζκμπμίδζδ ζε αηιυζθαζνα CO 2 ηαζ ηαηά ηδκ εενιμμζκμπμίδζδ. Ακχηενεξ αθημυθεξ, μζ ζοκδεέζηενεξ εη ηςκ μπμίςκ είκαζ μζ 1-πνμπακυθδ, 1-αμοηακυθδ, 2-αμοηακυθδ, 2-ιέεοθ-1-πνμπακυθδ (ζζμαμοηακυθδ), 2-ιέεοθ-1-αμοηακυθδ, 3-ιέεοθ-1-αμοηακυθδ (ζζμαιοθζηή αθημυθδ). Οζ παναπάκς αθημυθεξ πανάβμκηαζ ηαηά ηδκ απαιίκςζδ ηςκ εθεφεενςκ αιζκμλέςκ, πμο πνμηφπημοκ απυ ηδκ πνςηεμθοηζηή δζάζπαζδ ηςκ εθεφεενςκ αιζκμλέςκ, αθθά ηαζ ηςκ αιζκμλέςκ πμο πνμηφπημοκ απυ ηδκ πνςηεμθοηζηή δζάζπαζδ ηςκ πνςηεσκχκ ηδξ γφιδξ. Γθοηενίκδ, δ μπμία είκαζ έκα εκδζάιεζμ πνμσυκ ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ. Ο ζπδιαηζζιυξ ηδξ εοκμείηαζ απυ ηζξ παιδθέξ εενιμηναζίεξ, ηδ ιεηααμθή ημο ph, ημ είδμξ ηδξ γφιδξ, ηαεχξ ηαζ απυ ηδκ πνμζεήηδ SO 2. Κονίςξ ορδθυηενεξ ζοβηεκηνχζεζξ βθοηενίκδξ ζοκακηχκηαζ ζηα λδνά ηναζζά (~10mg/L) απυ υηζ ζηα θεοηά (~710mg/L) Αηεηαθδεΰδδ, δ μπμία επίζδξ απμηεθεί έκα εκδζάιεζμ πνμσυκ ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ ηαζ ιάθζζηα πνμηφπηεζ ηαηά ηδκ ακηίδναζδ απμηαναμλοθίςζδξ ημο πονμζηαθζθζημφ μλέμξ. Ζ παναβςβήξ ηδξ ςζηυζμ ελανηάηαζ απυ ηδκ εενιμηναζία ηδξ γφιςζδξ, ημ ph, ηδκ ζοβηέκηνςζδ SO 2, ηαεχξ ηαζ απυ ημ είδμξ ηδξ γφιδξ. 18
Δζηένεξ, απυ ημο μπμίμοξ μ ζπμοδαζυηενμξ είκαζ μ μλζηυξ αζεοθεζηέναξ ( CH 3 COOC 2 H 5 ), μ μπμίμξ ζπδιαηίγεηαζ απυ ηδκ ακηίδναζδ ημο μλζημφ μλέμξ ιε ηδκ αζεακυθδ. Οζ ααζζημί πανάβμκηεξ πμο ιαξ μδδβμφκ ζηδκ παναβςβή ημο μλζημφ αζεοθεζηένα είκαζ δ εενιμηναζία, ημ ph ηαζ μζ παιδθέξ ζοβηεκηνχζεζξ μλοβυκμο. Ολζηυ μλφ, ημ μπμίμ πανάβεηαζ απυ ηζξ γφιεξ πανάθθδθα ιε ηδκ αθημμθζηή γφιςζδ. Σμ μλζηυ μλφ ζε παιδθέξ ζοβηεκηνχζεζξ, ιζηνυηενεξ απυ 300 mg/l, είκαζ επζεοιδηυ δζυηζ ζοιαάθθεζ ζηδκ ακάπηολδ πθμφζζμο ανχιαημξ, ηαεχξ ηαζ ζδζαίηενδξ βεφζδξ. Αηεηάθεξ, μζ μπμίεξ πανάβμκηαζ απυ ηδκ ακηίδναζδ ηδξ αηεηαθδεΰδδξ ιε ηδκ αζεακυθδ. Οζ αηεηάθεξ είκαζ επίζδξ ςξ έκα ααειυ επζεοιδηέξ ζηδκ μζκμπμζία, ακ ηαζ δεκ έπμοκ ιεβάθδ επίδναζδ ζηδκ πνςιαηζηή παθέηα ηδξ βεφζδξ ημο ηναζζμφ. Αηεηάθεξ πανάβμκηαζ ηονίςξ ηαηά ηδκ παθαίςζδ ηαζ ηδκ απυζηαλδ ημο ηναζζμφ. 19
1.2.4. Αλαζηνιείο ηεο αιθννιηθήο δύκσζεο Όπςξ ζοιααίκεζ ζε ηάεε ιεηααμθζηή πμνεία, έηζζ ηαζ ζηδκ αθημμθζηή γφιςζδ έπμοιε δζάθμνα ζδιεία νφειζζδξ, ηαεχξ ηαζ ανηεημφξ ακαζηαθηζημφξ πανάβμκηεξ. Οζ ζδιακηζηυηενμζ απυ αοημφξ είκαζ μζ ελήξ: άηπανα: Ζ αολδιέκδ ζοβηέκηνςζδ ζαηπάνςκ ιπμνεί κα επδνεάζεζ ηδκ πμνεία ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ, ηαεχξ επδνεάγεζ ηςκ ιεηααμθζζιυ ηςκ γοιχκ. Ακαθοηζηυηενα, πνμηαθεί επζιήηοκζδ ηδξ πενζυδμο ακαιμκήξ, ιεζςιέκδ ηαπφηδηα γφιςζδξ ηαζ ιείςζδ ηδξ πμζυηδηαξ ηςκ γοιςιέκςκ ζαηπάνςκ. Αζεακυθδ: Όπςξ ζοιααίκεζ ηαζ ζηζξ πενζζζυηενεξ ιεηααμθζηέξ ακηζδνάζεζξ ημ ίδζμ ημ ηεθζηυ πνμσυκ δνα ςξ ακαζημθέαξ. Δζδζηυηενα, αολδιέκδ ζοβηέκηνςζδ αζεακυθδξ μδδβεί ζε αφλδζδ ηδξ θάζδξ ακαιμκήξ ηςκ ηοηηάνςκ ηδξ γφιδξ ηαζ ζε επζανάδοκζδ ηδξ αφλδζδξ ηςκ ηοηηάνςκ. ε αηυιδ ιεβαθφηενεξ ζοβηεκηνχζεζξ δ αζεακυθδ δφκαηαζ κα μδδβήζεζ ζε ηενιαηζζιυ ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ ηαζ εακάηςζδ ηςκ ηοηηάνςκ ηδξ γφιδξ Φμνιαθδεΰδδ ( HCHO ): Υνδζζιμπμζείηαζ οπυ ηδκ ιμνθή θμνιυθδξ ςξ ακηζζδπηζηυ εκάκηζα ζηα ααηηήνζα. Πνέπεζ υιςξ κα βίκεηε πνμζεηηζηυξ έθεβπμξ ηδξ ζοβηέκηνςζήξ ηδξ, ηαεχξ επίζδξ δνα ςξ ακαζημθέαξ ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ. Άθθμζ ακαζηαθηζημί πανάβμκηεξ είκαζ μνζζιέκα ιέηαθθα, υπςξ Cd, Cu, Pb ηαζ μ Hg, ηαεχξ επίζδξ ηαζ μ εεζχδδξ ακοδνίηδξ, μ μπμίμξ πνδζζιμπμζείηαζ βζα ηδκ πνμζηαζία ημο βθεφημοξ απυ ηζξ μλεζδχζεζξ. 20
1.3.Εύκεο 1.3.1. Δηζαγσγή Οζ ιφηδηεξ είκαζ εοηανοςηζημί ιζηνμμνβακζζιμί μζ μπμίμζ αολάκμκηαζ επί μνβακζηχκ οπμζηνςιάηςκ ηαζ ιπμνεί κα είκαζ είηε ιμκμηφηηανμζ είηε πμθοηφηηανμζ. Οζ ιμκμηφηηανμζ ιφηδηεξ μκμιάγμκηαζ γφιεξ. Δζηυκα 1.3.1.1: Κφηηανα γοιχκ ζε δζαθμνεηζηέξ ηθίιαηεξ ιεβέεοκζδξ Οζ γφιεξ ακήημοκ είηε ζηα Basidiomycota είηε ζηα Ascomycota. Ζ ααζζηή δζαθμνά ιεηαλφ ηςκ δφμ εζδχκ είκαζ υηζ ζηζξ γφιεξ πμο ακήημοκ ζηα Ascomycota, ημ ηοηηανζηυ ημοξ ημίπςια απμηεθείηαζ ηονίςξ απυ ιακκάκδ ηαζ α-βθοηάκεξ, εκχ ζε αοηά ηςκ γοιχκ πμο ακήημοκ ζηα Basidiomycota είκαζ δ ιακκάκδ ηαζ δ πζηίκδ[9]. Οζ γφιεξ είκαζ ιζηνμμνβακζζιμί πμο ακαπηφζζμκηαζ ζε πενζαάθθμκ ορδθήξ μζιςηζηήξ πίεζδξ. Με εθάπζζηεξ ελαζνέζεζξ είκαζ ζαπνυθοηα, πνμαζνεηζηά ακαενυαζα ηαζ δεκ πανάβμοκ ημλζημφξ ιεηααμθίηεξ. Δονέςξ βκςζηυ είκαζ ημ βέκμξ Saccharomyces, ζημ μπμίμ ακήημοκ 7 είδδ, ηα S.cerevisiae, S. servazzii, S. dairensis, S. exigus, S. kluyveri, S. telluris ηαζ ημ S. unisporus. Απμιμκχκμκηαζ απυ εδαθζηά δείβιαηα, άκεδ θοηχκ, θνμφηςκ ηαζ άθθα ηνυθζια. Σμ πθδνέζηενα ιεθεηδιέκμ είδμξ ημο βέκμοξ ηαζ μθυηθδνδξ ηδξ μζημβέκεζαξ Saccharomycetaceae είκαζ ημ Saccharomyces cerevisiae, δ μπμία είκαζ δ γφιδ πμο πνδζζιμπμζείηαζ ζηδκ ανημπμζία, ζηδκ γαπανμπθαζηζηή, ζηδκ παναβςβή ηναζζμφ ηαζ άθθςκ αθημμθμφπςκ πμηχκ ηαζ πμθθχκ πνμσυκηςκ ηαεδιενζκήξ πνήζδξ, υπςξ επίζδξ ηαζ ζηδκ αζμηεπκμθμβζηή παναβςβή πμθθχκ πνμσυκηςκ ορδθήξ πνμζηζεέιεκδξ αλίαξ. 21
