CC BY
16
ИНФОРМАЦИЯ
А.Ю. Шариков, А.С. Середа, Е.В. Костылева, И.А. Великорецкая
Использование экструзии как этапа предобработки шротов и жмыхов масличных культур для ферментативного гидролиза при высоких концентрациях субстрата
ВНИИПБТ - филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва
Шроты и жмыхи масличных культур содержат от 30 до 50% полноценного белка и обладают высоким потенциалом для использования в пищевых и кормовых продуктах. Однако их использование в качестве компонентов комбикормов в нативном виде без устранения антипитательных факторов не позволяет раскрыть этот потенциал в полной мере. К основным тенденциям более эффективной утилизации шротов и жмыхов масличных семян относятся развитие биотехнологий функциональных белковых смесей и ингредиентов, разработка новых видов кормовых белков.
Цель данной работы - разработка технологии ферментативного гидролиза экструдированных шротов и жмыхов масличных культур при высоких концентрациях субстрата как ключевого фактора ресурсосбережения, обеспечивающего эффективность использования емкостного оборудования, теплоэнергозатрат на поддержание требуемой температуры биокатализа, концентрирования получаемых продуктов гидролиза, их сушки в случае необходимости. Экструдирование для предобработки сырья было выбрано как перспективный технологический процесс, способный повысить доступность биополимеров сырья к ферментативному гидролизу, инактивацию антиалиментарных факторов, ингибиторов пищеварительных ферментов, присутствующих в сырых растительных продуктах.
Материал и методы. Объектами исследований являлись шроты и жмыхи сои и подсолнечника. Субстраты экструдировали с использованием двухшнекового экструдера Werner&Pfleiderer Continua 37. Профиль шнековых органов представлял комбинацию транспортирующих шнеков, реверсивных и месильных элементов с постепенным уменьшением шага транспортирующего шнека от зоны загрузки материала к матрице с фильерой. Для гидролиза субстратов использовали ферментные препараты (ФП) протеаз и карбогидраз. Общий белок в исходном сырье и гидролизатах определяли методом Кьельдаля, растворимый белок - по методу Лоури, содержание низкомолекулярных пептидов с молекулярной массой <10 кДа - по Лоури, c предварительным осаждением белков ТХУ, восстанавливающих сахаров - методом Шомоди-Нельсона. Качество гидролиза белковых антипитательных факторов сои оценивали по отсутствию белковых полос, соответствующих субъединицам глицинина и бета-конглицинина, используя метод электрофореза в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия. Реологические свойства гидролизатов определяли методом вибрационной вискозиметрии.
Результаты и обсуждение. В результате проведенных исследований было установлено, что экструзионная предобработка субстратов обеспечивала повышение эффективности ферментативного гидролиза биополимеров шротов и жмыхов подсолнечника и сои. При обработке соевых шротов и жмыхов предварительная экструзия при 120-130 °С способствовала полному гидролизу всех фракций антипитательных белков сои до пептидов с молекулярной массой <15 кДа. Обработка экструдированного соевого шрота ФП протеазы и а-галактозидазы в течение 5 ч при концентрации субстрата 50% без перемешивания позволила увеличить содержание растворимого белка в среднем в 7 раз, а усвояемых сахаров (сахароза + галактоза) - на 50% по сравнению с исходным субстратом. Методом рототабельного композиционного планирования установлен характер влияния концентрации сухих веществ в диапазоне 26,0-32,0% и дозировки протеазы в диапазоне 0,44-3,56 ед.ПС/г субстрата на биохимические и реологические свойства гидролизатов экструдированного соевого шрота.
Совмещение процессов экструзии и биокатализа ФП протеолитического и целлюлолитического действия при переработке подсолнечного шрота при 25-процентной концентрации субстрата обеспечивало увеличение растворимости белка в 3,1 раза, степени гидролиза белка - в 4,1 раза, концентрации восстанавливающих сахаров как результат гидролиза некрахмалистых полисахаридов - в 1,7 раза. Гидролиз экструдированного жмыха подсолнечника позволял увеличить растворимость белка в 3,8 раза, а концентрацию восстанавливающих сахаров в 2 раза по сравнению с исходным субстратом.
Реологическими исследованиями было установлено, что резкое нарастание вязкости гидролизатов, затрудняющее их перемешивание и транспортировку по технологическим коммуникациям, для экструдированного шрота подсолнечника происходит в диапазоне 18-23% сухих веществ, шрота сои - 28-32%.
Исследование проведено в рамках гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых MK-5743.2015.4.
112
Вопросы питания. Том 85, № 4, 2016
