CC BY
46
УдК 663.481:664
Влияние ферментных препаратов на увеличение аминного азота
в ферментативном гидролизате пивной дробины
А. А. Волкова; О. Б. Иванченко, канд. биол. наук, доцент; П. Е. Баланов, канд. техн. наук, доцент Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Ключевые слова: пивная дробина; гидролиз; ферментный препарат; аминный азот.
Keywords: brewer's grains; hydrolysis; enzyme preparation; amino acids nitrogen
На предприятиях пивоваренной промышленности ежегодно образуется большое количество дробины, влажность которой в среднем составляет 70-80%. Дробина представляет собой остаток дробленых зернопродуктов, образующихся после фильтрования затора [1]. Химический состав пивной дробины варьирует в зависимости от качества и сорта солода, количества несоложеного сырья, способа затирания, технологии фильтрования затора, а также от сорта пива. Усредненный химический состав пивной дробины в пересчете на абсолютно сухое вещество (% АСВ) представлен в табл. 1 [2, 3, 4].
Сырая пивная дробина не имеет широкого применения из-за ее низкой стойкости при хранении и трудностей с транспортировкой. Вследствие высокой влажности при хранении она закисает, плесневеет и теряет питательную ценность. Поэтому срок хранения пивной дробины ограничивают 24 ч [1]. Некоторые пивоваренные заводы вынуждены вывозить остатки нереализованной пивной дробины, размещая ее на специальных полигонах. Такой способ утилизации может привести к загрязнению окружающей среды, поскольку дробина — это многокомпонентная смесь. В состав дробины входят растительные белки, углеводы, органические веще-
ства, которые, разлагаясь под действием химических и микробиологических процессов, могут образовывать токсичные продукты [4].
Традиционный вариант утилизации пивной дробины — использование ее в сельском хозяйстве для скармливания домашним животным как молокогонный высокобелковый корм и в качестве сырья для изготовления кормов и кормовых смесей [2]. Животные должны получать с кормом все необходимые для них питательные вещества, в частности особенно важна обеспеченность протеином, дефицит которого увеличивается из года в год [5]. Решением этой проблемы может стать использование пивной дробины. Однако такое применение имеет ряд недостатков вследствие неполной усваиваемости питательных веществ корма сельскохозяйственными животными. Пивная дробина обладает высоким содержанием клетчатки и других некрахмалистых полисахаридов, которые практически не усваиваются организмом, более того, они препятствуют доступу собственных ферментов животных к другим питательным веществам и их перевариванию. Корма, богатые клетчаткой, пригодны только для рационов жвачных животных, в отделах пищеварительной системы
Таблица 1
Сырой Сырой Сырая Безазотистые Минеральные
протеин жир клетчатка экстрактивные вещества вещества
23,4-28,0 | 7,8-8,2 | 13,9-17,5 41,0-47,7 2,5-5,3
которых содержится специальная микрофлора, способная синтезировать и выделять в пищеварительный тракт ферменты, расщепляющие целлюлозу. В пищеварительном же тракте птицы и свиней такие ферменты отсутствуют. Кроме того, известно, что использование пивной дробины в рационе молодняка недопустимо. В связи с этим содержание клетчатки в кормах для свиней, птицы, пушных и домашних животных должно быть ограничено и строго нормировано [6, 7].
Один из путей решения данной проблемы — введение в рацион животных ферментных препаратов. По мнению Яхина и Самкова [8], ферментные препараты следует вносить непосредственно в корм, а по мнению Касаткиной с соавторами [9], целесообразнее вносить их в пивную дробину заранее. Экзогенные ферменты разрушают клеточные стенки растительных кормов и гидро-лизуют крупные молекулы некрахмалистых полисахаридов, в результате чего улучшаются перевариваемость питательных веществ и их всасывание в кишечнике животного. В последние годы все большее применение находит использование ферментов для улучшения усвояемости кормов.
