CC BY
21
УДК 663.813
Биокатализаторы в технологии соков с мякотью и пюре
Л. В. Киселева, канд. биол. наук; В. А. Ломачинский, д-р техн. наук, чл.-корр. РАСХН ВНИИ консервной и овощесушильной промышленности РАСХН О. А. Синицына, канд. хим. наук; А. П. Синицын, д-р хим. наук МГУ им. М. В. Ломоносова
В последнее время в нашей стране интенсивно развивается биотехнологическое производство, основанное на применении ферментов микробного происхождения. В решении проблемы, связанной с повышением степени использования плодоовощного сырья и вторичных пищевых отходов, наиболее перспективны ферментные препараты пектиназного, целлюлазного и гемицеллюлазного (ксиланазного) действия.
В свете вышеизложенного во ВНИИ консервной и овощесушиль-ной промышленности были прове-
Ключевые слова:
ферментные препараты, пектинлиазные, целлюлазные, ксиланазные, мацерирующий эффект, соки с мякотью
дены сравнительные исследования влияния ферментных препаратов различной специфичности действия на процесс переработки фруктов и овощей, т. е. на выход целевых продуктов и физико-химические показатели гидролизатов фруктового и овощного сырья.
Таблица 1
Препарат Активность, ед/г
КМЦазная ксиланазная пектинлиазная рамногалакто-уронанлиазная
PEL — 1100 10500 —
RGL — 2300 200 840
КсибетенЦел (Цедловиридин) 5570 630 — —
КсибетенКсил 1700 5690 — —
Таблица 2
Показатель
Препарат Выход Массовая доля Содержание в гидролизате, % рН
продукта, % экстрактивных веществ, % Мякоть | Жидкая фаза
PEL 95,0 12,4 34,4 62,5 5,9
RGL 97,4 10,4 43,2 55,6 6,0
КсибетенЦел (Цедловиридин) 87,5 13,6 45,3 52,1 5,8
КсибетенКсил 75,0 12,6 38,8 61,0 5,8
Контроль (без фермента) 60,9 11,4 55,4 42,7 5,6
Таблица 3
Показатель
Препарат Выход Массовая доля Содержание в гидролизате, % рН
продукта, % экстрактивных веществ, % Мякоть | Жидкая фаза
PEL 83,3 15,0 58,3 36,6 6,0
RGL 91,7 15,0 59,3 36,6 5,7
КсибетенЦел (Целловиридин) 83,3 15,6 67,1 29,3 6,1
КсибетенКсил 91,7 16,0 68,2 30,7 6,2
Контроль (без фермента) 71,7 13,4 75,1 24,7 6,5
ПИ
НАПИТКИ
2•2009
30
В исследовании были использованы два лабораторных ферментных препарата, разработанных на кафедре химической энзимологии МГУ им. М. В. Ломоносова (пектинлиазный препарат РЕL и рамногалактоуронан-лиазный препарат RGL, полученные на основе мицелиального грибного штамма РетсШшт canescens), и два коммерческих ферментных препарата производства ООО «Промфермент» (Россия) — целлюлазный препарат КсибетенЦел (иное название Цел-ловиридин) и ксиланазный препарат КсибетенКсил, полученные на основе грибного штамма Trichoderma longi-ЬтсЫаЫт. Активности ферментных препаратов приведены в табл. 1.
Пектинлиазную активность определяли по образованию Д4,5-ненасыщен-ного продукта из цитрусового пектина (степень этерификации 69 %) [1]. Рам-ногалактоуронанлиазную активность определяли вискозиметрически по гидролизу свекловичного пектина [2].
Целлюлазную (КМЦ-азную) и ксиланазную активности определяли по образованию восстанавливающих сахаров из №-соли карбоксиметил-целлюлозы (КМЦ) и ксилана березы, соответственно по методике [2].
Ферментные препараты представляли собой порошки, полностью растворимые в воде, с рН-оптимумом действия 3,0-6,0 и температурным оптимум 45...55 °С.
Препараты испытывали на следующем ассортименте сырья: моркови, свекле, тыкве, сливе, айве. Обработку сырья проводили при следующих условиях: рН в диапазоне 4,5-6,0 в зависимости от вида сырья, что совпадает с оптимумом действия ферментных препаратов; температура 45 °С; время обработки 30 мин; концентрация ферментных препаратов (по сухой массе) 0,05 % к массе сырья. Результаты исследований представлены в табл. 2-6.
Результаты испытаний ферментных препаратов на моркови (см. табл. 2) показали увеличение выхода продукта до 30 % при обработке моркови пек-тинлиазным и рамногалактоуронан-лиазным и до 20 % — целлюлазным и ксиланазным препаратами, что указывает на их высокую мацерирующую способность.
Наибольшее увеличение массовой доли экстрактивных веществ (до 2,2 % по сравнению с контрольным образцом) было отмечено при обработке моркови целлюлазным препаратом, при использовании других препаратов этот показа-
тель не превысил 1 %. Все испытуемые ферментные препараты в процессе гидролиза вызывали незначительное под-щелачивание гидролизата: значение рН повышалось с 5,6 в контроле до 5,8-6,0 в опытных образцах.