Γζα ηδκ ακάπηολδ ηαζ ημκ πμθθαπθαζζαζιυ ημοξ μζ γφιεξ πνέπεζ κα ανίζημκηαζ ζε πενζαάθθμκ πθμφζζμ ζε απαναίηδηα ζοζηαηζηά, ηα μπμία ανίζημκηαζ οπυ ιμνθή ηαηζυκηςκ ηαζ είκαζ ηαεμνζζιέκα ακάθμβα ιε ημ είδμξ ηδξ ηάεε γφιδξ[10]. Δζηυκα 1.3.1.2.: Απεζηυκζζδ ενεπηζημφ οθζημφ ζε ηςκζηή θζάθδ ηςκ 250 ml Αλάιπζε ησλ απαξαίηεησλ ζπζηαηηθώλ ελόο ζξεπηηθνύ πιηθνύ γηα ηελ αλάπηπμε θαη ηνλ πνιιαπιαζηαζκό ησλ δπκώλ είλαη: Νενυ: ημ ενεπηζηυ ζοζηαηζηυ πνέπεζ ακ πενζέπεζ ημοθάπζζημκ 30% κενυ Πδβή άκεναηα: ηαηά ηφνζμ θυβμ αοηή είκαζ ηάπμζμ ζάηπανμ ηαζ ζοκήεςξ βθοηυγδ Πδβή αγχημο Ηπκμζημζπεία Βζηαιίκεξ Αολδηζημί πανάβμκηεξ Ζ αηνζαήξ επζθμβή ηςκ μοζζχκ ελανηάηαζ απυ ημ είδμξ ηδξ γφιδξ. οκήεςξ πνμηείκμκηαζ απυ ηδκ εηαζνία πνμιήεεζαξ ηδξ γφιδξ. 22
1.3.2.Βηνινγηθόο θύθινο ησλ δπκώλ πήια 1.3.2.1: Βζμθμβζηυξ ηφηθμξ ακάπηολδξ ηοηηάνςκ ηδξ γφιδξ S.cerevisiae [11]. Ο ηφηθμξ ακάπηολδξ ηςκ γοιχκ πςνίγεηαζ ζοκήεςξ ζε ηέζζενα ζηάδζα: 1. ημ ζηάδζμ ηδξ ακαιμκήξ, ζε αοηυ ημ ζηάδζμ δεκ παναηδνείηαζ ακάπηολδ ηδξ γφιδξ ηαζ μοζζαζηζηά ζε αοηυ ημ ζηάδζα έπμοιε ηδκ πνμζανιμβή ηςκ ηοηηάνςκ ηδξ γφιδξ ζημ πενζαάθθμκ ημο ενεπηζημφ οθζημφ. Ζ δζάνηεζα αοημφ ημο ζηαδίμο ελανηάηαζ απυ ημ είδμξ ηδξ γφιδξ ηαεχξ ηαζ απυ ηδξ ζοκεήηεξ ακάπηολήξ ηδξ. 2. ημ ζηάδζμ ακάπηολδξ, υπμο ημ πμζμζηυ ακάπηολδξ είκαζ ιέβζζημ ηαζ ζηαεενυ 3. ημ ζηάδζμ ηδξ ζηαζζιυηδηαξ, υπμο δ ιάγα ηδξ γφιδξ παναιέκεζ ζηαεενή ηαζ έπμοιε ελζζμννυπδζδ ημο νοειμφ ακάπηολδξ ηαζ εακάηςζδξ ηςκ ηοηηάνςκ 4. ημ ζηάδζμ ηδξ εακάηςζδξ, υπμο παναηδνείηαζ ιείςζδ ημο νοειμφ ακάπηολδξ, θυβς ημο υηζ ηα εκενβεζαηά απμεέιαηα ηςκ ηοηηάνςκ ελακηθμφκηαζ. 23
πήια 1.3.2.2: πδιαηζηή ακαπανάζηαζδ ηδξ ιεηααμθήξ ημο πθδεοζιμφ ηςκ ηοηηάνςκ ηδξ γφιδξ ηαηά ηδκ δζάνηεζα ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ 1.3.3.Παξάγνληεο πνπ επεξεάδνπλ ηελ αλάπηπμε ησλ δπκώλ 1.3.3.1. Δπίδξαζε ηνπ ph Γεκζηά μζ γφιεξ ακαπηφζζμκηαζ ζε υλζκμ ph, θυβς ημο δ φπανλδ εκυξ πενζαάθθμκημξ πθμοζίμο ζε πνςηυκζα εοκμεί ηδκ δνάζδ ηδξ ΑΣΡ-αζδξ, ιέζς ηδξ μπμίαξ βίκεηαζ ηαζ δ ιεηαθμνά ενεπηζηχκ ζοζηαηζηχκ εκηυξ ημο ηοηηάνμο. Δζδζηυηενα, υζμκ αθμνά ηδξ γφιεξ ημο βέκμοξ S.Cerevisiae, δ πενζμπή ph ζηδκ μπμία παναηδνείηαζ ζηακμπμζδηζηή ακάπηολδ ηοηηάνςκ είκαζ ιεηαλφ 3-6[12]. 1.3.3.2. Δπίδξαζε ηεο ζεξκνθξαζίαο Ζ εενιμηναζία είκαζ έκαξ απυ ημοξ ζδιακηζηυηενμοξ πανάβμκηεξ πμο ιπμνμφκ κα επδνεάζμοκ ηδκ ακάπηολδ ηςκ γοιχκ ηαζ ιάθζζηα ζε μνζζιέκεξ πενζπηχζεζξ κα ηδκ ζηαιαηήζμοκ. Τπάνπεζ ιζα πενζμπή εενιμηναζζχκ πμο ιπμνμφκ κα ακαπηοπεμφκ μζ γφιεξ, έλς απυ ηα υνζα αοηήξ ηδξ πενζμπήξ ιπμνεί κα πνμηθδεεί ηοηηανζηυξ εάκαημξ. Γζα ηδκ S.Cerevisiae δ T ηοιαίκεηαζ ιεηαλφ 35-43 μ C εκχ δ Σ min ανίζηεηαζ βφνς max ζημοξ 12-15 μ C 24
2. Υξσκαηνγξαθία 2.1.Δηζαγσγή ζηελ ρξσκαηνγξαθία Ζ πνςιαημβναθία πνδζζιμπμζήεδηε βζα πνχηδ θμνά απυ ηςκ Ρχζμ αμηακμθυβμ Mikhail Tswett ζηζξ ανπέξ ημο 20 μο αζχκα. οβηεηνζιέκα μ Mikhail Tswett βέιζζε έκακ οάθζκμ ζςθήκα ιε ελαζνεηζηά θεπηυ CaCO 3 ηαζ δζααίααζε ιέζς αοημφ δζάθοια ζημ μπμίμ πενζέπμκηακ δζάθμνεξ πνςζηζηέξ υπςξ μζ πθςνμθφθθεξ ηαζ μζ λακεμθφθθεξ. Οζ δζαπςνζζιέκεξ μοζίεξ ειθακίγμκηακ ςξ πνςιαηζζηέξ γχκεξ ζηδκ ζηήθδ, ηάηζ πμο ημκ μδήβδζε κα μκμιάζεζ ηδκ ηεπκζηή αοηή πνςιαημβναθία[13]. Γεκζηχξ,ζήιενα, μ υνμξ πνςιαημβναθία παναηηδνίγεζ έκα εονφ θάζια ηεπκζηχκ ακάθοζδξ, μζ μπμίεξ αμδεμφκ ζημκ δζαπςνζζιυ μοζζχκ ιε παναπθήζζεξ πδιζηέξ ζδζυηδηεξ απυ ζφκεεηα ιείβιαηα. Γζα ημκ δζαπςνζζιυ ηςκ μοζζχκ απαναίηδηδ είκαζ δ φπανλδ ιίαξ ζηαηζηήξ θάζδξ ιε ηδκ μπμία εα έπμοιε βειίζεζ ηδκ ζηήθδ ιαξ ηαζ ιίαξ ηζκδηήξ θάζδξ ιε ηδκ μπμία εα ιεηαθενεμφκ μζ πνμξ ακάθοζδ μοζίεξ δζαιέζμο ηδξ ζηήθδξ[14]. Ακάθμβα ιε ημ είδμξ ηδξ ζηαηζηήξ ηαζ ηδξ ηζκδηήξ θάζδ δ πνςιαημβναθζηέξ ιέεμδμζ δζαπςνίγμκηαζ ςξ ελήξ[15,16]: Τβνή πνςιαημβναθία, υπμο ςξ ηζκδηή θάζδ πνδζζιμπμζείηαζ οβνυ Αένζα πνςιαημβναθία, υπμο ςξ ηζκδηή θάζδ πνδζζιμπμζείηαζ αένζμ Υνςιαημβναθία οπενηνίζζιμο νεοζημφ, υπμο ςξ ηζκδηή θάζδ πνδζζιμπμζείηαζ οπενηνίζζιμ νεοζημφ (είκαζ ιία ηαηάζηαζδ ηδξ φθδξ δ μπμία ηάης απυ ζοκεήηεξ ζοβηεηνζιέκδξ πίεζδξ ηαζ εενιμηναζίαξ δεκ είκαζ μφηε οβνή μφηε αένζα) 25
