Проєкт технології виробництва глутатіон-продукувальних дріжджів для харчових технологій
Автор: Зубар Зоряна Орестівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Біотехнології та біоінженерія
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Об’єкт дослідження – біомаса Saccharomyces cerevisiae, що продукує глутатіон, та її екстракція за допомогою електропорації імпульсним елек-тричним полем (PEF). Сфера дослідження – промислова біотехнологія мікробних антиокси-дантів; технологія ферментації; нетермічні методи руйнування клітин. Мета дослідження – розробка, оптимізація та валідація інтегрованого біотехнологічного процесу виробництва харчового відновленого глутатіону з дріжджової біомаси, включаючи ферментацію, руйнування клітин за допомо-гою PEF, екстракцію, очищення та оцінку промислової застосовності. Глутатіон, будучи основним внутрішньоклітинним антиоксидантом, що бере участь у регуляції окисно-відновних процесів, детоксикації та мета-болічному гомеостазі, набуває все більшого застосування в харчовій техно-логії, нутрицевтиці, фармацевтиці та функціональних інгредієнтах. З огляду на високі темпи виробництва природних біологічно активних сполук, пошук ефективних та екологічно чистих технологій виробництва є дуже актуальним. Традиційні хімічні та ферментативні підходи до синтезу глутатіону мають значні недоліки з точки зору високих витрат, впливу на навколишнє середо-вище та обмежень біологічної активності, що спонукало промисловість до використання мікробної ферментації. Saccharomyces cerevisiae є безпечним та ефективним продуцентом із статусом GRAS, метаболічною стійкістю та внутрішньою здатністю син-тезувати високі концентрації глутатіону в внутрішньоклітинному середовищі. В оптимізованих процесах ферментації рівень біомаси дріжджів досягає 1,8–2,0 % глутатіону у співвідношенні до сухої маси. Однак для одержання біологічно активного відновленого глутатіону все ще існують значні труд-нощі, оскільки механічне або термічне порушення молекули може пошкодити або призвести до відкладення білкових домішок. Тому ця робота має на меті вирішити цю проблему за допомогою технології імпульсного електричного поля (PEF), нетеплового методу електропорації, який сприяє проникності дріжджових клітин, посилює вивільнення глутатіону, зменшує термічну де-градацію та мінімізує споживання енергії. Наукова новизна цієї роботи полягає в поєднанні високоефективного ферментаційного процесу дріжджів з пілотним процесом електропорації PEF, який спеціально розроблений для відновлення глутатіону. Ця технологія доз-волить виконувати високоефективний та ощадливий біотехнологічний про-цес, що є цінним з огляду на відсутність в Україні, промислового вироб-ництва глутатіону. У магістерській кваліфікаційній роботі викладено опис технологічного процесу, включаючи підготовку сировини, 2-етапне культивування інокуля-ту, високошвидкісну ферментацію, сепарацію біомаси, обробку PEF, уль-трафільтрацію та очищення іонообмінною хроматографією, а також сушіння продукту. На кожному етапі виробництва було проведено матеріальний ба-ланс і перевірено потенціал виробництва 20 кг очищеного глутатіону на рік. Було подано детальну схему технологічного процесу та специфікацію облад-нання. Економічні показники біотехнологічного процесу були визначені в економічному розділі з метою перевірки технологічних можливостей та кон-курентоспроможності розробленої технології в умовах пілотного запуску. Запропонований процес зменшує споживання енергії, економить операційні витрати порівняно з механічним руйнуванням і відповідає розвитку існуючої інфраструктури ферментації. Висновок підкріплений оглядом літератури та експериментальними даними з використанням сучасних біохімічних та техно-логічних методів оцінки. Ключові слова: глутатіон, Saccharomyces cerevisiae, імпульсне елек-тричне поле (PEF), технологія ферментації, електропорація клітин, біотехно-логічна інженерія