CC BY
28
УДК 664, 648, 18, 579
Т. Ю. Гумеров, О. А. Решетник
ВЛИЯНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ИНГРЕДИЕНТОВ НА БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И АМИЛОЛИТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ а- И Р-АМИЛАЗ МЕДА
Ключевые слова: пчелиный мед, способы хранения меда, амилолитическая активность.
Иccледовано влияние растительных ингредиентов на биохимический состав и амилолитическую активность меда различных сортов.
Keywords: honey, honey storage methods, amylolytic activity.
^e study of influence of herbal ingredients on the biochemical composition and amylolytic activity of different varieties of honey.
Пчелиный мед представляет собой высокопитательный продукт. В состав меда входят углеводы, белки, минеральные вещества, микроэлементы, витамины и ферменты. Глюкоза и фруктоза, расщепляясь, выделяет большое количество энергии, которая нужна для жизни организма. Так сто грамм меда обеспечивают одну десятую суточной потребности человека в энергии, одну двадцать пятую суточной потребности человека в меди и цинке и в витаминах В и С, одну пятнадцатую суточной потребности человека в калии, железе и марганце, одну четвертую суточной потребности человека в кобальте, одну пятую суточной потребности человека в витамине В6 и биотине.
Натуральный пчелиный мед очень быстро усваивается, причем компоненты меда усваиваются на 97 - 98%. Помимо этого, натуральный мед улучшает процесс пищеварения, а ароматические вещества -улучшают вкус продуктов, в которые добавляется мед [1].
Работа посвящена изучению влияния растительных ингредиентов на биохимический состав и амилолитическую активность а- и р-амилаз меда. Основные задачи: - определить количественное содержание а - аминокислот в образцах после внесения ингредиентов растительного происхождения;
- определение активность амилолитических ферментов меда на основе количественного изменения их диастазного числа.
В качестве образцов были подобраны некоторые распространенный сорта меда: липовый, гречишный и цветочный урожая 2012 и 2013 гг. Для изучения особенностей биохимических процессов и улучшения органолептических свойств в образцы меда вносили определенные концентрации растительных ингредиентов. Эксперимент проводился при различных условиях хранения образцов в период 3 месяцев исследования. Обозначение образцов представлено в таблице 1. Определение аминокислот в образцах меда проводили в соответствие с методикой проведение цветных реакций нингидрина с экстрактами исследуемых образцов [2]. В результате нагревания, в щелочной среде исследуемые образцы, содержащие первичные и вторичные аминогруппы (-МИ2; >N4), образовывали окрашенные комплексы с трикетогидринденгидратом (С9НбО4 -нингидрин). Данные продукты реакции образуют
устойчивую интенсивную сине-фиолетовую окраску с максимальным поглощением около 570 нм. Поглощение при этой длине волны линейно зависит от числа свободных аминогрупп. Нингидриновая реакция является основой для количественного определения методами колориметрии или спектрофото-метрии Чувствительность данной реакции составляет до 0,01%.
Таблица 1 - Наименование исследуемых образцов
Обозначение образцов
Исходные При добавлении компоненты растительного происхождения
фундук измельченный семена тыквы очищенные семена подсолнуха
Липовый-12 О-1 О-1.1 О-1.2 О-1.3
Липовый-13 О-2
Гречишный-12 О-3 О-3.1 О-3.2 О-3.3
Гречишный-13 О-4
Цветочный-12 О-5 О-5.1 О-5.2 О-5.3
Цветочный-13 О-6
Общее содержание аминокислот в образцах в период 92 дней представлено в табл. 2-4.
Таблица 2 - Общее содержание аминокислот в образцах (март 2014г)
АК* Обозначение
О-1 О-2 О-3 О-4 О-5 О-6
Валин 0,43 0,47 0,48 0,57 0,33 0,87
Изолейцин 0,16 0,18 0,18 0,22 0,13 0,34
Лейцин 0,15 0,17 0,17 0,21 0,13 0,322
Треонин 0,22 0,25 0,25 0,29 0,18 0,47
Лизин 0,50 0,69 0,20 0,33 0,24 0,39
Метионин 0,16 0,17 0,17 0,21 0,14 0,32
Фенилаланин 0,37 0,42 0,40 0, 63 0,29 0,76
Триптофан 0,25 0,86 0,10 0,16 0,12 0,19
Аланин 0,17 0,19 0,20 0,23 0,13 0,36
Аргинин 0,21 0,70 0,08 0,13 0,10 0,16
Аспарагин 0,21 0,72 0,08 0,14 0,10 0,16
Гистидин 0,20 0,68 0,08 0,13 0,09 0,15
Глутамино-вая кислота 0,30 1,03 0,12 0,20 0,14 0,23
Глутамин 0,18 0,20 0,21 0,25 0,14 0,38
Глицин 0,19 0,20 0,25 0,14 0,39
Серин 0,15 0,17 0,17 0,19 0,12 0,35
Тирозин 0,23 0,79 0,09 0,15 0,11 0,18
Цистеин 0,25 0,84 0,10 0,17 0,12 0,19
Пролин 0,22 0,74 0,08 0,14 0,10 0,17
*. Тг--—
АК- аминокислота
В таблицах представлено количественное содержание аминокислот в результате хранения образцов в условиях повышенного температурного режима на свету.