В настоящее время для увеличения пищевой ценности пивной дробины широко применяют целлюлолитические ферментные препараты, направленные на расщепление некрахмалистых полисахаридов. Однако вопросы увеличения доли аминного азота при использовании комплекса с протеолитическим ферментным препаратом рассмотрены недостаточно.
Цель настоящей работы — повышение содержания аминного азота в ферментативном гидролизате пивной дробины.
Для гидролиза использовали ферментные препараты: Нейтраза 0,8 L (Дания, Компания Novozymes) и Цел-лолюкс^ (Россия, «Сиббиофарм»).
Выбор ферментов был обусловлен наличием в дробине широкого ряда некрахмалистых полисахаридов, таких, как целлюлоза, гемицеллюлозы типа ксиланов, арабанов, арабиноксиланов, связанных с белками, а также следовых количеств р-глюкана.
Основная активность ферментного препарата Нейтраза 0,8 L обусловлена действием эндопептидаз, которые ги-дролизуют пептидные связи белков с образованием пептидов и аминокислот.
Ферментный препарат Целло-люкс^ содержит комплексы целлю-
6^2010
13
Рис. 1. Содержание аминного азота при гидролизе пивной дробины под действием ферментного препарата Нейтраза 0,8 1_:
1 — исходная дробина; 2 — дробина после ВТО; 3 — 0,01 %; 4 — 0,1 %; 5 — 0,2 %; 6 — 1,0 %; 7 — 1,5 %
« 35
33
27 25
-------------------------------------------------------------------------------------------
..................................................................
- - — п.......н
1 2 3 4 5 6 7
Вариант опыта
Рис. 2. Содержание негидролизованной твердой фазы дробины после обработки Нейтразой 0,8 1_: 1 — исходная дробина; 2 — дробина после ВТО; 3 — 0,01 %; 4 — 0,1 %; 5 — 0,2 %; 6 — 1,0 %; 7 — 1,5 %
43
41
39
37
31
29
лаз (2000±200 ед. ЦлА/г), ксиланаз (до 8000 ед. КсА/ г), глюканаз (до 1500 ед. р-ГлА/ г). Таким образом, препарат катализирует расщепление целлюлозы, ксиланов, р-глюканов растительной клетки до легкодоступных углеводов [10].
В качестве гидролизуемого сырья использовали зерновую дробину — отходы пивоваренного завода «Тинькофф» (Санкт-Петербург).
Ферментативный гидролиз пивной дробины (гидромодуль 1:1,25) проводили в течение 2 ч при температуре 50 ^ (pH 5,0). Изучали воздействие различных концентраций ферментных препаратов на образование аминного азота.
Содержание а-аминного азота определяли методом йодометрического титрования [11], а степень гидролиза — по высушенной массе негидролизован-ной твердой фазы пивной дробины.
На первом этапе нашей работы исследовали процесс ферментативного гидролиза пивной дробины протеоли-тическим ферментным препаратом Нейтраза 0,8 L для получения максимального содержания аминного азота в гидролизате.
Диаграмма содержания аминного азота в гидролизате под действием ферментного препарата Нейтраза 0,8 L представлена на рис. 1. Контролем служили исходная дробина и дробина после водно-тепловой обработки (ВТО) без воздействия фермента.
Результаты исследований показали, что при изменении концентрации ферментного препарата от 0,01 до 1,0% значительно увеличивается содержание аминного азота в гидролизате — с 4,0 до 12,1 мг/100 мл. Дальнейшее увеличение концентрации ферментного препарата до 1,5% не приводит к повышению уровня аминного азота.
После такой обработки субстрата определяли массу высушенной негид-ролизованной твердой фазы пивной дробины (рис. 2).
