ОҚСИЛЛИ ГИДРОЛИЗАТЛАР ОЛИШ УЧУН КЕРАТИН ТУТГАН ХОМАШЁЛАРНИ ИШҚОРЛАР БИЛАН ҚАЙТА ИШЛАШ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

DOI: 10.24412/2181 -144X-2024-3-8-12

Алиев Т.Б., Хусенов К.Ш., Каримов З.Т., Рахимова Ф., Хамраева Ф.

ОКСИЛЛИ ГИДРОЛИЗАТЛАР ОЛИШ УЧУН КЕРАТИН ТУТГАН ХОМАШЁЛАРНИ ИШКОРЛАР БИЛАН КАЙТА

ИШЛАШ

АЛИев Т.Б.110009'0001'1176'49761, ХуСеНОв К Ш. 2[0000-0003-2849-8229],

КарИМОв З.Т. 3[0009-0001 -7746-2858] РахиМОва ф. 4[0009-0001-8371-218X], ХаМраева Ф. 5[0009-0004-0925-3730]

1Навоий давлат кончилик ва технологиялар университети доценти, PhD., 2Навоий давлат кончилик ва технологиялар университети доценти, к.ф.н., 3Навоий давлат кончилик ва технологиялар университети катта укитувчиси, к.ф.н., 4Навоий давлат педагогика институти таянч докторанти, 5Навоий давлат кончилик ва технологиялар университети таянч докторанти.

Annotatsiya. Экотизимларнинг деградацияси кишлок хужалиги ишлаб чикаришига юкори ма^сулдор, экологик тоза биотехнологияларни жорий этишга мажбур килади. Шу муносабат билан органик де^кончиликка кизикиш ортиб бормокда. Органик ма^сулотларга талаб таклифдан ошиб кетади. Бу, уз навбатида, моддаларга кизикиш уйготади, бир томондан, улар атроф-му^ит учун хавфсиз булса, иккинчи томондан, улар экинлар ма^сулдорлик ва сифатни оширади. Шу нуктаи назардан, кимёвий таркибга эга булган кератин уз ичига олган хом ашё протеин концентрати (90-95%). Аммо бу хом ашёнинг кератин оксилининг паст функционаллиги туфайли уни ишлатиш чекланган. Тадкикотнинг максади кератин гидролизи учун ишкорий усулни куллаб якуний ма^сулотда аминокислоталарни юкори микдор билан олиш эди. Ишкорнинг турли концентрацияларида 90-100°С хароратда гидролиз жараёни 4-8 соат давомида олиб борилди. Гидролизатда креатинли оксил ажралиб чикиши хом ашёга нисбатан 294.6 мг/г га эришилди. Аминокислотали таркибни ВЭЖХ ва ИЦ-спектрлари тадкикотлари асосида тасдикланди.

Калит сузлар: биостимуляторлар, кератин уз ичига олган хом ашё, ишкорий гидролиз, органик чикиндилар, аминокислоталар.

Аннотация. Деградация экосистем вынуждает внедрять в сельскохозяйственное производство высокопродуктивные, экологически чистые биотехнологии. В связи с этим возрастает интерес к органическому земледелию. Спрос на органическую продукцию превышает предложение. Это, в свою очередь, вызывает интерес к веществам, с одной стороны, если они безопасны для окружающей среды, с другой - повышают урожайность и качество сельскохозяйственных культур. В связи с этим сырьем, содержащим кератин химического состава, является белковый концентрат (90-95%). Но из-за низкой функциональности белка кератина этого сырья его применение ограничено. Целью исследования было получение повышенного количества аминокислот в конечном продукте с использованием рабочего метода гидролиза кератина. Процесс гидролиза проводился в течение 4-8 часов при температуре 90-100°С и различных концентрациях щелочи. Высвобождение белка креатина в гидролизате составило 294,6 мг/г по сравнению с сырьем. Аминокислотный состав подтвержден на основании исследований ВЭЖХ и ИК-спектров.

Ключевые слова: биостимуляторы, кератинсодержащее сырье, щелочной гидролиз, органические отходы, аминокислоты.

Abstract. Ecosystem degradation forces the introduction of highly productive, environmentally friendly biotechnologies into agricultural production. In this regard, interest in organic farming is growing. The demand for organic products exceeds supply. This, in turn, arouses interest in substances, on the one hand, if they are safe for the environment, on the other hand, if they increase the yield and quality of agricultural crops. In this regard, the raw material containing keratin of chemical composition is protein concentrate (90-95%). But due to the low functionality of the keratin protein of this raw material, its use is limited. The aim of the study was to obtain an increased amount of amino acids in the final product using the working method of keratin hydrolysis. The hydrolysis process was carried out for 4-8 hours at a temperature of 90-100 ° C and various concentrations of alkali. The release of creatine protein in the hydrolysate was 294.6 mg / g compared to the raw material. The amino acid composition was confirmed on the basis of HPLC and IR spectra.

