CC BY
30
биотехнологические процессы в производстве продуктов питания и кормов
УДК 664.959.5 DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10062
Применение ферментов для получения желатина из прудовых рыб
с.А. сторублевцев, канд. техн. наук; л.в. Антипова, д-р техн. наук, профессор; до ле хыу нам; д.А. Акимбай
Воронежский государственный университет инженерных технологий
Реферат
В статье приводятся исследования по получению желатина из побочных продуктов переработки прудовых рыб ферментативным способом. Приведены результаты исследований его химического состава. Полученный желатин имеет высокие химические и органолептические характеристики.
Ключевые слова
белковые вещества, желатин, коллаген, ферменты, чешуя Цитирование
Сторублевцев С.А., Антипова Л.В., До Ле Хыу Нам, Акимбай Д.А. (2019) Применение ферментов для получения желатина из прудовых рыб // Пищевая промышленность. 2019. № 4. С. 103-105.
The use of enzymes for the production of gelatin from pond fish
S.A. Storublevtsev, Candidate of Technical Sciences; L.V. Antipova, Doctor of Technical Sciences, Professor; Do Le Khyu Nam; D.A. Akimbay
Voronezh State University of Engineering Technologies Abstract
Considered getting gelatin with the addition of enzymes from pond fish. The results of experimental studies of the chemical composition are given. The resulting gelatin has high chemical and organoleptic characteristics.
Key words
gelatin, enzymes, scales, polysaccharides, collagen, protein substances Citation
Storublevtsev S.A., Antipova L.V., Do Le Khyu Nam, Akimbay D.A. (2019) The use of enzymes for the production of gelatin from pond fish // Food processing industry = Pisshevaya promyshlennost. 2019. № 4. P. 103-105.
цель работы - оценка химического состава чешуи прудовых рыб и выхода желатина при ее обработке различными протеолитическими ферментными препаратами.
Объектом исследования служила чешуя прудовых рыб, обработанная протеолити-ческими ферментными препаратами.
Известно, что в наземных и морских животных около одной трети общего количества азотистых веществ приходится на долю коллагеновых соединений. Термин «коллаген» происходит от греческих слов «колла» - клей и «генау» - рождаю. Это понятие связывают с широко распространенной группой белков, встречающихся только в животном мире. Из коллагена образованы волокна соединительной ткани. основными признаками коллагена являются его сопротивление изменению длины в физиологических условиях, химическая инертность, особый аминокислотный состав, способность растворяться и переходить в желатин или клей при нагревании в воде. Коллаген всегда сосредотачивается в соединительных тканях морских и наземных животных: в коже, костях, плавни-
ках, шкуре, сухожилиях и в других частях и органах животных организмов. Известны важнейшие виды соединительной ткани: упругая ткань (сухожилия), плотно переплетенная ткань (кожный покров), хрящевая ткань (трахея), костная ткань (дентин, кости), хордовые опорные ткани (кишки), ретикулярная соединительная ткань (нервы, капилляры).
В чешуе рыб коллаген находится в системе с сопутствующими веществами. основными компонентами коллагена в чешуе рыб являются эластин, ретикулин, альбумины и глобулины, полисахариды, минеральные вещества и кристаллический гуанин, а также слизь.
В реальных производственных условиях сопутствующим веществом чешуи является слизь, так как она накапливается на поверхности тела рыбы после извлечения ее из воды. У карповых рыб массовая доля слизи составляет 0,2-2,9 % к массе рыбы. Слизь состоит из 85-90 % воды и 10-15 % сухих веществ, которые представлены в основном нуклеопротеидами. Белки слизи растворимы в воде и солевых
растворах, поэтому их можно отделить от чешуи рыб промыванием. В процессе предварительной подготовки сырья к получению желатина эти белки должны быть удалены, так как их присутствие делает желатин мутным и подверженным микробиологической порче.
При разделке рыбы частиковых пород образуется около 15% коллагенсодержа-щего сырья, которое практически не используется в производстве какой-либо продукции. Детализированная информация о структуре источников и биополимеров в составе дает возможность применить биотехнологические методы, известные как наиболее эффективные и экологически благополучные.