Как видно из рис. 2, при увеличении концентрации ферментного препарата повышается степень гидролиза, что вы-
Таблица 2
Вариант Концентрация, %
опыта Нейтраза 0,8 L Целлолюкс^
1 (исходная дробина) 0 0
2 (дробина после ВТО) 0 0
3 0,2 0,01
4 1,8 0,01
5 1,0 0,1
6 0,2 0,19
7 1,8 0,19
Рис. 3. Содержание негидролизованной твердой фазы дробины после обработки Целлолюксом^: 1 — исходная дробина; 2 — дробина после ВТО; 3 — 0,01 %; 4 — 0,1 %; 5 — 1,0 %
6^2010
14
25
15
.111
_т_
3 4 5
Вариант опыта
Рис. 4. Содержание аминного азота при гидролизе пивной дробины комплексом ферментных препаратов Нейтраза 0,8 1_ и Целлолюкс^
30
20
10
5
0
1
2
6
7
ражается в количественном снижении твердой фазы дробины. Максимальная степень гидролиза была получена при действии ферментного препарата Ней-траза 0,8 L в концентрации 1,0%.
Таким образом, использование про-теолитического ферментного препарата Нейтраза 0,8 L (в концентрации 1,0%) увеличивает содержание аминного азота в гидролизате пивной дробины в 10 раз и приводит к снижению негидроли-зованной твердой фазы пивной дробины на 28,5%.
Белки с некрахмалистыми полисахаридами образуют комплексы, в результате чего белок становится недоступным для действия протеолитических ферментов [12]. Для высвобождения белка из таких комплексов необходимо гидролизовать некрахмалистые полисахариды. С этой целью использовали ферментный препарат Целлолюкс^ в концентрациях: 0,01; 0,1; 1,0%.
Результаты эксперимента, характеризующие снижение уровня твердой фазы дробины после воздействия Целлолюкса^, представлены на рис. 3.
Как показывают данные диаграммы, внесение целлюлолитического ферментного препарата Целлолюкс^ (в концентрации 0,1%) приводит к снижению негидролизованной твердой фазы пивной дробины на 16,9%.
На основании результатов экспериментов для дальнейших исследований была составлена матрица, где за основной уровень были выбраны концентрации ферментных препаратов, при которых получены максимальные эффекты: Нейтраза 0,8 L — 1,0% и Целлолюкс^ — 0,1%. Ферментные препараты совместно вносили в пивную дробину в концентрациях, представленных в табл. 2.
Диаграмма содержания аминного азота при гидролизе пивной дробины комплексом ферментных препаратов Нейтраза 0,8 L и Целлолюкс^ показана на рис. 4.
Наибольшее содержание аминного азота (24,0 мг/ 100 мл) отмечается при совместном внесении ферментных препаратов в концентрациях: Нейтра-за 0,8 L — 1,8% и Целлолюкс^ — 0,19%. Таким образом, использование комплекса ферментных препаратов увеличивает содержание аминного азота в гидролизате пивной дробины в 20 раз по сравнению с образцом после ВТО.
Как показывают результаты исследований, вполне закономерно, что основную роль в повышении уровня свободного аминного азота играет
ферментный препарат Нейтраза 0,8 L, но внесение ферментного препарата Целлолюкс^ значительно увеличивает содержание свободного аминного азота — с 12,1 мг/100 мл (рис. 1, вар. 6) до 20,1 мг/100 мл (рис. 4, вар. 5).
Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что комплекс ферментных препаратов цел-люлолитического и протеолитического действия может быть использован для гидролиза белков пивной дробины с целью получения гидролизатов, в которых будет увеличенное содержание аминного азота. Можно предположить, что сочетание различных по происхождению целлюлолитических и протеолитических ферментных препаратов или создание мультиэнзимных композиций из них позволит получить ферментативные гидролизаты, которые могут быть использованы для повышения пищевой ценности целого ряда продуктов питания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Тихомиров, В. Г. Технология пивоваренного и безалкогольного производств/В. Г. Тихомиров. — М.: Колос, 1999. — 448 с.
