CC BY
45
УДК 637.142.2: [579:66.093.8]
ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ ГИДРОЛИЗЫ ЛАКТОЗЫ НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТНЫХ СИСТЕМ МИКРООРГАНИЗМОВ
А. В. КРУПИН, кандидат технических наук, генеральный директор ОАО «СДС-Алко»
Кемеровский ТИПП Тел.: (3842) 735098
Резюме. Рассмотрены вопросы влияния продуктов гидролиза лактозы в сыворотке и дальнейшего использования образовавшихся олигосахаридов для активации биохимических свойств микрофлоры. Установлена доступность /2-связей для реакции полимеризации углеводов. Выявлено влияние продуктов трансглико-зилирования на жизнедеятельность микроорганизмов. Ключевые слова, пребиотики, микроорганизмы, /9-галактозидаза, сыворотка, лактоза, ферментные системы.
Существующие направления производства продуктов питания нового поколения ориентированы на создание сбалансированной по пищевой и биологической ценности продукции, удовлетворяющей потребности различных групп населения. В этой связи вопросы проектирования состава продуктов и рационов по аминокислотному, жирнокислотному, витаминному и минеральному составу крайне актуальны.
Перспективное направление создания функцио-нальных продуктов — комбинирование молочного и растительного сырья. Это обеспечивает взаимное обогащение получаемых продуктов эссенциальны-ми ингредиентами, а также позволяет регулировать их состав в соответствие с основными требованиями науки о питании [1].
В последние годы увеличивается интерес к пре-биотикам — веществам, стимулирующих развитие культур полезных микроорганизмов.
К пребиотикам в основном относятся олигосахариды, представляющие собой класс углеводов со степенью полимеризации от двух до десяти. в том числе олигомеры из остатков фруктозы (фруктоолигосаха-риды, фруктаны, втом числе инулин), глюкозы (глюкоолигосахариды, глюканы и декстраны), галактозы (галактоолигосахариды), а также олигосахариды из растительных клеточных стенок (3, 4).
Цель нашей работы — изучение влияния продуктов гидролиза лактозы на активность ферментных систем микроорганизмов. В этой связи интерес представляет определение содержания продуктов транс-гликозилирования в гидролизованной сыворотке с дальнейшим использованием образовавшихся олигосахаридов для активации физиолого-биохимических свойств микрофлоры.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в лаборатории Научно-образовательного центра, созданного при Кемеровском ТИПП.
Объекты исследований — молочная сыворотка с Кемеровского молочного комбината, ферментный препарат /3-галактозидазы (из дрожжей К. /га&Нз).
При выполнении работы использовали общепринятые, стандартные и оригинальные методы исследования.
Массовую долю углеводов, в том числе фракционный состав гидролизатов балластных полисахаридов определяли согласно руководству А.И. Ермакова [2]. Определение массовой доли лактозы, глюкозы, галактозы, продуктовтрансгликозилиро-вания. а также олигосахаридов гидролизованной сыворотки осуществляли методом высокоэффективной газожидкостной хроматографии на приборе «Цвет 500 М».
Путем постановки специальных опытов, связанных с применением чистых препаратов продуктов трансгликозилирования мы определили изменение некоторых свойств микрофлоры, используемой в молочной промышленности (соотношение продуктов трансгликозилирования независимо от соотношения гидролизованной и негидролизованной сыворотки не изменялось). Под активностью ферментной системы мы понимали разницу в концентрации вещества (небелкового азота или лактозы), выявленную в неферментированной сыворотке и сывороточной системе, состоящей из гидролизованной и нативной сыворотки, предварительно заквашенной микроорганизмами.
Таблица 1. Состав олигосахарвдов гидролизованной сыворотки
Показатель Доза фермента, %
0,04 I 0,06
Массовая доля продуктов транс- 100 100
гликозилирования, %: 0,17 0,25
в том числе
Gal /?(1 -*3) Glc 12 6A
0,012 0,016
Gal/2 (1->4) Glc 10,7 8J>
0,018 0,021
Gal/3(1-6) Glc 12,8 M
0,023 0,022
Gal (1 (1 ->6) Gal 62,0 67,3
0,105 0,168
/3 -D-Gal (1 ->6) -D Gal (1-*6) 42 5J)
D-GIc 0,007 0,013
/З-D-GaI (1 -»6) /?-D Gal (1->6) 3J 3,9
D-GIc (1-»>6) Glc 0,005 0,010
Примечание. В числителе приведено относительное содержание олигосахаридов, в знаменателе — абсолютное.