2.2. Μνλνθαζηθή ρξσκαηνγξαθία πεδίνπ (Μ.Υ.Π.) 2.2.1. Δηζαγσγή ζηελ κνλνθαζηθή ρξσκαηνγξαθία πεδίνπ (Μ.Υ.Π.) Ζ Μ.Υ.Π. ακαηαθφθεδηε ημ 1966 απυ J.C.Giddings ηαζ είκαζ ιία ιέεμδμξ πμο πνδζζιμπμζείηαζ ηονίςξ βζα ημκ δζαπςνζζιυ ηαζ ημκ παναηηδνζζιυ ζςιαηζδίςκ ηαζ ιαηνμιμνίςκ. Ακαθοηζηυηενα εθανιυγεηαζ ζε πμθζηά ηαζ ιδ πμθζηά ιυνζα, ζε θμνηζζιέκα ηαζ ιδ θμνηζζιέκα πδιζηά είδδ, ζε αζμθμβζηά, ζοκεεηζηά ηαζ ακυνβακα οθζηά, ζε πμθοιενή ηαζ θεπημιενή ζςιαηίδζα ηαζ ιαξ δίκεζ ηδκ δοκαηυηδηα πνδζζιμπμίδζδξ οδαηζηχκ αθθά ηαζ ιδ οδαηζηχκ δζαθοηχκ. Ο δζαπςνζζιυξ ηςκ μοζζχκ βίκεηε ιε αάζδ ημ ιμνζαηυ αάνμξ, ημ ιέβεεμξ, ημ ζοκηεθεζηή δζάποζδξ ή ημ δθεηηνζηυ ημοξ θμνηίμ. Δκχ ηαοηυπνμκα ιε ημκ δζαπςνζζιυ εκυξ ιίβιαημξ μοζζχκ, δ Μ.Υ.Π. πανέπεζ ηδκ δοκαηυηδηα οπμθμβζζιμφ ααζζηχκ παναιέηνςκ αοηχκ ηςκ μοζζχκ, υπςξ ημ ιμνζαηυ αάνμξ, ηδκ δζάιεηνμ Stokes, ημ ζοκηεθεζηή δζάποζδξ, ηδκ δθεηηνμθμνδηζηή ηζκδηζηυηδηα, ηδκ ποηκυηδηα ηαζ ηδκ δζαζπμνά ημο ιεβέεμοξ ηςκ ζςιαηζδίςκ ηδξ μοζίαξ. Ζ πενζμπή εθανιμβήξ ηδξ ηοιαίκεηαζ ιεηαλφ 10 3 έςξ ηαζ 10 15 ιμκάδεξ ιμνζαημφ αάνμοξ ή ακηίζημζπα, υζμκ αθμνά ηδκ δζάιεηνμ ηςκ ζςιαηζδίςκ, ηοιαίκεηαζ ιεηαλφ 10-3 έςξ 100ιm, ιε απμηέθεζια δ ιεεμδμθμβία αοηή κα είκαζ εθανιυζζιδ ζε πμθθμφξ ημιείξ, υπςξ ζ υθα ηα αζμθμβζηά πδιζηά είδδ, πμο ανίζημκηαζ εκηυξ ηςκ δοκαηυκ μνίςκ ιμνζαημφ αάνμοξ, ηαεχξ ηαζ ζε μοζίεξ αζμιδπακζημφ ηαζ πενζααθθμκηζημφ εκδζαθένμκημξ. 26
2.2.2. Βαζηθέο αξρέο ηεο κνλνθαζηθήο ρξσκαηνγξαθίαο πεδίνπ. ηδκ Μ.Υ.Π. μ δζαπςνζζιυξ δεκ βίκεηαζ ιε αάζδ ηδκ δζαθμνεηζηή ηαηακμιή ηςκ δζαθυνςκ μοζζχκ ημο ιείβιαημξ ιεηαλφ ηζκδηήξ ηαζ ζηαηζηήξ θάζδξ, υπςξ ζοιααίκεζ ζηδκ ηθαζζηή πνςιαημβναθία, αθθά μ δζαπςνζζιυξ επζηοβπάκεηαζ ιε ηδκ εθανιμβή εκυξ ελςηενζημφ πεδίμο ηαεέημο πνμξ ηδκ νμή ηίκδζδξ ημο δζαθφηδ ηαζ ημ μπμίμ ακαβηάγεζ ηα ζςιαηίδζα ημο ιείβιαημξ κα ηζκμφκηαζ ιε δζαθμνεηζηέξ ηαπφηδηεξ[17]. Δζηυκα 2.2.2.1: πδιαηζηή ακαπανάζηαζδ ιζαξ πνςιαημβναθζηήξ ζηήθδξ Μ.Υ.Π. Ακαθοηζηυηενα, ηαεχξ ημ ιείβια εζζένπεηαζ ζηδ ζηήθδ εκυξ ζοζηήιαημξ ΜΥΠ, πάκς ζε ηάεε ζςιαηίδζμ επεκενβμφκ δφμ δοκάιεζξ, δ ιία είκαζ αοηή ημο εθανιμγυιεκμο πεδίμο δ μπμία ςεεί ηα ζςιαηίδζα πνμξ ημ ημίπςια ηδξ ζηήθδξ, εκχ δ δεφηενδ είκαζ δ δζάποζδ δ μπμία έπεζ ακηίεεηδ δζεφεοκζδ απυ ηδκ πνχηδ ηαζ απςεεί ηα ζςιαηίδζα απυ ηα ημίπςια. ε ιία ζοβηεηνζιέκδ απυζηαζδ απυ ημ ημίπςια ηδξ ζηήθδξ μζ δφμ αοηέξ δοκάιεζξ ζζμννμπμφκ ιε απμηέθεζια κα δδιζμονβείηαζ ιία θεπηή ζημζαάδα απυ ιυνζα ηδξ μοζίαξ δ μπμία μκμιάγεηαζ «ζημζαάδα ζηαηζηήξ ηαηάζηαζδξ». 27
Δζηυκα 2.2.2.2: πδιαηζηή ακαπανάζηαζδ ημο ηνυπμο δζαπςνζζιμφ ηςκ μοζζχκ εκηυξ ιζαξ πνςιαημβναθζηήξ ζηήθδξ Μ.Υ.Π.[18] Ζ ηαηακμιή ηςκ ιμνίςκ ζηζξ ζημζαάδεξ ζηαηζηήξ ηαηάζηαζδξ είκαζ εηεεηζηή ηαζ εηθνάγεηαζ ςξ ελήξ : 0 x - l c c e (11) υπμο:c είκαζ δ ζοβηέκηνςζδ ηδξ μοζίαξ ζε απυζηαζδ π απυ ημ ημίπςια ηδξ ζηήθδξ, ζημ μπμίμ έπεζ δδιζμονβδεεί δ ζημζαάδα, c 0 είκαζ δ ζοβηέκηνςζδ ηδξ μοζίαξ ζε π=0 (δδθαδή επάκς ζημ ημίπςια), l είκαζ ηαηά πνμζέββζζδ ημ ιέζμ πάπμξ ηδξ ζημζαάδαξ ηδξ ζηαηζηήξ ηαηάζηαζδξ Σμ πάπμξ ηδξ ζημζαάδαξ ζηαηζηήξ ηαηάζηαζδξ ελανηάηαζ απυ ηδκ ζζπφ αθθδθεπίδναζδξ ηδξ μοζίαξ ιε ημ εθανιμγυιεκμ πεδίμ (U) ηαζ απυ ημ ζοκηεθεζηή δζάποζδξ ( D ) ηδξ μοζίαξ ζημ δζαθφηδ. Ζ ααζζηή ζπέζδ πμο ζοκδέεζ αοηά ηα ηνία ιεβέεδ είκαζ: D l (12) U 28
Ζ ααζζηή πανάιεηνμξ ηδξ ΜΥΠ είκαζ ημ θ ημ μπμίμ εθέβπεζ ηυζμ ηδκ ζοβηνάηδζδ υζμ ηαζ ηδκ δζεφνοκζδ ηςκ ημνοθχκ έηθμοζδξ ηαζ μνίγεηαζ ςξ μ θυβμξ ημο πάπμοξ ηδξ ζημζαάδαξ ζηαηζηήξ ηαηάζηαζδξ ( l ) πνμξ ημ πάπμξ ηδξ ζηήθδξ ( w). l w D D Uw l U (13) Δπίζδξ δ πανάιεηνμξ θ είκαζ ηαζ μ θυβμξ ηδξ εενιζηήξ εκένβεζαξ ηίκδζδξ πνμξ ηδκ εκένβεζα αθθδθεπίδναζδξ πεδίμο-μοζίαξ, ηαζ αοηυ απμδεζηκφεηαζ ςξ ελήξ: F U= (14) f όπος:f η δύναμη πος εξαζκείηαι από ηο πεδίο ζε 1 mol διαλςμένηρ οςζίαρ f ο γπαμμομοπικαόρ ζςνηελεζηήρ ηπιβήρ. RT D= RT f λ= RT RT f U w λ= = (15) D Fw ΔE (12) λ= όμωρ F=f U U w όπος ΔΕ είναι η ενέπγεια πος δαπανάηαι από ηο πεδίο για ηην μεηακίνηζη ηηρ οςζίαρ διαμέζος ηηρ ζηήληρ ηδκ πνάλδ απαζημφκηαζ πμθφ ιζηνέξ ηζιέξ θ<<1, επμιέκςξ ιε αάζδ ηδκ ελίζςζδ (14) δ ακαβηαία ζοκεήηδ ηδξ ΜΥΠ είκαζ: RT<<ΓΔ. Με αάζδ αοηή ηδκ πνμτπυεεζδ, μ ηφπμξ ηαζ δ ζζπφξ ημο πεδίμο πνέπεζ κα επζθέβμκηαζ ιε ηέημζμ ηνυπμ, χζηε δ εκένβεζα αθθδθεπίδναζδξ ημο πεδίμο ιε ηδκ μοζία (ΓE) κα είκαζ πμθφ ιεβαθφηενδ απυ ηδκ εενιζηή εκένβεζα (RT). 29
