CC BY
223
9. Родионов А.И и др. Техника защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1989. - 512с.
10. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Том 2. Калуга, издательство Н. Бочкаревой, 2003.- 884 с.
11. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1990. - 320 с.
УДК 663.14
А.Б. Романова, Е.А. Самарина, Д.В. Баурин
Российский химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева, Москва, Россия
ПОЛУЧЕНИЕ БЕЛКОВЫХ ФЕРМЕНТОЛИЗАТОВ ШРОТА ПОДСОЛНЕЧНИКА
В настоящее время актуальной является проблема повышения кормовой ценности продуктов переработки растительного сырья. На кафедре биотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева проводятся исследования по разработке технологии биоконверсии растительного сырья и отходов его переработки в продукты кормового назначения. Определены оптимальные условия ферментативного гидролиза нативного обезжиренного подсолнечного шрота ферментным препаратом Protex 7L. Полученные ферментоли-заты были использованы в качестве источника азота для культивирования Bacillus cereus.
The problem of fodder value increase of vegetative raw materials processing wastes is actual today. In the department of biotechnology of MUCTR the technology of bioconversion of vegetative raw materials and the wastes of their processing into fodder products is worked out. The optimal modes of skimmed sunflower meal enzymatic hydrolysis have been chosen. The hydrolyzates obtained have been used as organic nitrogen source for Bacillus cereus fermentation.
В мире большое внимание уделяется комплексной переработке различных видов растительного сырья с получением пищевых, кормовых добавок и биотоплива. Важным аспектом разрабатываемых технологий является глубина переработки, качество конечных продуктов и снижение объема образующихся отходов. Подсолнечный шрот, образующийся после экстракции масла органическим растворителем, является ценным вторичным продуктом переработки семян подсолнечника. В зависимости от качества сырья содержание сырого протеина может достигать 42%. Потенциал шрота как источника белка реализуется только при использовании шрота в кормах и комбикормах и он остается недооценен как источник белка пищевого назначения. Выделение белка подсолнечника целесообразно для последующего использования в хлебопечении и мясопереработке. Белок подсолнечника уступает по своему аминокислотному
составу соевому, но может быть использован для замены ценного животного белка в производстве белковых смесей и текстуратов.
На кафедре биотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева проводятся исследования по разработке технологии биоконверсии растительного сырья и отходов его переработки в продукты кормового назначения [1, 2]. Известно, что проведение экстракции белковых соединений шрота в щелочных условиях приводит к образованию окисленных производных фенольных соединений. Щелочные изоляты приобретают серую, серо-зеленую окраску при добавлении в продукты с нейтральным и щелочным pH, что в значительной степени ухудшает потребительские свойства конечного продукта. Применение ферментных препаратов для гидролиза растительного сырья позволяет провести процесс в мягких условиях и избежать образования окрашенных соединений [3, 4, 5]. В данной работе гидролиз обезжиренного шрота вели в мягких условиях ферментным препаратом Protex™7L, что обеспечивало увеличение растворимости белковых компонентов шрота. Определяли условия ферментативной обработки и сравнивали содержание белка и окрашенных веществ в ферментолизатах обезжиренного шрота и щелочных экстрактах. Данный ферментный препарат применяется для водной экстракции компонентов растительного маслосодержащего сырья [5]. Компанией производителем препарат рекомендован к использованию в процессах, где pH-статирование труднореализуемо, для гидролиза комплексного сырья, например, казеина, сыворотки, мяса, сои, желатина и зерна [6]. Целью данной работы является определение оптимальных условий депротеинизации и получение гидролизатов пищевого назначения.
Материалы и методы
В качестве субстрата в работе использовали нативный обезжиренный шрот подсолнечника, размер частиц не более 0,8 мм. Содержание сырого протеина 37,5%, сырого жира не более 0,5% и сырой клетчатки 19%
Ферментный препарат ProtexTM7L производства компании Genecor (с) Danisco Division. ProtexTM7L характеризуется способностью гидролизовать широкий спектр субстратов в области нейтральных значений pH, относится к нейтральным бактериальным эндопептидазам, производится в жидкой форме. Продуцентом ферментного комплекса является не модифицированный генетически штамм Bacillus amyloliquefaciens. Оптимум работы ферментного комплекса находится в диапазоне рН 6-8, Т 40-60°С. [6].