Учет и обработку результатов проводили методами статистического и регрессионного анализа.
Результаты и обсуждение. Хроматографический анализ состава олигосахаридов в сыворотке, подверженной гидролизу, позволил установить несколько особенностей. Выявлено предпочтительное нарастание продуктов трансгликозилирования в смеси моносахаридов по определенной схеме. Так. при дозе ферментного препарата 0.04 % массовая доля продукта трансгликозилирования Gal /3 (1 ->6) Gal составила 62,0 % от общей концентрации веществ, задействованных в биотрансформации лактозы (табл. 1), что свидетельствует о доступности связи /5 (1 -»6) для полимеризации молекул галактозы. Используя рассматриваемый показатель в качестве объективной характеристики доступности связей для протекания ферментативных реакций доказано, что со значительным отрывом, в 4,8 и 5.8 раза от массовой доли продукта трансгликозилирования Gal (1-»6) Gal, полимеризация происходит по механизму Gal /3 (1->6) GIc и Gal /3 (1->4) Glc. соответственно.
При концентрации /3-галактозидазы 0.06 % наблюдалась аналогичная динамика изменения массовой доли продуктов трансгликозилирования в ряду /9 (1 ->6) Glc. Максимальная концентрация продуктов трансгликозилирования. состоящих из более чем трех остатков простых сахаридов, при такой дозе ферментного препарата не превышала 3,9 %оУ что свидетельствует о невысоком их накоплении. Это служит доказательством доступности /3-связей для реакции полимеризации углеводов в гидролизованной сыворотке.
Интерес к результатам наших исследований становится очевидным в связи с влиянием продуктов трансгликозилирования на жизнедеятельность микроорганизмов. Поскольку синтезированные олигосахариды можно признать факторами улучшающими технологические свойства заквасочной микрофлоры. Сравнительный анализ позволил выявить значительную разнообразность свойств микроорганизмов. входящих в ее состав (табл. 2). Это обусловлено различной активностью ферментных систем микрофлоры, которая определяет их пригодность для создания тех или иных видов молочных продуктов.
С увеличением доли гидролизованной сыворотки протеолитическая и галактозидазная активность микроорганизмов уменьшалась (см. рисунок). При-
: 7 -і 3 ' 5 4
б)
О 25 50 75 100
Доля гндролизо ванной сыворотки в негицролизованаой, %
^ о Ч я < 33
І §g
Ш ^
Доля гидролизованной сыворотки в негидролизованной, %
Рисунок. Влияние гидролизованной сыворотки на активность (а — иротеолитическую; б — /?-галактозидазную) микроорганизмов: 1 Lactobacterimn acidophilum". 2 — Lbrn. deibrueckii subsp. bulgaricum; 3 — Lbttt. helveticum; 4 — Ladococcus laclis С; 5 L. laclis subsp. diacetilactis 681 x\ 6 — L. laclis subsp. cremoris 97;s 7 — Bifidum longum
чем у бактерий вида Lb т. acidophilит и Lbrn. deibrueckii subsp. bulgaricum она снижалась очень медленно и практически не зависела от доли гидролизованной сыворотки в составе сывороточной системы.
Наиболее низкой протеолитической активностью обладали микроорганизмы Lac. Lactis С, и L. laclis subsp. diacetilactis 68 lp галактозидазной — Lac. Lactis С, и Lbrn. helveticum.
Выводы. Анализ результатов исследований показывает, что продукты трансгликозилирования по разному активизируют ферментные системы микроорганизмов. Среди общих закономерностей можно назвать следующие:
продукты трансгликозилирования не оказывают ингибирующего воздействия на активность ферментных систем микроорганизмов;
содержащиеся в гидролизованной сыворотке олигосахариды в различной степени активизируют протеиназную и /?-галактозидазную активность
Таблица 2. Характеристика микроорганизмов, отобранных для исследований ферментных систем.
В целом проведенные
результаты экспериментов доказывают возможность использования олигосахаридов сыворотки для активизации деятельности молочнокислой микрофлоры.