Известно, что свободные аминокислоты представляют характерную составную часть различных медов. Среднее содержание свободных аминокислот равно 980 мг/кг.
Таблица 3 - Общее содержание аминокислот в образцах (апрель 2014г)
АК Обозначение
О-1 О-2 О-3 О-4 О-5 О-6
Валин 0,53 0,49 0,58 0,73 0,40 0,57
Изолейцин 0,19 0,19 0,23 0,28 0,15 0,22
Лейцин 0,19 0,18 0,22 0,26 0,14 0,21
Треонин 0,27 0,26 0,32 0,39 0,22 0,31
Лизин 0,57 0,89 0,24 0,36 0,28 0,42
Метионин 0,19 0,19 0,02 0,27 0,15 0,21
Фенилала- 0,47 0,42 0,51 0,49 0,35 0,50
нин
Триптофан 0,28 0,89 0,18 0,19 0,13 0,21
Алании 0,22 0,20 0,25 0,29 0,17 0,23
Аргинин 0,32 0,76 0,11 0,23 0,19 0,26
Аспарагин 0,24 0,76 0,15 0,19 0,21 0,26
Гистидин 0,28 0,71 0,15 0,19 0,12 0,22
Глутамино- 0,35 1,38 0,42 0,35 0,24 0,29
вая кислота
Глутамин 0,24 0,23 0,26 0,32 0,18 0,25
Глицин 0,24 0,22 0,26 0,32 0,17 0,25
Серин 0,19 0,18 0,21 0,25 0,15 0,20
Тирозин 0,33 0,88 0,24 0,21 0,19 0,28
Цистеин 0,28 0,86 0,17 0,18 0,17 0,22
Пролин 0,24 0,76 0,97 0,18 0,14 0,24
Таблица 4 - Общее содержание аминокислот в образцах (май 2014г)
АК Обозначение
О-1 О-2 О-3 О-4 О-5 О-6
Валин 0,48 0,47 0,47 0,69 0,34 0,56
Изолейцин 0,17 0,17 0,21 0,24 0,14 0,21
Лейцин 0,18 0,16 0,20 0,24 0,12 0,15
Треонин 0,14 0,21 0,14 0,25 0,14 0,26
Лизин 0,57 0,89 0,24 0,36 0,28 0,42
Метионин 0,14 0,13 0,01 0,21 0,12 0,17
Фенилаланин 0,41 0,40 0,42 0,44 0,31 0,41
Триптофан 0,21 0,45 0,12 0,11 0,07 0,15
Аланин 0,21 0,19 0,21 0,28 0,16 0,22
Аргинин 0,31 0,71 0,09 0,19 0,17 0,25
Аспарагин 0,23 0,71 0,11 0,17 0,18 0,24
Гистидин 0,27 0,68 0,13 0,17 0,11 0,19
Глутаминовая кислота 0,27 1,27 0,39 0,27 0,21 0,18
Глутамин 0,21 0,20 0,24 0,31 0,15 0,23
Глицин 0,22 0,21 0,24 0,31 0,12 0,15
Серин 0,14 0,13 0,14 0,14 0,11 0,17
Тирозин 0,25 0,78 0,18 0,14 0,12 0,19
Цистеин 0,15 0,68 0,12 0,14 0,15 0,18
Пролин 0,17 0,64 0,84 0,14 0,10 0,18
Набор аминокислот меда различный и зависит от региона, типа взятка и условий производства. Одним из основных компонентов является фенила-ланин. Содержание фенилаланина наряду со связанным с ним образованием ароматических веществ является важным критерием для определения качества меда. Количество фенилаланина является показателем зрелости меда. Если мед отобран незрелым или содержит сахарную подкормку, то содержание фенилаланина в нем очень низкое. Исследователи установили, что в качестве границы между медом и
сахаросодержащими продуктами минимальное содержание фенилаланина 1,4-1,5 % [3].
По данным таблиц 2-4 содержание фенилаланина не превышает 0,760 %, что свидетельствует о низком качестве меда по всем образцам и позволяет предположить, что все исследуемые образцы могут являться незрелыми или содержать сахарную подкормку. Однако, из всех образцов с наибольшим количеством фенилаланина следует отметить образцы 4 и 6, то есть это гречишный и цветочный мед урожая 2013 года.
Для остальных образцов количество фени-лалонина по сравнению с другими аминокислотами является преобладающим.