2.2.3. Έθθξαζε ηνπ ιόγνπ ζπγθξάηεζεο ηεο κνλνθαζηθήο ρξσκαηνγξαθίαο πεδίνπ. Όπςξ ακαθένεηαζ ηαζ ζημ ηεθάθαζμ 2.2.2. μ δζαπςνζζιυξ ηςκ μοζζχκ βίκεηαζ ιε αάζδ ημ ζδιείμ αοηυ ημο ιεηχπμο νμήξ ημο δζαθφηδ υπμο εα ζπδιαηζζηεί δ ζημζαάδα ηδξ ζηαηζηήξ ηαηάζηαζδξ βζα ηάεε ιία απυ αοηέξ. Ακαθοηζηυηενα, μοζίεξ πμο μζ ζημζαάδεξ ημοξ εηηείκμκηαζ ζημ ηέκηνμ ημο πανααμθζημφ ιεηχπμο νμήξ ελένπμκηαζ πνχηεξ απυ ηδκ ζηήθδ, θυβς ηδξ ιεβαθφηενδξ ημπζηήξ ηαπφηδηαξ πμο θαιαάκμοκ, εκχ μζ μοζίεξ πμο πθδζζάγμοκ πνμξ ηα ημζπχιαηα ηδξ ζηήθδξ εηθμφμκηαζ ανβυηενα, θυβς ιζηνυηενδξ ημπζηήξ ηαπφηδηαξ. Σμ θαζκυιεκμ αοηυ είκαζ ηαζ δ αάζδ ηδξ Μ.Υ.Π. φιθςκα ιε ημ παναπάκς θαζκυιεκμ ζηδκ Μ.Υ.Π. εηθμφμκηαζ πνχηα ηα ιζηνά ζςιαηίδζα ηαζ αημθμοεμφκ ηα ιεβαθφηενα, ιε ιυκδ ελαίνεζδ υηακ δ απμηεθεζιαηζηή αηηίκα ηςκ ζςιαηζδίςκ είκαζ ανηεηά ιεβάθδ ( > 1ιm ) ηαζ οπενααίκεζ ημ ηακμκζηυ πάπμξ ηδξ ζημζαάδαξ l ιε απμηέθεζια κα ακαθενυιαζηε πθέμκ ζηδκ ηενζηή Μμκμθαζζηή Υνςιαημβναθία Πεδίμο (.Μ.Υ.Π.), ηαηά ηδκ μπμία ηα ιεβαθφηενα ζςιαηίδζα εηθμφμκηαζ πνχηα ηαζ αημθμοεμφκ ηα ιζηνυηενα.[19] Όπςξ ζηδκ ηθαζζηή πνςιαημβναθία, έηζζ ηαζ ζηδκ Μ.Υ.Π. μ θυβμξ ζοβηνάηδζδξ, R, μνίγεηαζ ςξ μ θυβμξ ημο ηεκμφ υβημο ηδξ ζηήθδξ, V Μ, πνμξ ημκ υβημ ζοβηνάηδζδξ ηδξ μοζίαξ, V R, ιε ηδκ επίδναζδ ημο ελςηενζημφ πεδίμο. Ο θυβμξ ζοβηνάηδζδξ, R, ζπεηίγεηαζ ιε ημ θ ιε αάζδ ηδκ αηυθμοεδ ζπέζδ: VM R 6 coth 1 2 (16) V 2 R ηδκ πενίπηςζδ πμο θ 0, ηυηε δ ελίζςζδ (16) βνάθεηαζ ςξ ελήξ: R 6θ (17) ηδκ πνάλδ έπεζ οπμθμβζζηεί υηζ δ αέθηζζηδ δζαπςνζζηζηή ζηακυηδηα επζηοβπάκεηαζ υηακ VR VM 2 ημ μπμίμ ακηζζημζπεί ζε ηζιέξ θ<0,1., 30
2.2.4. Τπνηερληθέο ηεο κνλνθαζηθήο ρξσκαηνγξαθίαο πεδίνπ. Όπςξ ακαθένεδηε ηαζ πνμδβμοιέκςξ, μ δζαπςνζζιυξ ζηδκ Μ.Υ.Π. ααζίγεηαζ ζηδκ εθανιμβή εκυξ ελςηενζημφ πεδίμο, ημ μπμίμ αθθδθεπζδνά ιε ηδκ δζαθοιέκδ μοζία έηζζ χζηε κα ζπδιαηζζηεί δ ζημζαάδα ηδξ ζηαηζηήξ ηαηάζηαζδξ. Ακάθμβα ιε ημ πεδίμ πμο εθανιυγμοιε ζε ηάεε ηεπκζηή έπμοιε ηαζ ιία δζαθμνεηζηή οπμηεπκζηή ηδξ Μ.Υ.Π. Μέπνζ ζήιενα έπμοκ εθανιμζηεί δζάθμνα είδδ πεδίςκ, υπςξ θοβμηεκηνζηά ή αανφηδηαξ, ηάεεηδξ νμήξ, δθεηηνζηά ηαζ εενιζηά. Οζ ακηίζημζπεξ οπμηεπκζηέξ είκαζ δ ιμκμθαζζηή πνςιαημβναθία θοβμηεκηνζημφ πεδίμο (Μ.Υ.Φ.Π.), δ ιμκμθαζζηή πνςιαημβναθία δζαζηαονςιέκμο πεδίμο (Μ.Υ..Γ.Π.Ρ), δ ιμκμθαζζηή πνςιαημβναθία δθεηηνζημφ πεδίμο (Μ.Υ.Ζ.Π.) ηαζ δ ιμκμθαζζηή πνςιαημβναθία εενιζημφ πεδίμο (Μ.Υ.Θ.Π.). Όζμκ αθμνά ηχνα ηδκ πενίπηςζδ ηδξ.μ.υ.π., ιπμνεί κα εθανιμζηεί ζε υθα ηα παναπάκς είδδ πεδίμο[20]. 2.2.4.1. Δηζαγσγή ζηελ κνλνθαζηθή ρξσκαηνγξαθία θπγνθεληξηθνύ πεδίνπ. ε αοηή ηδκ οπμηεπκζηή ηδξ ιμκμθαζζηήξ πνςιαημβναθίαξ πεδίμο, πένα απυ ηδκ θοβμηεκηνζηή δφκαιδ, ιπμνμφιε κα πνδζζιμπμζήζμοιε ηαζ ηδκ δφκαιδ ηδξ αανφηδηαξ. Έκα ζφζηδια Μ.Υ.Φ.Π. απμηεθείηαζ απυ: 1) ηδκ ακηθία 2) ημ ζφζηδια εζζαβςβήξ ημο δείβιαημξ 3) ηδ ζηήθδ 4) έκακ ακζπκεοηή 5) έκα ζφζηδια ιέηνδζδξ ηδξ νμήξ ηδξ ακηθίαξ 6) ημκ ηαηαβναθέα 31
πήια 2.2.4.1.1: πδιαηζηυ δζάβναιια εκυξ ζοζηήιαημξ Μ.Υ.Φ.Π. Ζ Μ.Υ.Φ.Π., υπςξ ηαζ υθεξ μζ ηεπκζηέξ, πανμοζζάγεζ ηάπμζα πθεμκεηηήιαηα ηαζ ηάπμζα ιεζμκεηηήιαηα έκακηζ ηςκ ηοπζηχκ ηεπκζηχκ ηαείγδζδξ πμο πνδζζιμπμζμφκηαζ βζα ακαθοηζημφξ ζημπμφξ. Σα πθεμκεηηήιαηά ηδξ είκαζ: 1. Δίκαζ ιία ηεπκζηή έηθμοζδξ ηαζ ηαη επέηηαζδ έπεζ υθα ηα πθεμκεηηήιαηα ζηδκ ακίπκεοζδ ηαζ ζηδ ζοθθμβή δείβιαημξ. 2. Ο ανζειυξ ηςκ πθαηχκ ηδξ είκαζ εεςνδηζηά απενζυνζζημξ, ζε ακηίεεζδ ιε ηδξ ηακμκζηέξ ιεευδμοξ θοβμηέκηνοζδξ. Πανυθμ πμο μ ανζειυξ ηςκ εεςνδηζηχκ πθαηχκ ακά ιμκάδα ιήημοξ ηδξ ζηήθδξ ζηδ Μ.Υ.Φ.Π. είκαζ ιζηνυηενμξ ηαηά δφμ ιμκάδεξ πενίπμο, ζε ζπέζδ ιε αοηυκ πμο θαιαάκεηαζ απυ ηδκ άιεζδ εθανιμβή εκυξ ζζμδφκαιμο πεδίμο ζηζξ ηθαζζηέξ θοβμηεκηνζηέξ ηεπκζηέξ, αοηυξ ηεθζηά βίκεηε εεςνδηζηά απενζυνζζημξ, θυβς ημο υηζ ημ πεδίμ πμο ιπμνμφιε κα εθανιυζμοιε είκαζ πζμ ζζπονυ, υπςξ επίζδξ ηαζ ημ ιήημξ ηδξ ζηήθδξ ιπμνεί κα επεηηαεεί ιε πενζέθζλδ βφνς απυ ηδκ ελςηενζηή πενίιεηνμ ημο ζοζηήιαημξ πενζζηνμθήξ. 3. Γεκ πνεζάγμκηαζ εζδζηέξ ιεηααμθέξ ποηκυηδηαξ ή άθθεξ ηνμπμπμζήζεζξ βζα ηδκ επίηεολδ ζηαεενυηδηαξ, ζηδ ιεηάααζδ ηδξ μοζίαξ απυ ηα αηίκδηα ζηα ηζκδηά ιένδ ημο ζοζηήιαημξ, θυβς ηδξ απθήξ βεςιεηνίαξ ηδξ ζηήθδξ. Σμ ειθακέξ ηαζ ηφνζμ υιςξ ιεζμκέηηδια ηδξ Μ.Υ.Φ.Π., ζε ζφβηνζζδ ιε ηζξ ηθαζζηέξ ηεπκζηέξ ηαείγδζδξ, είκαζ υηζ ιπμνεί κα εθανιμζηεί ζε ζςιαηίδζα ζοβηεηνζιέκδξ πενζμπήξ ιεβέεμοξ ή ιμνζαημφ αάνμοξ. 32
2.2.4.2. Μαζεκαηηθή αλάιπζε ηεο κνλνθαζηθήο ρξσκαηνγξαθίαο θπγνθεληξηθνύ πεδίνπ. Ο νοειυξ νμήξ ηδξ δζαθοιέκδξ μοζίαξ, J x, ηαηά ηδκ δζεφεοκζδ εθανιμβήξ ημο πεδίμο, δίδεηαζ απυ ηδκ ζπέζδ: dc J x D Uc dx (18) ή J x D dc U (19) c c dx Ζ ζοκηεηαβιέκδ π ζηδκ Μ.Υ.Φ.Π μνίγεηαζ ςξ δ απυζηαζδ απυ ημ ημίπςια ηδξ ζηήθδξ ζημ μπμίμ ζοζζςνεφεηαζ δ δζαθοιέκδ μοζία πνμξ ημ άθθμ ημίπςια ηδξ. Με αάζδ υιςξ, υηζ ημ εθανιμγυιεκμ πεδίμ είκαζ θοβμηεκηνζηυ βκςνίγμοιε υηζ δ ηαπφηδηα U εα δίδεηαζ ηαζ απυ ηδκ ζπέζδ [21,22]: 2 m 1 r 2 s J x D dc m 1 r F s f c c dx U f f J x 0 J x D dc 1 (19) U dc d ln c c c dx c 2 m 1 r s dln c Df dx ολοκλήπωζη ηηρ παπαπάνω εξίζωζηρ: w c 2 m 1 rdx Dfd ln c 0 s c 0 c c o e 2 m 1 s Df Επομένωρ, ηο πάσορ ηηρ εκθεηικήρ ζηοιβάδαρ l δίδεηαι από ηη ζσέζη: r x e Df l 2 m 1 r s x l (20) 33