С учетом установленного влияния продуктов гид-
Вид и штамм микроорганизмов Титруемая кислотность, °T Общее количество бактерий, КОЕ/гхІО9 Способность к гелеобра-зованию, ч
Lactobacterium acidophilum 86 1,6 5,2
Lbrn. deibrueckii subsp. bulgaricum 77 1,8 4,8
Lbm. helveticum 85 0,1 6,4
Lactococcus lactis Сз 90 1.2 5,3
L. lactis subsp. diacetilactis 6811 81 1,4 13,0
L. lactis subsp. cremoris 972 91 0,8 7,8
Bifidum lonqum B379M 69 0,2 12,5
ролиза и трансгликозилирования на процессы, про- технология производства тонизирующих сывороточ-
текающие при обработке сыворотки, разработана ных напитков.
Литература.
1. Жидков В. Е. Научно-технические основы биотехнологии альтернативных вариантов напитков из молочной сыворотки. — Ростов н/Д: Издательство СКНЦВШ, 2000.-144 с.
2. Ермаков, А.И. Методы биохимического исследования растений / А.И. Ермаков, В.В. Арасимович, Н.Б. Ярош. Под общей редакций А.И. Ермакова. - 3-е изд., не рераб. и доп.- JI.: Агропромиздат, 1987.- 430 с.
3. Хамагаева И.С. Биотехнология заквасок иропионовокислых бактерий: монография / И. С. Хамагаева, Л. М. Качанина, С. М. Ту Дурова. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. - 171с.
4. Коновалова С.А. Биохимия дрожжей.- М.: Пищевая промышленность, 1980.- 21 с.
INFLUENCE OF PRODUCTS OF HYDROSIS ON ACTIVITY OF FERMENT SYSTEM
MICROORGANISMS
A.V. Krupin
Summary. The paper considers issues of influence of products of hydrolysis in whey and further use of formed oligosacharides in whey to activate biochemical properties of micro flora. It proves validity of thesis of availability of b-ties for polymerization reaction of carbohydrates. It brings out the influence of products of transglicosing on life activity of probiotics.
Key words: probiotics, microorganisms, /?-galactosidase, whey, lactose, ferment systems.
ПАМЯТИ УЧЕНОГО. КОСИЛОВ НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ
Николай Иванович Косилов родился 7 января 1937 г. в д. Чайковка Башкирской АССР в семье колхозников. В 1956 г. он с отличием окончил Белебеев-ский техникум механизации и электрификации сельского хозяйства и поступил на факультет механизации сельского хозяйства ЧИМЭСХ. Свою трудовую деятельность Н.И. Косилов начал в 1961 г. с должности главного инженера совхоза.
В 1964 г. Николай Иванович поступил в аспирантуру при кафедре сельскохозяйственных машин ЧИМЭСХ. В 1968 г. защитил кандидатскую диссертацию. Научно-педагогическая деятель-
ность Н.И. Косилова в течение более чем 40 лет неразрывно связана с ЧИМЭСХ-ЧГАУ. Он работал доцентом кафедры, в 1990 г. успешно защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора технических наук, был удостоен ученого звания профессора. В 2002 г. возглавил факультет повышения квалификации, с 2005 по 2008 гг. работал заведующим кафедрой уборочных машин.
Николай Иванович опубликовал свыше 250 научных и методических работ, им получено более 60 патентов и авторских свидетельств. Н.И. Косилов подготовил 14 кандидатов и 3 докторов технических наук. За большой вклад в науку ему присвоено почетное звание «Заслуженный деятель науки Российской Федерации». Много сил и времени Николай Иванович уделял индивидуальной работе со студентами и аспирантами, организации тесных связей науки с производством. Основными чертами его характера были порядочность, честность, отзывчивость, скромность. Н.И. Косилов заслуженно пользовался огромным уважением среди сотрудников и студентов университета, руководителей и специалистов предприятий агропромышленного комплекса.
Николай Иванович награжден медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени, знаком отличия «За заслуги перед Челябинской областью».
Светлая память о Николае Ивановиче навсегда сохранится в наших сердцах.
Коллективы университета и редакции журнала «Достижения науки и техники АПК» выражают искренние соболезнования родным и близким покойного.