Сравнение полученных ферментолизатов обезжиренного шрота и щелочных экстрактов проводили по содержанию белка методом Лоури.
Результаты и обсуждения
Гидролиз нативного сырья проводили ферментным препаратом ProtexTM7L. Максимальная степень гидролиза компонентов шрота достигала 60% и получена при обработке нативного шрота с концентрацией 100 г/л при 37.5°С, на старте pH 7.8, на финише pH 6.8 в течение 120 мин., массовое соотношение препарата к сырью 1:2,5. Отделение твердой фазы проводили фильтрованием. Содержание сырого протеина и сырой клетчатки в депротеинизированном подсолнечном шроте составило 12,3% и 51,2% соответственно.
Полученные гидролизаты центрифугировали для отделения взвешенных частиц в течение 20 мин. 8000 об./мин. Для оценки качества гидролизатов в них определяли содержание сухих веществ (не более 40г/л) и концентрацию белка. Массовое соотношение варьировали в диапазоне от 1:20 до 1:2,5. Полученные гидролизаты планируется использовать для получения изолятов и текстуратов пищевого назначения. На рис. 1 представлена зависимость концентрации белка в гидролизате от времени обработки подсолнечного шрота при различном массовом соотношении фермент-субстрат.
Время, мин.
Рис. 1. Зависимость концентрации белка в гидролизате от времени обработки подсолнечного шрота при различном массовом соотношении фермент-субстрат от 1:20 до 1:2,5
Из графика видно, что с увеличением времени гидролиза и концентрации ферментного препарата ProtexTM7L концентрация белка в гидролизатах возрастает. Наилучшие результаты получены при массовом соотношении ферментного препарата к сырью 1:2,5, что соответствует 480 азоказеиновым единицам (Аи^) фермента на 1 г шрота. Активность препарата соответствует деградации субстрата азоказеина при pH 7.5 в течение 5 минут при температуре 30оС [6]. Экономически целесообразно минимизировать рабочую концентрацию ферментного препарата
до достижения стабильного высокого выхода в пределах 1:5 - 1:2,5. Следует отметить, что полученные ферментативные гидролизаты имеют светлую желтую окраску в отличие от щелочных экстрактов, содержащих продукты окисления фенольных соединений, придающих темно-зеленую окраску.
В работе показано, что полученные гидролизаты обладают биологической доброкачественностью и не оказывают угнетающего воздействия на рост микроорганизмов. Показано, что замена пептона на соответствующее количество ферментолизата не приводит к значительному изменению в накоплении биомассы Bacillus cereus и Pleurotus ostreatus. Переработка подсолнечного шрота, включающая стадию извлечения белка для дальнейшего производства изолятов и текстуратов пищевого назначения может быть положена в основу комплексной переработки семян подсолнечника.
Библиографический список
1. Смирнова В.Д., Киселева Р.Ю., Шакир И.В., Панфилов В.И. Биотехнологический путь переработки отходов производства соевого белка // Экология и промышленность России. - 2010. - №5. - С. 14-16
2. Смирнова В.Д., Балакирев И.В., Башашкина Е.В., Суясов Н.А., Шакир И.В., Панфилов В.И. Интенсификация процесса биоконверсии отходов пищевой промышленности в дрожжевую биомассу кормового назначения // Химическая промышленность сегодня. - 2010. - №8. - С. 10-15.
3. Забурунов С.С., Выгузова В.Н., Федоренко А.Е., Глотова И.А. Новые растительные источники для производства комбинированных продуктов питания // Успехи современного естествознания. - 2011. - № 7 - С. 111-112
4. F. Sosulski Organoleptic and nutritional effects of phenolic compounds on oilseed protein products: A review // Journal of the American Oil Chemists’ Society. - 1979. - №56, Issue 8, - С. 711-715
5. J. M. L. N. de Moura, K. Campbell, A. Mahfuz, S. Jung, C. E. Glatz, L. Johnson Enzyme-Assisted Aqueous Extraction of Oil and Protein from Soybeans and Cream De-emulsification // Journal of the American Oil Chemists' Society. - 2008. -№85, Issue 10. - С. 985-995.
6. Genecor Protex TM 7L : Сборник материалов / сост. Genecor - US.: Danis-co US Inc, 2011, Электрон. дан.- Дата обновления: 06.10.2011.- URL: http://www.genecor.com - 22.03.2012