Όιςξ υηακ ημ l «w, ηυηε ημ l είκαζ ημ ιέζμ πάπμξ ηδξ ζημζαάδαξ ηδξ δζαθοιέκδξ μοζίαξ. Καζ μνίγμκηαξ ςξ 2 G, s δ ελίζςζδ 20 ιεηαηνέπεηαζ ζηδκ παναηάης: Df l m 1 π G πs λ ktπs π (21) Δ srt l σ k 0 mg π ή γ1 π1m s λ l T RT w λ σ Vg 0 γ1 π1m s ktπs (22) mgδπw RTπs (23) MGΔπw όπου Μ είναι ηο μοπιακό βάπορ ηος ζωμαηιδίος: 1 3 M NAππsd 6 6 kt λ 3 24 πd GΔπw εξίσωση (22) Eπoμένωρ, η διάμεηπορ ηων ζωμαηιδίων ζηην ΜΧΦΠ δίνεηαι από ηηρ ζσέζη: d 36kT πgwvm Δπ 1 3 1 3 VR (25) Άνα, πένακ ημο δζαπςνζζιμφ ηςκ ζςιαηζδίςκ πμο ιπμνμφιε κα επζηφπμοιε ιε ηδκ ΜΥΦΠ, ιε ιεηααμθή ηδξ ποηκυηδηαξ ημο δζαθφηδ, ιπμνμφιε κα επζηφπμοιε ημκ ηαοηυπνμκμ πνμζδζμνζζιυ ημο ιμνζαημφ αάνμοξ ή ηδξ δζαιέηνμο ηαζ ηδξ ποηκυηδηαξ ηδξ πνμξ ακάθοζδ μοζίαξ. 34
ΙΙ ΚΟΠΟ ΣΗ ΜΕΛΈΣΗ 35
Ο ααζζηυξ ζημπυξ ηδξ πανμφζαξ ενβαζίαξ είκαζ δ ιεθέηδ ηδξ ιεηααμθήξ ημο ιεβέεμοξ ηςκ ηοηηάνςκ δζαθμνεηζηχκ ειπμνζηχκ ζηεθεπχκ ηδξ γφιδξ Saccharomyces Cerevisiae, ηαηά ηδκ δζάνηεζα ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ, οπυ ηδκ επίδναζδ δζαθμνεηζηχκ ζοκεδηχκ εενιμηναζίαξ ηαζ ph, ιε απχηενμ ζημπυ ημκ πνμζδζμνζζιυ ηςκ αέθηζζηςκ ζοκεδηχκ βζα ηαεέκα απυ ηα δφμ οπυ ιεθέηδ ζηεθέπδ. Ζ ιέηνδζδ ημο ιεβέεμοξ ηςκ ηοηηάνςκ επζηεφπεδηε ιε ηδκ πνήζδ ηδξ ζηενζηήξ ιμκμθαζζηήξ πνςιαημβναθίαξ αανοηζημφ πεδίμο. Καζ μζ δφμ γφιεξ ελεηάζηδηακ βζα ημκ πνυκμ γφιςζδξ ηαζ βζα ηδκ ιεηααμθή ημο ιεβέεμοξ ηςκ ηοηηάνςκ ημοξ ζε ηέζζενζξ δζαθμνεηζηέξ εεμηναζίεξ ( 15 μ C, 20 μ C, 25 μ C ηαζ 30 μ C) ηαεχξ ηαζ ζε ηέζζενα δζαθμνεηζηά ph ( 3, 4, 5 ηαζ 6 ). Ο πνμζδζμνζζιυξ ηςκ ζηαδίςκ ακάπηολδξ ηςκ παναπάκς ζηεθεπχκ πναβιαημπμζήεδηε ιε ημκ πνμζδζμνζζιυ ηςκ υβηςκ ζοβηνάηδζδξ (V r ) ηςκ ημνοθχκ ηςκ πνςιαημβναθδιάηςκ [23]. Ζ παναπάκς πεζναιαηζηή δζαδζηαζία πναβιαημπμζήεδηε βζα δφμ δζαθμνεηζηέξ γφιεξ ημο ειπμνίμο. Ζ ιία ήηακ δ Zymaflore F10, ιζα γφιδ βζα ηυηηζκα ηναζζά, ηαζ δ δεφηενδ ήηακ δ Zymaflore Υ5 ιία γφιδ θεοηχκ ηναζζχκ,. Γζα ηδκ ηαθθζένβεζα ηδξ γφιδξ πνδζζιμπμζήεδηε δζάθοια βθοηυγδξ (12% w/v), ημο μπμίμο δ ζφζηαζδ ήηακ ημζκή ηαζ βζα ηα δφμ είδδ γφιδξ ηαζ ήηακ δ πνμηεζκυιεκδ απυ ημκ ηαηαζηεοαζηή ηδξ γφιδξ. 36
ΙΙI ΠΕΙΡΑΜΑΣΙΚΟ ΜΕΡΟ 37
3. Απαξαίηεηεο δηεξγαζίεο πξνεηνηκαζίαο ηεο πεηξακαηηθήο δηαδηθαζίαο θαη πεξηγξαθή ησλ κηθξννξγαληζκώλ, θαζώο θαη ηεο αλαιπηηθήο ζηήιεο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε 3.1. Πεξηγξαθή δύκεο Zymaflore F(10) Ζ γφιδ Zymaflore F-10 είκαζ ιία γφιδ δ μπμία ιαξ δίκεζ ηυηηζκα ηναζζά, ηα μπμία παναηηδνίγμκηαζ απυ ημ έκημκμ πνχια ηαζ ηδκ εηθεπηοζιέκδ βεφζδ ημοξ. Ζ γφιδ αοηή πανμοζζάγεζ ιεβάθδ ακεεηηζηυηδηα ηαζ ζοκίζηαηαζ ηονίςξ βζα ηδκ παναζηεοή Cabernet Sauvignon ηαζ Merlot[24]. Υαναηηδνζζηζηά γφιςζδξ: ακημπή ζηδκ αζεακυθδ: πάκς απυ 16% vol δναζηζηυ εφνμξ εενιμηναζζχκ: 20-35 μ C ιεζςιέκεξ απαζηήζεζξ ζε άγςημ ιεζςιέκδ παναβςβή οδνυεεζμο (Ζ 2 S) 38
3.2. Πεξηγξαθή δύκεο Εymaflore Υ(5) Zymaflore X5 είκαζ έκα ζηέθεπμξ πμο ζοκδοάγεζ απυθοηα ηα δζαθυνςκ «ηφπςκ εείμανχιαηα» ηαζ ηδκ ορδθή παναβςβή γφιςζδξ. Ηδακζηή βζα ηδκ παναβςβή ιμκηένκςκ, θνέζηςκ ηαζ πθμφζζςκ θεοηχκ μίκςκ ηαεχξ πανέπεζ ορδθά πμζμζηά γφιςζδξ αηυιδ ηαζ ζε δφζημθεξ ζοκεήηεξ υπςξ παιδθή εενιμηναζία ηαεχξ επίζδξ ηαζ μζ μίκμζ πμο πανάβμκηαζ πανμοζζάγμοκ παιδθή εμθυηδηα. Υαναηηδνζζηζηά γφιςζδξ: ακημπή ζηδκ αζεακυθδ: πάκς απυ 16% vol ακεεηηζηή ζε παιδθέξ εενιμηναζίεξ :απυ 13 μ C ιέηνζεξ έςξ ορδθέξ απαζηήζεζξ ζε άγςημ ιεζςιέκδ παναβςβή οδνυεεζμο (Ζ 2 S) 39
3.3. Θξεπηηθό ππόζηξσκα Σμ ενεπηζηυ δζάθοια, πμο πνδζζιμπμζήεδηε ηαηά ηδκ δζάνηεζα υθςκ ηςκ πεζναιάηςκ, ήηακ υβημο 50mL ηαζ απμηεθμφκηακ απυ[25]: 1. 12% w/v βθοηυγδ 2. 0,1% w/v (NH 4 ) 2 SO 4 3. 0,1% w/v KH 2 PO 4 4. 0,5% w/v MgSO 4 7H 2 O 5. 0,4% w/v yeast extract (Merck, Germany) Σμ ph ημο ενεπηζημφ δζαθφιαημξ ήηακ ~5 ηαζ δ νφειζζδ ημο ζηζξ επζεοιδηέξ ζοκεήηεξ βζκυηακ ιε πνήζδ δζαθοιάηςκ 0,1M ΝΖ 3 ηαζ 0,1M Ζ 2 SO 4. Γζα ηδκ παναζηεοή ημο παναπάκς ενεπηζημφ δζαθφιαημξ πνδζζιμπμζήεδηε απζμκζζιέκμ κενυ, θυβς υηζ μ υβημξ ημο δείβιαηυξ, ημ μπμίμ ηάεε θμνά ακαθφαιε ήηακ ηδξ ηάλδξ ηςκ ιl, ιε απμηέθεζια κα ιδκ επδνεάγεζ ηδκ ζηήθδ ιαξ. Όπςξ ακαθένεδηε ηαζ παναπάκς ημ ενεπηζηυ δζάθοια ιεηά ηδκ παναζηεοή ημο αημθμοεμφζε ηδκ δζαδζηαζία ηδξ απμζηείνςζδξ. Κθείκαιε ηαθά ηδκ ηςκζηή ιαξ θζάθδ ηαζ ηδκ ημπμεεημφζαιε ζε έκα αοηυηαοζημ. Πενζιέκαιε ανπζηά πενίπμο 5-10min, έςξ υημο επζηφπμοιε ηδκ επζεοιδηή πίεζδ, ηαζ αημθμφεςξ αθήκαιε ημ δζάθοια ιέζα ζημ αοηυηαοζημ βζα 30 min. Απαζθαθίγαιε ηαζ πενζιέκαιε βζα πενίπμο 10-15min, πνζκ ημ ακμίλμοιε. Πθέμκ ημ δζάθοια ιαξ είπε απμζηεζνςεεί ηαζ ήηακ έημζιμ βζα πνήζδ. 40