Key words: biostimulants, keratin-containing raw materials, alkaline hydrolysis, organic waste, amino acids.

Кириш

Йирик чорвачилик хужаликларида таркибида окксил булган чикиндилар маълум даражада экологик холатга хавф тугдириши мумкин- аста-секин парчаланиб, атроф-мухитга ифлослантирувчи моддаларни, шу жумладан захарли моддаларни чиккаради [1]. Шундай килиб, анаэроб шароитда тупроккда тупланган окксил парчаланиш махсулотлари (диаминлар) айнан фитотоксик хусусиятларни намоён килади ва усимликларни усишини халокатли холатга олиб келади [2].

Кератин хайвон окксили булиб, а-аминокислоталардан ташкил топган, уларнинг тахминан 30% тирик организм учун мухим алмашинмайдиган аминокислоталар гурухига киради. Табиий кератинлар кислотали ва асосли аминокислоталарга жуда бой.Ушбу окксиллар, шунингдек, тиол гурухини ^Н) уз ичига олган аминокислота -цистиенни куп миккдорда борлиги билан хам фаркланади. Шу сабабли, купинча кератин баъзи физик ва кимёвий хусусиятлари билан ажралиб туради. Хусусан, кератин турли реагентлар таъсирига чидамли, кератин сувда, нейтрал тузлар эритмасида, кислоталар ва ишккорларнинг суюлтирилган эритмаларида эримайди. У кератиназа ферментидан бошкка ферментлар таъсирида гидролизланмайди. Ушбу окксилда куп миккдордаги тиол гурухлари мавжудлиги полипептиднинг табиий тузилишини хосил килувчи ва сакклайдиган дисульфид ковалент богланишларнинг мухим ролини белгилайди.

Кератиннинг кимёвий реагентларга, ташки таъсирларга ва хайвонларнинг овккат хазм килиш сулак ферментларига чидамлилиги, асосан, унинг таркибида дисульфид(цистин) богининг мавжудлиги билан изохланади. Шу сабабдан, купчилик хайвонлар организми бу окксилни ушбу холатида узлаштира олмайди [3].

Шубхасиз, кератинни хазм буладиган (сувда эрийдиган) холатга айлантириш учун окксилнинг учинчи даражали тузилишини йук килиш керак. Шунинг учун сувда эрийдиган кератинни олиш учун денатурация жараёнини келтириб чикарадиган таъсир курсатиш керак. Бу рН ни узгариши хисобига полипептид умумий зарядининг узгариши ва ковалент дисулфидли богнинг кисман узилиши булиши мумкин. рН нинг узгариши натижасида кератинни оксил молекуласи полиамфолит сифатида узининг тузилиши ва хусусиятиларини узгартиради, сувда гидратланиши, букиши ва эриш кобиляти ортади. Оксилни учламчи тузилишини ташкил этувчи дисулфид богларининг узилиши, унинг бузилишига олиб келади, бу жун тузилишининг бушашишида, унинг мустахкамлигини камайишида намоён булади, бу эса сув молекулаларини тузилма ичига киришини осонлаштиради ва уни самарали букишини енгиллаштиради.

Протиен гидролизатлари оксилларни кайта ишлаш махсулотларидан бири булиб, халк хужалигининг турли сохаларида кенг кулланилади. ^ишлок хужалиги чикиндиларидан (пат, жун) оксил гидролизатларини олиш иктисодий жихатдан макбул хисобланади, чунки Узбекистонда чорвачилик сохаси жуда яхши ривожланган.

Ушбу маколада -оксил гидролизатларини олиш учун кератин тутган чикиндиларни кайта ишлашда олинган натижалар такдим этилган.

Протиен гидролизатлари табиий органик полимерлардир. Улар эркин ва богланган аминокислоталардан ва уларнинг тузларидан иборат. Оксилларни олишнинг кислотали, ишкорли ва ферментатив усуллари бор. Ишкорий ва кислотали гидролиз баъзи аминокислоталарни тулик парчаланишига сабаб булади ва нейтраллашни талаб этади, шунинг учун, яхши натижаларни олиш максадида бир нечта усулларни умумлаштирилади [4,5].