Учитывая рост объемов производства объектов аквакультуры, представляет интерес изучение свойств сырьевых источников для получения желатина.
В качестве сырья использовали живую прудовую рыбу - карпа и толстолобика - в количестве 3-5 рыб в каждой группе, белого амура и карася в количестве 2-4 рыб в каждой группе. Для получения желатина из чешуи пру-
биотехнологические процессы в производстве продуктов питания и кормов
Таблица 1
состав различных видов рыб
Вид Содержание, %
Мясо Голова Костный остаток Кожа Внутренности Плавники Чешуя
Сазан 40,0 22,1 14,0 5,0 10,0 2,4 6,0
Толстолобик 42,5 23,4 13,6 5,1 9,8 1,6 3,5
Белый амур 45,1 16,5 12,5 6,4 12,5 1,8 4,5
Карась 42,1 14,7 15,8 4,6 15,3 1,6 5,3
Таблица 2
Элементарный состав минеральной части чешуи различных видов рыб
Вид Содержание, %
Общего азота водорастворимых белков солераствори-мых белков щелочерастворимых белков
Коллагена ихтиолепи-дина
Сазан 56,13 2,11 2,15 46,64 5,23
Толстолобик 57,70 1,53 2,01 50,19 3,97
Белый амур 52,01 1,47 2,20 43,52 4,82
Карась 50,92 1,39 2,31 41,09 6,13
довых рыб использовали следующие реагенты:
- соль поваренную пищевую по ГОСТ 51574-2000;
- ферментные препараты протосубти-лин ГЗх по ГОСТ 23636-90, амилосубти-лин ГЗХ по ГОСТ 23635-90.
Масса чешуи данных видов рыб колеблется в пределах от 3,5 до 6,0% общей
массы тела, составляя у сазана 6,0 %; у толстолобика 3,5%; у белого амура 4,5% и у желтоплавникового морского карася 5,3%. Это определяется видом и возрастом рыбы. Определяется разница среднего размера чешуи, которая составляет для сазана, карася, толстолобика и белого амура соответственно 17; 14,8; 7 и 13,8 мм. Наибольшую крупную чешую имеет сазан, а наименьшую - толстолобик (табл. 1).
В чешуе доля белка составляет 56,13% у сазана, 57,70 % - у толстолобика, 52,01 % - у белого амура и 50,92 % -у желтоплавникового морского карася. Установлено более высокое содержание азотсодержащих веществ у толстолобика, а более низкое - у желтоплавникового морского карася. Массовая доля минеральных веществ чешуи рыбы составляет 32,65% у сазана, 30,24 % - у толстолобика, 36,34% - у белого амура и 36,95% - у желтоплавникового морского карася. Элементарный состав минеральной части чешуи представлен в основном ионами кальция и фосфора, в меньшей мере магнием, натрием, фтором и хлором (табл. 2).
Применение ферментных препаратов при обработке коллагенсодержащего сырья является одним из перспективных методов совершенствования технологических процессов рыбной промышленности, где целенаправленное воздействие на коллаген сырья, фиксации состояния полуфабриката, достигнутого в результате его обработки с целью придания ему новых потребительских, гигиенических и эстетических свойств. все ферменты обнаруживают свойства белков, причем их каталитическая активность зависит от степени сохранности нативной структуры белка.
Ферменты, являясь истинными катализаторами, повышают скорость строго определенных химических реакций, которые в отсутствие их протекают очень медленно. При этом равновесие ускоряе-
мых реакций не претерпевает изменений, в ходе реакций ферменты не расходуются и также не претерпевают изменений. Добавление катализатора, то есть способ «обходного» пути, позволяет молекулам преодлевать активационный барьер на более низком энергетическом уровне.
Ферменты, являясь белками, обладают рядом характерных для этого класса органических соединений свойств, отличающихся от свойств неорганических катализаторов.
Термолабильность ферментов. Скорость химических реакций зависит от температуры, поэтому катализируемые ферментами реакции также чувствительны к изменениям температуры. Установлено, что скорость большинства биохимических реакций повышается в 2 раза при повышении температуры на 10 °С и, наоборот, снижается в 2 раза при понижении температуры на 10 °С. Этот показатель получил название температурного коэффициента.