Более заметные изменения были отмечены в соотношении жидкой части и мякоти в ферментолизатах. Наиболее значительное снижение содержания мякоти (на 16-20 %) при одновременном увеличении доли жидкой части в ферментолизате (на 12-14 %) по сравнению с контролем отмечали при обработке моркови препаратами PEL и КсибетенКсил. В итоге получили продукт — пюре разжиженной, льющейся, гомогенной консистенции.
При испытании ферментных препаратов на свекольном сырье (см. табл. 3) изменили режим процесса ферментации — увеличили продолжительность обработки сырья до 2 ч, так как при выдержке в течение 1 ч не было замечено значительной активности препаратов. После проведения гидролиза в течение 2 ч лучший мацерирующий эффект на свекольном сырье дает применение препаратов RGL и КсибетенКсил: выход продукта в обоих случаях увеличивался на 20 % по сравнению с контрольным образцом. При использовании препаратов PEL и Ксибе-тенЦел увеличение выхода продукта было в 2 раза меньше (11,6 %). Такие результаты можно объяснить тем, что, очевидно, в свекольном сырье преобладает массовая доля ксиланов, а среди испытуемых препаратов именно RGL и КсибетенКсил отличались наибольшими значениями ксиланазной активности (см. табл. 1).
В отличие от морковного свекольное сырье в процессе ферментативной обработки слегка закислялось: значение рН снижалось с 6,5 в контроле до 5,7-6,2 в образцах с добавлением ферментных препаратов. Наиболее заметное увеличение массовой доли экстрактивных веществ по сравнению с контролем наблюдали при обработке сырья коммерческими препаратами ксиланазного и целлюлазного действия соответственно на 2,6 и 2,2 %, в то время как при использовании пектинлиазного и рам-ногалактоуронанлиазного препаратов массовая доля экстрактивных веществ увеличилась по сравнению с контролем лишь на 1,6 %. Напротив, что касается разжижающего эффекта, то он был ярче выражен в случае лиазных препаратов PEL и RGL: содержание жидкой фазы в ферментолизатах для этих пре-
Таблица 4
Показатель
Препарат Тыква Выход продукта, % Массовая доля экстрактивных Содержание в гидролизате, % рН
веществ, % Мякоть | Жидкая фаза
PEL Сырая 98,2 2,4 23,5 76,5 4,7
Бланшированная 92,9 2,2 29,0 69,2 5,0
RGL Сырая 75,0 2,4 40,8 56,9 4,9
Бланшированная 78,6 2,2 26,9 70,5 5,0
КсибетенЦел (Цедловиридин) » 88,6 2,0 23,7 74,2 4,8
КсибетенКсил » 85,7 2,0 25,1 69,4 5,0
Контроль (без фермента) » 71,6 2,2 56,1 42,1 5,0
Таблица 5
Показатель
Препарат Выход Массовая доля Содержание в гидролизате, % рН
продукта, % экстрактивных веществ, % Мякоть | Жидкая фаза
PEL 96,0 9,9 27,9 71,1 4,0
RGL 94,0 9,7 29,6 69,2 4,1
КсибетенЦел (Целловиридин) 87,5 8,7 45,3 52,6 4,6
КсибетенКсил 87,0 8,5 28,8 68,9 4,5
Контроль (без фермента) 81,3 8,0 55,4 43,3 4,6
паратов на 12 % превысило аналогичный показатель контрольного образца, в то время как для целлюлазного и ксиланазного препаратов превышение составило всего 5 %. Полученный в результате продукт представляет собой разжиженное пюре, причем при использовании лиазных препаратов P. canescens — более мягкой консистенции.
В экспериментах по применению ферментных препаратов для обработки тыквенного сырья использовали как сырую, так и бланшированную тыкву (см. табл. 4). Способностью к мацерации тыквы (сырой и бланшированной) обладал препарата PEL: выход продукта по сравнению с контролем увеличился на 26 % при обработке сырой тыквы и на 22 % при обработке бланшированной тыквы. Некоторый мацерирующий эффект, хотя и не столь ярко выраженный, как в случае пектинлиазного препарата, наблюдался и при применении препарата RGL: выход продукта превысил контрольное значение на 3,4 % для сырого и на 7,0 % для бланшированного сырья. Целлюлазный и ксила-назный препараты при обработке ими бланшированного сырья дали положительный эффект, что выражалось в увеличении выхода продукта на 14-17 % по сравнению с контролем. В отличие от морковного и свекольного сырья значение рН тыквенного гидролиза-та в ходе ферментативного гидролиза четырьмя препаратами практически
не изменялось. Испытанные препараты практически не увеличивали массовую долю экстрактивных веществ при обработке тыквы, и в то же время все они обладали сильным разжижающим эффектом, наиболее ярко заметным при анализе гидролизата тыквы, подвергнутой кратковременной тепловой обработке. Соотношение жидкой фазы и мякоти в ферментолизатах бланшированной тыквы составило 70 : 30 для всех препаратов, при этом был получен продукт жидкой, льющейся, гомогенной консистенции, что отвечает требованиям, предъявляемым к сокам с мякотью.