Материаллар ва тадкикот усуллари

Навбахор тумани чорвачилик куйларининг жунидан фойдаланилди. Жун махсулотини дастлаб титилгандан сунг, темирсимон материаллардан тозалаш

максадида магнит ёрдамида ишлов берилди. Кейин чанг ёглардан тозалаш максадида кучсиз сода ёки совунли эритмада ювилди ва бир неча маротоба тоза сувда чайилди.Креатин тутган жун махсулотини гидролизга учратиш учун натрий ёки калий ишкор эритмаларини турли хил фоиз концентрациялари тайёрланди. Ишкорий гидролиз учун оптимал шароитларни аниклаш максадида бир катор тажрибалар куйидаги шароитларда утказилди: ишкор эритмасининг концентррацияси 3, 5, 7%; хом ашё улчами 0,5-2 см; хом ашё массасининг ишкор хажмига нисбати 1:3, 1:5, 1:10; гидролизни утказишга кетган вакт 4-8 соат; харорат 80-95оС. Ишкорий эритмани нейтраллаш учун 40% ортофосфат кислотасидан фойдаландик, эритма рН 7-7,6 га тенг. Гидролизатларнинг хосил булишини тасдиклаш учун куйидаги сифат реакцияларидан фойдаландик, масалан, нингидрин реакцияси ва биурет реакцияси.

Микдорий аниклаш учун нингидрин реакциясига асосланган усулдан фойдаландик. Усулнинг мохияти шундан иборатки, гидролизатлар эритмасини оптик зичлигини улчаш учун, глутамин кислотасини нингидрин билан таъсирлашув махсулотини ютилиш максимуми аникланди, ундан оптимал тулкин узунлиги 567 нм эканлиги топилди. Кейинчалик, олинган маълумотларга асосланиб, глутамин кислотанинг эритмаси (Сконц=0,002-0,032 мг/мл) учун даражалаш графиги тузилди.

Олинган гидролизатларни таркибидаги аминокислоталар микдорини аниклаш учун ВЭЖХ хроматографидан фойдаландик. ВЭЖХ: хроматограф Agilent Technologies 1200 с DAD детектор, колонка 75x4.6 mm Discovery HS Oís. Эритма А: 0,14М CH3COONa + 0,05% ТЭА рН 6,4, B:CH3CN. Оким тезлиги 1,2 мл/мин, ютилиши 269нм. Градиент %В/мин: 1-6%/0-2.5мин; 6-30%/2.51-40мин; 30-60%/40,1-45мин; 60-60%/45,1-50мин; 60-0%/50,1-55мин.

Гидролизатни куюк ва каттик холатга утказиб, уларнинг таркибидаги функционал гурухларни тузилишини аниклаш учун И^-спектрини 400-4000 см-1 оралигида KBr таблеткасида Shumadze IR Traker ускунасида олинди.

Тадкикот натижалари ва уларни мудокама килиш

^уй жунини кайта ишлашда хом ашёни харорат 90 °C (н=10)да натрий гидроксиднинг сувли гидроксиди эритмаси билан ишлов бериш усули танланган. Жунни 0,5% гидроксиди эритмаси билан ажратиб олишда кератинни олиш даражаси 3% дан куп булмаган (жун амалда эримайди). 6% натрий гидроксид эритмаси билан 1 соат экстракция килиш оркали жунни 90°C кайта ишлаш жараёнида, кератиннинг экстракция даражаси 95-97% ни ташкил этди (жуннинг деярли тулик эриши).Ажратиб олинган креатин эритмасини таркибини урганиш максадида ВЭЖХ хроматограммаси олинди ва аминокислотали таркиби аникланди (1-расм ва 1-жадвал). Жадвал натижаларидан куриниб турибдики, креатин таркибида 20 та аминокислота мавжуд экан. Уларнинг микдори буйича куйидаги кетма-кетлик кузатилди: аргинен(99,97 мг) > треонин 33,58 > аспарагин 23,95 > глутамин21,62 > глутамин кислота 20,36 > пролин 17,19 > аланин 16,53мг. Олтингугурт тутган аминокислоталар метионин 10,55 мг ва цистиен 5,14 мг ни ташкил этди [6]

1-жадвал.