3.4. Αλάιπζε ηεο δηαδηθαζίαο παξαζθεπήο ηεο θαιιηέξγεηαο Πνχημ αήια πνζκ ηδκ ημπμεέηδζδ ηδξ γφιδξ εκηυξ ημο ενεπηζημφ δζαθφιαημξ είκαζ νφειζζδ ηδξ επζεοιδηήξ εενιμηναζίαξ ημο ενεπηζημφ. Αοηυ ημ επζηοβπακυηακ εκηυξ εενιμεαθάιμο. Δπυιεκμ αήια ήηακ δ γφβζζδ ηδξ γφιδξ. Ακαθοηζηυηενα βζα ηδκ απμθοβή ιυθοκζδξ ημο ενεπηζημφ ηαζ ηαη επέηηαζδ ηαζ ημο δείβιαημξ ιαξ, ανπζηά μ πάβημξ ηαεχξ ηαζ μ γοβυξ, υπμο βζκυηακ δ υθδ δζαδζηαζία απμθοιαζκυηακ ιε μζκυπκεοια ηαζ δ υθδ δζαδζηαζία θάιαακε πχνα ημκηά ζε θθυβα. Έπεζηα γοβίγαιε ηδκ επζεοιδηή πμζυηδηα γφιδξ ( 5,00 gr ). Γζα κα πνμζεέζμοιε ηδκ γφιδ ζημ ενεπηζηυ ζοζηαηζηυ ανπζηά πενκμφζαιε ημ ζηυιζμ ηδξ ηςκζηήξ θζάθδξ απυ ηδκ θθυβα βζα κα απμθοιακεεί. ηδκ ζοκέπεζα αθαζνμφζαιε ημ αθμοιζκυπανημ ημ μπμίμ έηθεζκε ηδκ θζάθδ. Ξακαπενκμφζαιε ηςκ θαζιυ ηδξ ηςκζηήξ απυ ηδκ θθυβα ηαζ ιεηαθέναιε ηδκ γφιδ απυ ημ γοβυ ζηδκ ηςκζηή. Ακαδεφαιε βζα κα επζηφπμοιε υζμ ημ δοκαηυκ μιμβεκέξ ιίβια ηαζ θάιαακα ημ πνχημ δείβια ζε πνυκμ ιδδέκ. 3.5. Γηαδηθαζία παξαζθεπήο θέξνληνο δηαιύηε Γζα ηδκ απμθοβή ηοπυκ ιυθοκζδξ ηδξ ζηήθδξ ηαζ ηαη επέηηαζδ ηαζ αθθμίςζδξ ηςκ πεζναιαηζηχκ απμηεθεζιάηςκ, μ δζαθφηδξ παναζηεοάγεηαζ ιε ηνζπθά απεζηαβιέκμ κενυ. Ο υβημξ ημο δζαθφηδ πμο παναζηεοαγυηακ ήηακ 1L. ε ηςκζηή θζάθδ ημο 1L πνμζεέηαιε 0,1% v/v Fl-70, ιία παιδθμφ αθνζζιμφ, παιδθήξ αθηαθζηυηδηαξ, εθεφεενδ απυ θςζθμνζηά ηαζ πονζηζηά επζθακεζμδναζηζηή μοζία( Fischer Scientific Co.) ηαζ 0,002 αγίδζμ ημο καηνίμο (ΝαΝ 3 ) (Merk, Germany), ςξ ααηηδνζμηηυκμ. 41
3.6. Πεξηγξαθή ηεο πεηξακαηηθήο δηάηαμεο πήια 3.6.1.: πδιαηζηή ακαπανάζηαζδ ηδξ πεζναιαηζηήξ δζάηαλδξ πμο πνδζζιμπμζήεδηε. Ζ ακαθοηζηή ζηήθδ πμο πνδζζιμπμζήεδηε είκαζ ηαηαζηεοαζιέκδ απυ δφμ βοάθζκεξ πθάηεξ πθάημοξ 100mm, πάπμοξ 12,7mm ηαζ ιήημοξ 57cm. Ακάιεζα ζηζξ δφμ αοηέξ πθάηεξ πανειαάθθεηαζ έκα θφθθμ Mylar πάπμοξ 175ιm. Οζ βοάθζκεξ πθάηεξ πνμζηαηεφμκηαζ απυ δφμ ελςηενζηέξ πθάηεξ Plexiglas πάπμοξ 6cm ηαζ ιήημοξ ίζμο ιε αοηυ ηςκ βοάθζκςκ πθαηχκ. Σμ υθμ ζφζηδια ζοβηναηείηαζ ιε αίδεξ ακά 50mm ηαηά ιήημξ ηςκ άηνςκ ημο Plexiglas. Γζα επζπθέμκ πνμζηαζία ηςκ βοάθζκςκ πθαηχκ, ιεηαλφ αοηχκ ηαζ ηςκ πθαηχκ Plexiglas πανειαάθθμκηαζ θφθθα ηοηηανίκδξ, πάπμοξ 0,76mm, ηα μπμία ζοιαάθθμοκ ζηδκ μιμζυιμνθδ ηαηακμιή ηδξ πίεζδξ απυ ημ ζθίλζιμ ηςκ αζδχκ, βζα απμθοβή ηοπυκ ζπαζίιαημξ. Γζα ζηεβακμπμίδζδ ηδξ ζηήθδξ ημπμεεημφιε επίζδξ έκα θεπηυ ζηνχια ζζθζηυκδξ ηαζ ζηζξ δφμ πθεονέξ ηδξ ηοηηανίκδξ ηαεχξ ηαζ ζημ θφθθμ Mylar. Ζ είζμδμξ ηαζ δ έλμδμξ ηςκ ακαθουιεκςκ μοζζχκ απυ ηδ ζηήθδ βίκεηαζ απυ ιία μπή 1,59mm πάκς ζημ βοαθί ηαζ ζημ Plexiglas. ημ ζφζηδια ιαξ δ είζμδμξ ηαζ δ έλμδμξ είκαζ ημπμεεηδιέκεξ έηζζ χζηε κα απμθεφβεηαζ δ ιεηαθμνά οθζημφ ζε ακηίεεηδ δζεοεέηδζδ απυ ημ πεδίμ ηδξ αανφηδηαξ, ηάηζ πμο εα είπε ζδιακηζηή επίπηςζδ ζε ζςιαηίδζα δζαιέηνμο ιεβαθφηενδξ ημο 1ιm[26,27]. Ζ ακάθοζδ ημο δείβιαημξ βίκεηαζ ζημ θφθθμ Mylar, ημ μπμίμ είκαζ ζπήιαημξ παναθθδθμβνάιιμο ιε ηνζβςκζηά ζζμζηεθή άηνα αηιήξ 2cm ηαζ δζαζηάζεζξ: ιήημξ l= 48,3cm, πθάημξ α=2cm ηαζ πάπμξ w=0,021cm. Ο κεηνυξ υβημξ ηδξ ζηήθδξ οπμθμβίζηδηε ηάκμκηαξ έκεζδ αεκγμσημφ καηνίμο (BDH Chemical Ltd), ημ μπμίμ δεκ ηαηαηναηείηαζ ζηδ ζηήθδ ηαζ ανέεδηε ίζμξ ιε V 0 =2,025 cm 3. 42
Ζ νφειζζδ ηδξ νμήξ ημο θένμκημξ δζαθφηδ βίκεηε ιε ιία πενζζηαθηζηή ακηθία Gilson Minipuls 2. Ο ακζπκεοηήξ πμο πνδζζιμπμζήεδηε, ήηακ ακζπκεοηήξ Gilson Model 112 UV. Σμ ζήια ημο ακζπκεοηή δζααζααγυηακ ζε ηαηαβναθέα ηφπμο Linseis ιμκηέθμ L6522, υπμο ηαζ ηαηαβνάθμκηακ μζ δεζβιαημθδπηζηέξ ημνοθέξ. Ζ εζζαβςβή ημο δείβιαημξ βζκυηακ ιε ηδκ αμήεεζα ιζηνμζφνζββαξ αηνζαείαξ 100ιL απυ ηδκ Hamilton. 3.7. Μέηξεζε ηεο ξνήο ηνπ θέξνληνο δηαιύηε Όπςξ θαίκεηαζ ηαζ ζημ ζπήια 3.6.1. δ νφειζζδ ηδξ νμήξ ημο θένμκημξ δζαθφηδ βίκεηαζ ιε ηδκ πνήζδ ιίαξ πενζζηαθηζηήξ ακηθίαξ Gilson Minipuls 2. Γζα ιεβαθφηενδ αηνίαεζα υιςξ, πνζκ απυ ηάεε ακάθοζδ βζκυηακ εη κέμο ιέηνδζδ ηδξ νμήξ ζημ ζδιείμ υπμο βίκεηαζ δ ζοθθμβή ημκ ηθαζιάηςκ. Δθυζμκ δ ζηήθδ είκαζ ηεκή ( απυ δείβια), δ νμή ελυδμο ημο δζαθφηδ ηαοηίγεηαζ ιε ηδκ νμή εζζυδμο ημο, ιε απμηέθεζια κα έπμοιε ιζα πζμ αηνζαή ιέηνδζδ. Ακαθοηζηυηενα δ ιέηνδζδ ηδξ νμήξ ημο δζαθφηδ βζκυηακ ςξ ελήξ: Υνμκμιέηνδζδ ημο πνυκμο πθήνςζδξ 1mL ιίαξ μβημιεηνζηήξ ζηήθδξ Τπμθμβζζιυξ ημο πνυκμο νμήξ ημο δζαθφηδ ιε ηδκ πνήζδ ηδξ παναηάης ελίζςζδξ Έστω t ο σπόνορ πος απαιηείηαι για να πληπωθεί 1mL ηηρ ογκομεηπικήρ ζηήληρ 1 1 s s ml s 3600 t, άπα u t ml h ml 1h ml u h 1 3600 t, όπος t(s) 43