Протосубтилин ГЗх - препарат микробного происхождения. Кроме протеоли-тической активности препарат проявляет следы амилазной активности.
Амилосубтилин ГЗх - общий эффект действия его связан с комбинированным воздействием всех входящих в состав препарата ферментов, в том числе бета-глюканазы, ксиланазы и целлюлазы. Препарат проявляет следы протеолитической активности.
Протепсин - препарат обладает протео-литической и коллагеназой активностью.
Панкреатин - препарат обладает высокой протеолитической, амилолитической, липолитической активностью.
При обработке чешуи протосубтилином ГЗх выход желатина максимален: 10,23% -для карпа, 12,97 % - для толстолобика, 8,95% - для карася, 9,75% - для белого амура. При обработке чешуи протепси-ном по отношению к массе чешуи выход желатина максимален: 10,84% - для карпа, 14,08 % - для толстолобика, 9,76% - для карася, 10,33% - для белого амура. При таких условиях обработки выход желатина из чешуи толстолобика выше, чем у карпа, карася, белого амура (рис. 1, 2). Это объясняется уменьшением размера обрабатываемых частиц (средний характерный размер чешуи толстолобика составляет 8 мм, а чешуи карпа - 19,0 мм, карася - 15,8 мм, белого амура - 14,8 мм), что способствует ускорению массооб-менных процессов. Кроме этого, влияние на выход желатина также оказывает содержание коллагена в чешуе (содержание коллагена в сухой чешуе толстолобика составляет 59,3%, в чешуе карпа - 54,7%, карася - 48,1%, белого амура - 54,6%
При обработке чешуи и пузырей ами-лосубтилином ГЗх на этапе желатинирования полученный экстракт не образует желе при температуре 2...4 °С и находится в форме вязкого мутного раствора. При температуре выше 15.20 °С вязкость
Дозировка ферментного препарата, % к массе чешуи Карп -«-Толстолобик -•- Карась -•- Белый амур
Рис. 1. Зависимость выхода желатина от дозировки протосубтилина ГЗх при обработке чешуи прудовых рыб
16 14
0 0,2 0,5 0,8 1 1,2 1,5 1,8 2,2 2,5 Дозировка ферментного препарата, % к массе чешуи
-«— Карп -»-Толстолобик -•- Карась -•- Белый амур
Рис. 2. Зависимость выхода желатина от дозировки протепсина при обработке чешуи прудовых рыб
БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ И КОРМОВ
этого раствора заметно уменьшается. Данный эффект можно объяснить тем, что протеолитическая активность амило-субтилина ГЗх слишком мала, вследствие чего коллаген сырья практически не де-структируется и желатин не экстрагируется.
Протепсин и протосубтилин ГЗх мягко гидролизуют белки коллагенсодержаще-го сырья, обеспечивают более высокий выход желатина, чем при использовании амилосубтилина ГЗх и панкреатина.
Деструкцию белковых веществ осуществляли с помощью ферментного препарата протеолитического действия Про-тосубтилина ГЗх, взятого в количестве 1,0% к массе чешуи. Экстракцию проводят водой на водяной бане при температуре 55...60 °С в течение 2,5-3 ч при соотношении вода: чешуя 1:1. Полученный экстракт после прессования и фильтрации направляют на желатинизацию в холодильной камере при температуре 2.4 °с в течение 8-10 ч. остаток после первой экстракции повторно подвергают экстрагированию водой на водяной бане в течение 1,5-2 ч, гидромодуле
1:1 при температуре 65 °С, затем его фильтруют и направляют на концентрирование вымораживанием в морозильной камере при температуре -4. - 6 °с в течение 8-10 ч с последующей желатинизацией. Студни желатина сушат до конечного содержания влаги в продукте не более 12%, затем желатин дробят до размера частиц не более 5 мм, фасуют, упаковывают и направляют на хранение и реализацию.