Другим объектом, на котором испытывали ферментные препараты, было бланшированное сырье айвы (см. табл. 5). Мацерирующий эффект и увеличение массовой доли экстрактивных веществ по сравнению с контролем были отмечены в большей степени для лиазных препаратов, которые способствовали увеличению выхода продукта на 14-12 %, а экстрактивных веществ — на 1,6-1,8 % по сравнению с контролем. Целлюлазный и ксиланазный препараты отличались меньшей активностью по отношению к айве: выход продукта при их использовании составил лишь 6 %, а массовая доля экстрактивных веществ осталась практически без изменения. Аналогично активная кислотность айвового сырья не менялась при применении цел-люлазного и ксиланазного препаратов
2 • 2009
31
Таблица 6
Показатель
Препарат Выход Массовая доля Содержание в гидролизате, % рН
продукта, % экстрактивных веществ, % Мякоть Жидкая фаза
PEL 85,7 17,8 27,0 72,5 4,1
RGL 85,7 17,4 24,3 75,0 4,5
КсибетенЦел (Целловиридин) 81,1 17,2 24,3 72,5 4,4
КсибетенКсил 76,2 17,4 20,0 78,5 4,3
Контроль (без фермента) 71,8 17,0 50,0 50,0 4,4
и снижалась при гидролизе лиазными препаратами (от рН 4,6 в контроле до рН 4,0-4,1 в ферментолизатах PEL и RGL). Разжижающий эффект отмечали в большей степени для PEL, RGL и КсибетенКсил, увеличивавших содержание жидкой части продукта на 25 %, и в меньшей — для КсибетенЦел (~9 %). Продукт получался жидким, льющейся консистенции и соответствовал требованиям, предъявляемым к сокам с мякотью.
Заключительным этапом испытаний была проверка возможности применения PEL, RGL, КсибетенКсил и Ксибе-тенЦел для переработки сырой сливы (см. табл. 6). В этом эксперименте все препараты проявили себя положитель-
но. Стоит отметить более выраженный по сравнению с мацерирующим разжижающий эффект. Так, обработка сливового сырья всеми испытуемыми ферментными препаратами приводила к увеличению содержания в ги-дролизате жидкой фракции на 25 % по сравнению с контрольным образцом. Что касается выхода продукта и массовой доли экстрактивных веществ, то при использовании лиазных препаратов эти показатели увеличивались, соответственно, на 14 и 0,6 %, а при использовании целлюлазного и ксила-назного — на 5 и 0,3 % по сравнению с контролем. Активная кислотность сливового сырья в результате ферментативной обработки практически
не менялась. Консистенция полученного продукта — жидкая, льющаяся, гомогенная масса, соответствующая требованиям, предъявляемым к сокам с мякотью.
Таким образом, в результате проведенных исследований доказана эффективность применения испытанных ферментных препаратов при переработке фруктового и овощного сырья. Данные препараты могут быть использованы при производстве пюре и соков с мякотью после оформления разрешения на их применение в консервной промышленности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Collmer A., Ried J. L. and Mount M. S.//Meth. Enzymol., 1988. № 161. Р. 329-335.
2. Синицын А. П., Гусаков А В., Черноглазое И. М. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов: Учеб. пос. — М.: Изд-во МГУ, 1995. С. 144-156.
3. Whitaker J.R, Voragen A. G, WongD. W. Handbook of food enzymology.//Marcel Dekker Inc. Publ. — N. Y. — Basel, 2003.
4. Микробные биокатализаторы и перспективы развития ферментных технологий в перерабатывающих отраслях АПК/Под ред.
B. В. Полякова. — М.: Пищепромиздат, 2004.
C. 175-179. <&
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
КАЛЕНДАРЬ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ НА МАЙ 2009 г.
14-15 мая 2009 года (чт-пт)
27-28 мая 2009 года (ср-чт)
Первая научно-практическая конференция «ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ МОЛОДЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. РЫНОК ТРУДА И НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ. ПОСЛЕДСТВИЯ МИРОВОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО КРИЗИСА»
Первый всероссийский форум молодых ученых АПК
«МОЛОДЫЕ УЧЕНЫЕ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РОССИИ. НОВЫЕ
ИНИЦИАТИВЫ И ОПЫТ АПК»
Совещание-семинар
«ПЕРЕХОД НА ДВУХУРОВНЕВУЮ СТРУКТУРУ ВПО ДЛЯ СФЕРЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ - МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ»Ярмарка вакансий
Первая научно-техническая конференция с международным участием «РОЛЬ РОССИЙСКИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИННОВАЦИЙ В ПРАКТИКЕ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СТРАН БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ. ЗНАЧЕНИЕ РУССКОГО ЯЗЫКА»
Информационная поддержка: Официальная поддержка:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ АССОЦИАЦИЯ МОСКОВСКИХ ВУЗОВ
Аналитический информационный центр «МГУПП-Медиа»
125080, Россия, г. Москва, ул. Врубеля, д. 12, В-9-7 [email protected] (499) 158-70-22
[email protected] (499) 158-72-35
2•2009
32