2. Колпакчи, А. П. Вторичные материальные ресурсы пивоварения/А. П. Колпакчи, Н. В. Голикова, О. В. Андреева. — М.: Агропромиздат, 1986. — 160 с.
3. Кунце, В. Технология солода и пива/В. Кунце, Г. Мит. — СПб.: Профессия, 2003. — 912 с.
4. Белодедова, А. Пивная дробина: выход на рынок комбикормов/А. Белодедова // Индустрия напитков. — 2008. — № 2. — С. 18-22.
5. Пищевая химия/А. П. Нечаев [и др.]. — СПб.: Гиорд, 2001. — 592 с.
6. Грачева, И.М. Технология ферментных препаратов/И. М. Грачева. — М.: Пищевая промышленность, 1975. — 392 с.
7. Животноводство/Е. А. Арзуманян [и др.]. — М.: Агропромиздат, 1985. — 448 с.
8. Яхин,А. Применение мультиэнзимов для повышения продуктивности свиней/А. Яхин, А. Самков // Комбикорма. — 2006. — № 6. — С. 89-90.
9. Касаткина, А Н. Использование мультиэн-зимных композиций для деструкции пивной дробины/А. Н. Касаткина, Н. Б. Градова, Э. В. Удалова // Биотехнология. — 2008. — № 2. — С. 59-64.
10. Целлолюкс-Е http://www.sibbio.ru/products/ ferment/df.
11. Ермолаева, Г. А. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия/Г. А. Ермолаева. — СПб.: Профессия, 2004. — 536 с.
12. Нарцисс, ^Пивоварение. Т. 1. Технология солодоращения/Л. Нарцисс. — СПб.: Профессия, 2007. — 584 с. <£?
Открытие пивоваренного завода в Ульяновске
ООО «САБМиллер РУС», дочернее предприятие ведущей пивоваренной компании в мире SABMiller р1с, объявила об открытии пивоваренного завода в Ульяновске. Торжественная церемония состоялась 13 октября 2010 г.
Пивоваренный завод компании «САБМиллер РУС» в Ульяновске соответствует стандартам мирового уровня с использованием современных технологий и расположен на участке 38 га в промышленной зоне Заволжского р-на г. Ульяновска (в Левобережном р-не). Строительство завода велось с 2008 г., первая партия продукции была выпущена весной 2009 г.
Первоначальная мощность завода составляет 3 млн гкл в год. Общий объем инвестиций в строительство завода составил 7,2 млрд руб. На заводе создано более 300 рабочих мест для жителей Ульяновска.
Грант ХАРРИС, генеральный директор ООО «САБМиллер РУС»: «Стремясь расширить объем нашей деятельности на российском рынке, мы по достоинству оценили условия, которые создаются Правительством Ульяновской области в сфере экономического и социального развития с целью привлечения инвестиций в регион. Наряду с инвестициями в строительство завода компания «САБМиллер РУС» инвестирует в развитие социальной сферы региона посредством осуществления программ корпоративной социальной ответственности и реализиции проектов устойчивого развития. Мы желаем оставаться надежным партнером Правительству Ульяновской области и высоко оцениваем ту политику по привлечению инвестиций, которая проводится в регионе».
Сергей МОРОЗОВ, губернатор Ульяновской области: «Пивоваренный завод компании «САБМиллер РУС» по праву можно поставить в один ряд с лучшими производственными площадками мировых лидеров. Поэтому его открытие для Ульяновской области — знаковое событие. Используя новейшие технологии в своем производстве и создавая для своих сотрудников достойные условия труда, это предприятие отвечает самым высоким международным стандартам. Для региона этот проект, безусловно, имеет очень важное значение. Уверен, его успешная реализация окажет позитивное влияние на дальнейшее сотрудничество нашей области с ведущими мировыми компаниями.
Наряду с производственной деятельностью в Ульяновской области компания «САБ-Миллер РУС» работает в тесном сотрудничестве с областным правительством и стремится объединять усилия с целью улучшения социального благополучия региона.