таким образом, сравнительное исследование свойств желатина, полученного из чешуи прудовых рыб, и желатина животного происхождения установило их существенную идентичность по исследованным показателям. Это свидетельствует о возможности использования желатина рыбного происхождения в разных отраслях промышленности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антипова, Л.В. Рыбоводство. Основы разведения, вылова и переработки рыб в искусственных водоемах / Л.В. Антипова и [др.]. - СПб.: ГИОРД, 2009. - 472 с.
2. Антипова, Л.В. Исследование возможности применения протеолитических ферментных препаратов в технологии желатина из новых видов сырьевых источников / Л.В. Антипова, Л.Х. Нам До // Вестник ВГТА. - 2011. - № 3. - С. 26-31.
3. Антипова, Л.В. Методы исследования мяса и мясных продуктов / Л.В. Антипова, И. А. Глотова, И. А. Рогов. - М.: Колос, 2001. - 376 с.
REFERENCES
1. Antipova, L.V. Rybovodstvo. Osnovy razvedenija, vylova i pererabotki ryb v iskuss-tvennyh vodoemah / L.V. Antipova i [dr.]. -SPb.: GIORD, 2009. - 472 s.
2. Antipova, L V. Issledovanie vozmozhnosti primenenija proteoliticheskih fermentnyh preparatov v tehnologii zhelatina iz novyh vidov syr'evyh istochnikov / L.V. Antipova, L.H. Nam Do // Vestnik VGTA. - 2011. -№ 3. - S. 26-31.
3. Antipova, L.V. Metody issledovanija mjasa i mjasnyh produktov / L. V. Antipova, I. A. Glotova, I. A. Rogov. - M. : Kolos, 2001. -376 s.
Авторы
Сторублевцев Станислав Андреевич, канд. техн. наук, Антипова Людмила Васильевна, д-р техн. наук, профессор, До Ле Хыу Нам, Акимбай Дилшат Алтаевна
Воронежский государственный университет инженерных технологий, 94036, г. Воронеж, пр-т Революции, д. 19, post@vsuet.ru, a.di1shat95@mai1.ru
Authors
Storublevtsev Stanislav Andreyevich, Candidate of Technical Sciences Antipova Lyudmila Vasilievna, Doctor of Technical Sciences, Professor, Do Le Khyu Nam, Akimbay Dilshat Altaevna
Voronezh State University of Engineering Technologies, 19, Revolution avenue, Voronezh, 394036, post@vsuet.ru, a.di1shat95@mai1.ru
УДК 663.44/45 DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10053
Совершенствование процесса биосинтеза этилового спирта при производстве зерновых дистиллятов
Т.М. Тананайко, канд. техн. наук
Белорусский государственный технологический университет, Республика Беларусь, г. Минск A.A. Пушкарь, канд. техн. наук; В.И. Соловей
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию, Республика Беларусь, г. Минск Реферат
Разработка ресурсосберегающих приемов ведения технологического процесса производства зерновых дистиллятов на основе высококонцентрированного сусла является одним из перспективных способов, обеспечивающих снижение себестоимости конечного продукта. Поэтому проведение исследовательских работ, базирующихся на отечественной сырьевой базе, с установлением технологических параметров, учитывающих синергетическое взаимодействие энзимов зерна, солода и микробных экзоферментных препаратов при сбраживании сусла повышенных концентраций, является важным и актуальным.
Ключевые слова
брожение, высококонцентрированное сусло, дрожжи, зерновой дистиллят, оптимизация, ферментные препараты
Цитирование
Тананайко Т.М., Пушкарь А.А., Соловей В.И. (2019) Совершенствование процесса биосинтеза этилового спирта при производстве зерновых дистиллятов // Пищевая промышленность. 2019. № 4. С. 105-108.
Improving the process of ethanol biosynthesis in the production of grain distillates
T.M. Tananaiko, Candidate of Technical Sciences Belarusian State Technological University, Republic of Belarus, Minsk A.A. Pushkar, Candidate of Technical Sciences; V.I. Solovei
Scientific and Practical Center for Foodstuffs of the National Academy of Sciences of Belarus, Republic of Belarus, Minsk