3.8 Παξνπζίαζε ηεο δηαδηθαζίαο κέηξεζεο ηεο πεξηεθηηθόηεηαο ηνπ δείγκαηνο ζε ζάθραξα. Όπςξ ακαθένεηαζ ηαζ ζηδκ πανάβναθμ 1.2.2. ημο εεςνδηζημφ ιένμοξ «Μέηνδζδ αθημμθζηχκ ααειχκ», δ ιέηνδζδ ηδξ πενζεηηζηυηδηαξ ηςκ ζαηπάνςκ, ηαηά ηδκ δζάνηεζα ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ, είκαζ έκα ζδιακηζηυ ηνζηήνζμ, απυ ημ μπμίμ ιπμνμφιε κα ηαηαθήλμοιε ζε ζοιπέναζια βζα ημ πμζυ έπεζ πνμπςνήζεζ δ γφιςζδ. Πνζκ απυ ηάεε ακάθοζδ δείβιαημξ απυ ηδκ ηαθθζένβεζα ιαξ, βζκυηακ ιέηνδζδ ημο Baumé. Ζ δζαδζηαζία αοηή ζοκίζηαηαζ ζηα ελήξ αήιαηα: 1) Απμζηείνςζδ ηδξ πενζμπήξ πμο εα βζκυηακ δ δζενβαζία ιε μζκυπκεοια ηαεχξ ηαζ ημο ιπμιυιεηνμο πμο εα πνδζζιμπμζείημ βζα ηδκ ιέηνδζδ 2) Απμζηείνςζδ ημο θαζιμφ ηδξ ηςκζηήξ θζάθδξ υπμο ανζζηυηακ δ ηαθθζένβεζα, ιε ηδκ αμήεεζα θθυβζζηνμο 3) Καθή ακάδεοζδ βζα κα πάνμοιε ακηζπνμζςπεοηζηυ δείβια 4) Δη κέμο απμζηείνςζδ ημο θαζιμφ ηδξ ηςκζηήξ θζάθδξ ιεηά ηδκ αθαίνεζδ ηδξ πνμζηαηεοηζηήξ ιειανάκδξ ηαεχξ ηαζ απμζηείνςζδ ηδξ ηςκζηήξ θζάθδξ πμο εα βζκυηακ δ ιεηάββζζδ ημο δείβιαημξ βζα ηδκ ιέηνδζδ ημο Baumé 5) Πθήνςζδ ημο μβημιεηνζημφ ηοθίκδνμο ιέπνζ έκα μνζζιέκμ ζδιείμ ιε δζάθοια 6) Σμπμεέηδζδ ημο ιπμιυιεηνμο, ήπζα ακάδεοζδ βζα ηδκ απμθοβή θοζαθίδςκ, μζ μπμίεξ εα ιαξ μδδβμφζακ ζε εζθαθιέκδ ιέηνδζδ ηαζ θήρδ ηδξ ιέηνδζδξ 7) Απμζηείνςζδ ιε ημ θθυβζζηνμ ημο ζημιίμο ημο μβημιεηνζημφ ηοθίκδνμο ηαεχξ ηαζ ημο θζαθζδίμο υπμο ημπμεεηείηε ημ πνμξ ακάθοζδ δείβια 8) Μεηάββζζδ ημο δζαθφιαημξ απυ ημκ μβημιεηνζηυ ηφθζκδνμ πάθζ ζηδκ ηςκζηή θζάθδ, εθυζμκ πνχηα έπμοιε πενάζεζ ηα ζηυιζα ηαζ ηςκ δφμ απυ ημ θθυβζζηνμ 9) Απμζηείνςζδ ηδξ ιειανάκδξ πμο εα ηάθορδ ηδκ ηςκζηή θζάθδ ηαζ ημπμεέηδζδ ηδξ ηαθθζένβεζαξ εκηυξ ημο εενιμεαθάιμο βζα ζοκέπζζδ ηδξ γφιςζδξ. 44
Όπςξ ακαθένεηαζ ηαζ ζηδκ ανπή ηδξ παναβνάθμο, ημ Baumé είκαζ ιμκάδα ιέηνδζδξ πενζεηηζηυηδηαξ, ηαζ δ εενιμηναζία είκαζ έκαξ ζδιακηζηυξ πανάβμκηαξ ιεηααμθήξ ηδξ πενζεηηζηυηδηαξ. Καηά ηφνζμ θυβς δ ααειμκυιδζδ ηςκ ιπμιυιεηνςκ έπεζ βίκεζ ζημοξ 20 μ C, ιε απμηέθεζια ιεηά απυ ηάεε ιέηνδζδ Baumé κα είκαζ απαναίηδηδ δ πνμζανιμβή ηςκ ααειχκ Baumé, ακάθμβα ιε ηδκ εηάζημηε εενιμηναζία ημο πεζνάιαημξ. Ζ πνμζανιμβή αοηή βίκεηε ιε αάζδ ηδκ παναηάης ελίζςζδ: Τ Τ 0, 045 a o ππαγματικό πποτύπου ο Be Be α πεiπαγματικό μετπήσιμο 3.9. Γηεξγαζία εηζόδνπ ηνπ δείγκαηνο ζηελ αλαιπηηθή ζηήιε, ιήςε ηνπ ρξσκαηνγξαθήκαηνο θαη αλάιπζε απηνύ Μεηά ημ ηέθμξ ηδξ ιέηνδζδξ ημο Baumé, υπςξ ακαθένεηαζ ηαζ ζηδκ πανάβναθμ 3.8., έπμοιε ηάκεζ ήδδ ηαζ ηδκ θήρδ ημο δείβιαημξ απυ ηδκ ηαθθζένβεζα ηαζ ηαοηυπνμκα, υζδ χνα δζανηεί δ ιέηνδζδ ημο Baumé, νοειίγμοιε ηδκ νμή ηδξ ζηήθδξ ζηδκ επζεοιδηή ηαπφηδηα βζα κα επζηεοπεεί ζζμννμπία [23]. Ζ είζμδμξ ημο δείβιαημξ ζηδκ ακαθοηζηή ζηήθδ βίκεηαζ ιε ηδκ αμήεεζα ιζηνμζφνζββαξ αηνζαείαξ 100ιL απυ ηδκ Hamilton. Πνζκ ηδκ είζμδμ ημο δείβιαημξ δζαηυπημοιε ηδκ νμή ημο δζαθφηδ. Κάκμοιε ηδκ έκεζδ ημο δείβιαημξ, εθυζμκ πνχηα έπμοιε αεααζςεεί πςξ δεκ οπάνπμοκ θοζαθίδεξ εκηυξ ηδξ ζφνζββαξ, μζ μπμίεξ εα ιαξ μδδβμφζακ ζε εζθαθιέκμ απμηέθεζια. Αθήκμοιε ημ ζφζηδια βζα ελζζμννυπδζδ, πενίπμο 5 θεπηά, βζα κα εζηζαζηεί δ πενζμπή ζοβηέκηνςζδξ ημο δείβιαημξ, έπεζηα αθαζνμφιε πνμζεηηζηά ηδκ ζφνζββα ηαζ επακαθένμοιε ηδκ νμή βζα κα επζηεοπεεί μ δζαπςνζζιυξ ηςκ δζαθυνςκ ηθαζιάηςκ. 45
3.10 Πνξεία πεηξακάησλ Σα επζιένμοξ ζηάδζα ηδξ πεζναιαηζηήξ δζαδζηαζίαξ είκαζ ηα αηυθμοεα: 1. Ρφειζζδ ηδξ εενιμηναζίαξ ηδξ ζηήθδξ ηαζ ημο ακζπκεοηή 2. Παναζηεοή ηςκ απαναίηδηςκ δζαθοιάηςκ βζα ηδκ ακάθοζδ: i. Φένμκ δζαθφηδξ ii. Θνεπηζηυ δζάθοια 3. Μέηνδζδ αθημμθζηχκ ααειχκ ηδξ ηαθθζένβεζαξ ηαζ θήρδ δείβιαημξ 4. Δζζαβςβή 25ιL ημο πνμξ ακάθοζδ δείβιαημξ ηαζ ηαοηυπνμκδ έκανλδ ημο ηαηαβναθέα. 5. Λήρδ ηςκ πνςιαημβναθζηχκ ημνοθχκ ηαζ επελενβαζία αοηχκ 46
ΙV ΑΠΟΣΕΛΕΜΑΣΑ ΤΠΟΛΟΓΙΜΟΙ 47
4.Παξνπζίαζε ησλ πεηξακαηηθώλ απνηειεζκάησλ θαη επεμεξγαζία απηώλ 4.1. Παξνπζίαζε ησλ πεηξακαηηθώλ κεηξήζεσλ ηεο πνξείαο ηεο αιθννιηθήο δύκσζεο ζε δηαθνξεηηθέο ζεξκνθξαζίεο θαη δηαθνξεηηθά ph, παξνπζία θπηηάξσλ Saccharomyces cerevisiae Zymaflore F-10 θαη Εymaflore X-5 ηδ ζοβηεηνζιέκδ μιάδα πεζναιάηςκ πναβιαημπμζήεδηακ γοιχζεζξ, ζε δζάθοια βθοηυγδξ (12% w/v), ζηεθεπχκ Zymaflore F-10 ηαζ Εymaflore X-5 ηδξ γφιδξ Saccharomyces cerevisiae. Ζ ιέηνδζδ ημο ιεβέεμοξ ηςκ ηοηηάνςκ επζηεφπεδηε ιε ηδκ πνήζδ ηδξ ζηενζηήξ ιμκμθαζζηήξ πνςιαημβναθίαξ αανοηζημφ πεδίμο. Καζ μζ δφμ γφιεξ ελεηάζηδηακ βζα ημκ πνυκμ γφιςζδξ ηαζ βζα ηδκ ιεηααμθή ημο ιεβέεμοξ ηςκ ηοηηάνςκ ημοξ ζε ηέζζενζξ δζαθμνεηζηέξ εεμηναζίεξ ( 15 μ C, 20 μ C, 25 μ C ηαζ 30 μ C) ηαεχξ ηαζ ηέζζενα δζαθμνεηζηά ph ( 3, 4, 5, ηαζ 6 ). Ο πνμζδζμνζζιυξ ηςκ ζηαδίςκ ακάπηολδξ ηςκ παναπάκς ζηεθεπχκ πναβιαημπμζήεδηε ιε ημκ πνμζδζμνζζιυ ηςκ υβηςκ ζοβηνάηδζδξ (V r ), απυ ηδκ επελενβαζία ηςκ πνςιαημβναθδιάηςκ. Ζ έκανλδ ηδξ ηζκδηζηήξ ηςκ γοιχζεςκ λεηίκδζε αιέζςξ ιεηά ημκ ειαμθζαζιυ ημο ενεπηζημφ οθζημφ ιε ηα ηφηηανα ηδξ γφιδξ ηαζ δ πμζυηδηα ημο οβνμφ ηδξ γφιςζδξ ήηακ ηέημζα χζηε κα ηαθφπηεζ ηα ηφηηανα. ημκ παναηάης Πίκαηα πανμοζζάγμκηαζ ακαθοηζηά ηα απμηεθέζιαηα ηδξ ηζκδηζηήξ ηαζ δίκμκηαζ ηα βναθήιαηα αοηχκ. 48