Аминокислоталарнинг номи Аминокислота аралашмасида

Концентрация мг/гр

Аспарагиновая к-та 1.771715

Глутаминовая к-та 20.35939

Серин 4.703444

Глицин 3.015746

Аспарагин 23.94923

Глутамин 21.62019

Цистеин 5.136612

Треонин 33.58097

Аргенин 99.9698

Аланин 16.5262

Пролин 17.18888

Тирозин 4.601357

Валин 7.975068

Метионин 10.55291

Гистидин 11.62949

Изолейцин 4.356207

Лейцин 3.229334

Триптофан 2.591687

Фенилаланин 1.015372

Лизин 0.825651

Жами 294.5993

Ажратиб олинган экстрактини куру; холатга келтириб, И^-спектри олинди(2-расм). Спектрда куйидаги сохаларда ютилиш чизи;лари намоён булди: 3250-3600 см-1 карбоксил гурухларининг ОН гурухини валент тебранишларига тегишли булиб, уларни сони олигомерда куплиги учун кенг ботик; чизи;ни хосил ;илади. 1300-1400 см-1 сохалардаги куш максимумли ютилиш чизиги ОН грухини деформацион тебранишларига хамда С-О богининг валент тебранишларига тугри келади.

Спектрдаги 3100-2850 см-1 сохасидаги ютилиш чизи;лари водород богланишларига тегишли, шунингдек бу сохада NH2 гурухининг валент тебранишлари хам тугри келади, ички водород богланишларининг тебранишлари 1650-1680 см-1 сохаларда хам намоён булади. Шунингдек спектрдаги 1550-1700 см-1 ораликдаги боти; ютилиш чизигида карбоксил иони гурухига тегишлидир.

1-расм. Креатин хроматограммаси.

И^-спектрида S-H ва -S-S- богларига тегишли кучсиз интенсивликка эга булган ютилиш чизиги 2450 см-1 сохада намоён булади. Дисульфид ва С-S богларнинг валент тебранишлари 600-670 см-1 сохада пайдо булган. 1100-1200 см-1 сохасидаги ютилиш чизиклари эса P=O ва P-O гурухларига тугри келади [7].

Google

'LIBRARV.RU

1 iX>P£RN[CCJ5

2-расм. Креатин экстрактининг ИК-спектри.

Шундай килиб, И^-спектридан олинган натижалар асосида хулоса килиш мумкинки жундан олинган экстрактнинг таркиби аминокислоталардан иборат эканлиги тасдикланди. Демак, ВЭЖХ ва И^- спектри натижалари узаро бир-бирини тасдиклади ва жундан ажратиб олинган экстракт аминокислотали олигомерлардан иборат экан.

Хулоса

Олиб борилган тажрибалар асосида куйидаги хулосаларни килинди:

1. Табиий х,олдаги хом ашёларни ишкорли гидролизини ишкорнинг бир нечта фоизли концентрацияларида олиб борилди ва гидролиз шарт-шароитлари аникланди.

2. Ажратиб олинган экстрактнинг аминокислотали таркиби ВЭЖХ хроматограммаси асосида урганилди ва 20 та аминокислотадан иборатлиги аникланди.

3. Креатин таркибини аминоислоталардан иборат эканлигини И^-спектри маълумотлари асосида тасдикланди.

Фойдаланилган адабиётлар руйхати:

[1]. Т. Aliev, F.Raximova, К. Husenov, Z. Karimov, D.Akhtamov. Purification of model solutions from copper(2+) ions with aqueous extracts from hydrolysates of protein-containing keratin. E3S We of Conferences548,08006(2024)

[2]. Т.Б. Алиев, К.Ш. Хусенов, О.Ж. Бахронова, Г.Ш. Зайнитдинова. Получение и исследование гетероядерных комплексных соединений аспарагиновой кислоты. Универсум: химия и биология: электрон. научный журнал 10(100) (2022)

[3]. Т.Б. Алиев, К.Ш. Хусенов, Ф.И. Худойбердиев, Исследование разнолигандного комплексообразования аспарагиновой кислоты. Интернаука 25(29), 37-39 (2017)

[4]. Т.Б. Алиев, А.Г. Муфтахов, Н.А. Парпиев, Х.А. Хамидов, Вопросы химии координационные соединения. Книга представляет собой сборник научных трудов ТашГУ, стр-9-15 (1993).

[5]. Т.Б.Алиев,К.Ш.Хусенов. Смешаннолигандное комплексообразование хрома (III) на основе аминокислот "Фан ва технологиялар тараккиёти" илмий журнали, Бухоро ш. - 4/2023, -№4. - 2023. - 36 - 39 б.

[6]. Steven A., Cohen Daviel J. Amino acid analysis utilizing phenylisothiocyanata derivatives // Jour. Analytical Biochemistry - 1988. - V.17.-№1.-P.1-16.

[7]. Б.Н. Тарасевич. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные материали. Москва 2012г. 55с.