Πίκαηαξ 4.1.1: Πανμοζίαζδ ηςκ πνυκςκ γφιςζδξ βζα ηδξ γφιεξ Εymaflore F-10 ηαζ Εymaflore X-5, ζε δζάθοια βθοηυγδξ 12%w/v, ζε δζαθμνεηζηέξ ηζιέξ εενιμηναζίαξ ηαζ ph. ph Θερμοκρασία (⁰C) Χρόνος ζύμωσης (h) Saccharomyces cerevisiae Ζymaflore F-10 Ζymaflore X-5 30 22,0 17,5 3,0 25 25,0 22,5 20 28,0 24,5 15 45,0 33,5 30 19,0 10,0 4,0 25 22,0 15,0 20 29,0 18,0 15 42,0 29,5 30 15,0 9,0 5,0 25 19,0 10,0 20 27,5 12,0 15 37,0 27,0 30 18,5 11,5 6,0 25 20,0 13,5 20 28,5 16,0 15 41,0 29,0 49
ρη 3.00 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Ζymaflore F-10 Ζymaflore X-5 30⁰C 25⁰C 20⁰C 15⁰C πήια 4.1.1: οβηνζηζηή ακάθοζδ ημο πνυκμο γφιςζδξ ηςκ γοιχκ Zymaflore F-10 ηαζ Zymaflore X-5, ζε ph 3 ηαζ ζε εενιμηναζίεξ 30 μ C, 25 μ C, 20 μ C ηαζ 15 μ C ρη 4.00 Ζymaflore F-10 Ζymaflore X-5 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 30⁰C 25⁰C 20⁰C 15⁰C πήια 4.1.2.: οβηνζηζηή ακάθοζδ ημο πνυκμο γφιςζδξ ηςκ γοιχκ Zymaflore F-10 ηαζ Zymaflore X-5, ζε ph 4 ηαζ ζε εενιμηναζίεξ 30 μ C, 25 μ C, 20 μ C ηαζ 15 μ C 50
ρη 5.00 Ζymaflore F-10 Ζymaflore X-5 40 35 30 25 20 15 10 5 0 30⁰ C 25⁰ C 20⁰ C 15⁰ C πήια 4.1.3.: οβηνζηζηή ακάθοζδ ημο πνυκμο γφιςζδξ ηςκ γοιχκ Zymaflore F-10 ηαζ Zymaflore X-5, ζε ph 5 ηαζ ζε εενιμηναζίεξ 30 μ C, 25 μ C, 20 μ C ηαζ 15 μ C ρη 6.00 Ζymaflore F-10 Ζymaflore X-5 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 30⁰ C 25⁰ C 20⁰ C 15⁰ C πήια 4.1.4.:οβηνζηζηή ακάθοζδ ημο πνυκμο γφιςζδξ ηςκ γοιχκ Zymaflore F-10 ηαζ Zymaflore X-5, ζε ph 6 ηαζ ζε εενιμηναζίεξ 30 μ C, 25 μ C, 20 μ C ηαζ 15 μ C Απυ ηζξ ηζιέξ ημο Πίκαηα 4.1.1. ηαζ ηζξ αηυθμοεεξ βναθζηέξ παναζηάζεζξ θαίκεηαζ υηζ ζε υθεξ ηζξ εενιμηναζίεξ ηαζ ηζξ ηζιέξ ph πμο ιεθεηήεδηακ, ημ ζηέθεπμξ Zymaflore X-5 ειθακίγεζ ιζηνυηενμοξ πνυκμοξ γφιςζδξ, ζε ζπέζδ ιε ημ ζηέθεπμξ Zymaflore F-10. 51
4.2.Παξνπζίαζε ησλ απνηειεζκάησλ πνπ ειήθζεζαλ θαηά ηελ δηάξθεηα αιθννιηθώλ δπκώζεσλ πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ κε δύκεο Εymaflore F-10 θαη Zymaflore X-5 ζε ζεξκνθξαζία 30 o C θαη ζε ph 3,0 4,0 5,0 θαη 6,0 Με ζοκδοαζιυ ηδξ πμνείαξ ακάπηολδξ ηςκ γοιχκ, ηδκ πμνεία ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ ηαεχξ ηαζ ηςκ δζαθμνεηζηχκ υβηςκ ζοβηνάηδζδξ, ημο ηάεε ηθάζιαημξ ηςκ ηοηηάνςκ ηςκ γοιχκ, πμο πνμέηορακ απυ ηδκ ακάθοζδ ηςκ δεζβιάηςκ ηδξ εενιμηναζίαξ 30 μ C ηαζ ηςκ ηζιχκ ph 3,0, 4,0 5,0 ηαζ 6,0, ιε ηδκ πνήζδ ηδξ Μ.Υ.Β.Π. ηαηαθήλαιε ζηα ζοιπενάζιαηα υζμκ αθμνά ηα ζηάδζα ακάπηολδξ ηδξ ηάεε γφιδξ. ηα παναηάης ζπήιαηα, πανμοζζάγμκηαζ εκδεζηηζηά ηάπμζα απυ ηα πνςιαημβναθήιαηα πμο εθήθεδζακ ηαηά ηδκ δζάνηεζα ηςκ πεζναιάηςκ, ηαζ ζημοξ πίκαηεξ πανμοζζάγμκηαζ μζ οπμθμβζγυιεκμζ υβημζ ζοβηνάηδζδξ ηαεχξ ηαζ ηα πμζμζηά ηςκ δζαθυνςκ ιεβεεχκ ηςκ ηοηηάνςκ ηςκ γοιχκ. 52
4.2.1.Παξνπζίαζε ησλ απνηειεζκάησλ πνπ ειήθζεζαλ θαηά ηελ δηάξθεηα αιθννιηθώλ δπκώζεσλ πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ κε δύκεο Εymaflore F-10 θαη Zymaflore X-5 ζηνπο 30 o C θαη ζε ph 3,0 ε αοηή ηδκ ζεζνά πεζναιάηςκ πναβιαημπμζήεδηακ γοιχζεζξ ιε ηα ζηεθέπδ Εymaflore F-10 ηαζ Zymaflore X-5 ζημοξ 30 o C ηαζ ζε ph 3,0. Σα ακηίζημζπα πνςιαημβναθήιαηα ηαζ ηα απμηεθέζιαηα ιεηά ηδκ ακάθοζδ αοηχκ πανμοζζάγμκηαζ παναηάης. πήια 4.2.1.1: Υνςιαημβναθήιαηα ηα μπμία εθήθεδζακ ιε ηδκ Μ.Υ.Β.Π. ηαηά ηδκ δζάνηεζα αθημμθζηήξ γφιςζδξ, πμο πναβιαημπμζήεδηε ιε ηφηηανα Zymaflore F-10 ζε ph 3,0 ηαζ ζε εενιμηναζία 30ºC. πήια 4.2.1.2.: Υνςιαημβναθήιαηα ηα μπμία εθήθεδζακ ιε ηδκ Μ.Υ.Β.Π. ηαηά ηδκ δζάνηεζα αθημμθζηήξ γφιςζδξ, πμο πναβιαημπμζήεδηε ιε ηφηηανα Zymaflore X-5 ζε ph 3,0 ηαζ ζε εενιμηναζία 30ºC. 53
Πίκαηαξ 4.2.1.1: Πανμοζίαζδ ηςκ υβηςκ ζοβηνάηδζδξ ζημ ιέβζζημ ηςκ ημνοθχκ έηθμοζδξ ηςκ ηοηηάνςκ Zymaflore F-10 ηαζ Zymaflore X-5, ηαηά ηδκ δζάνηεζα ηδξ αθημμθζηήξ γφιςζδξ ζημο 30 o C ηαζ ζε ph 3,0, υπςξ εθήθεδζακ ιε ηδκ ζηενζηή πνςιαημβναθία αανοηζημφ πεδίμο t ( h) Zymaflore F-10 Zymaflore X-5 Vr 1 ( cm 3 ) Vr 2 ( cm 3 ) Vr 1 ( cm 3 ) Vr 2 ( cm 3 ) 0,0 5,35 7,78 11,0 13,2 2,5 5,83 7,53 11,2 13,4 4,5 5,82 7,50 11,0 13,1 6,5 5,83 7,78 12,5 8,5 8,50 12,7 12,0 8,97 12,5 18,0 8,92 12,5 22,0 7,27-54