По составу незаменимых аминокислот следует отметить что, образцы, исследуемые через 30 дней выдержки в экспериментальных условиях характеризуются разнообразным составом аминокислот: в наибольшем количестве обнаружены лизин и триптофан в образцах 2 и 3, а также валин и фени-лаланин в образце 6. С наименьшим содержанием незаменимых аминокислот определены образцы 1 и 5. Однако, количественное содержание аминокислот в образцах имеет тенденцию к накоплению, а затем к незначительному их снижению в период хранения. Образцы, находящиеся в течение 60 дней хранения -накапливают в своем составе аминокислоты. Это объясняется активным действием ферментов меда а-и р-амилаз, которые в благоприятных условиях осуществляют ферментативное разрушение белковых компонентов до а-аминокислот.
В работе установлено, что при хранении образцов меда в течение 92 дней, наблюдается незначительное уменьшение аминокислот, это связано с замедлением активности а- и р-амилаз и взаимодействием конкретной аминокислоты с сахарами, в результате чего наблюдаются процессы меланоиди-нообразования.
Для наглядного представления о количественном изменении аминокислот в период экспериментальных условий хранения в течение 92 дней представлены диаграммы по трем аминокислота в отдельности (рис.1-3). Для остальных аминокислот характерна одинаковая тенденция накопления и уменьшения в период экспериментальных условий хранения.
Активное образование комплексных соединений аминокислот с сахарами - меланоидинов, представлено на диаграммах в виде пиков. На завершающем этапе хранения, в течение 92 дней, интенсивность процессов меланоидинообразования уменьшается, вследствие накопления оптимального количества продуктов взаимодействия аминокислот с сахарами.
Аминокислоты, содержащиеся в меде, вступают в сложные соединения с сахарами меда, образуя при этом, темноокрашенные соединения - мела-ноидины. Образование этих соединений идет гораздо быстрее при высокой температуре. Следовательно, при длительном хранении или нагревании возможно потемнение меда наряду с другими причинами в результате наличия в нем аминокислот [4].
Таким образом, в данном эксперименте выявлена характерная особенность изменения содержания аминокислот в исследуемых образцах при экспериментальных условиях хранения.
□ март_И апрель_И май
Рис. 1 - Динамика изменения аланина
стания медоносов, состояния погоды во время сбора нектара и переработки его пчелами, интенсивности медосбора, степени зрелости откачиваемого меда, сроков его хранения, способов товарной переработки. Падевые меды превосходят цветочные по этому показателю. Темные, как и падевые, виды меда значительно отличаются от светлых цветочных. Бело-акациевый, шалфейный и некоторые другие меды характеризуются низкой диастазной активностью (от 0 до 10 ед. Готе), гречишный, вересковый - высокой (от 20 до 50 ед. Готе).
Кроме того, диастазная активность - это показатель перегрева меда (когда разрушаются ферменты и другие, биологически активные вещества), а также длительности его хранения (при хранении меда больше года активность диастазы снижается до 35 %). В таблице 5 представлены данные о значениях диастазного числа в исследуемых образцах [5].
Таблица 5 - Диастазная активность в образцах меда
Рис. 2 - Динамика изменения аргинина
Рис. 3 - Динамика изменения аспарагина
Далее, в работе была определена активность амилолитеческих ферментов меда на примере суммы а- и р-амилаз, характеризующихся диастазным числом.
Диастазное число - это число миллилитров 1%-ного растворимого крахмала, которое разлагается за один час амилолитическими ферментами, содержащимися в одном грамме безводного вещества меда. Один миллилитр раствора крахмала соответствует одной единице активности.
Диастазное число колеблется в широких пределах - от 0 до 50 ед. Готе. Содержание диастазы в меде зависит от его ботанического происхождения, почвенных и климатических условий произра-
Условное обозначе- Активность, единицы
ние Готе
Образец-1 37,8
Образец-2 41,6
Образец-3 36,3
Образец-4 46,0
Образец-5 40,0
Образец-6 41,7
По данным таблицы 5 видно, что наибольшей диастазной активностью обладают образцы 2, 4 и 6, то есть образцы урожая 2013 года. Средняя активность фермента диастазы наблюдается для образцов 2 и 5. Наиболее низкими значениями диа-стазной активности обладаю образцы меда 1 и 3.
В результате проведенного эксперимента, следует, что активность фермента диастазы проявляется для каждого вида меда по-разному. Максимальное значение диастазной активности проявляется для образца 4 (46 ед.Готе). Минимальное значение даистазной активности характерно для образца 3 (36,3 ед.Готе). Это объясняется тем, что ферменты, проявляющие свою активность при разложении крахмала, чувствительно относятся к температуре и условиям хранения исследуемых образцов. Также можно предположить, что уменьшение значений диастазной активности связано либо с процессами нагревания меда при первоначальном его извлечении или же длительном хранением меда, что могло повлечь к частичному разрушению фермента или прекращению своей активности. Однако, согласно существующим стандартом, в натуральном меде диастазное число должно быть не менее 5 ед. Готе [6]. Для исследуемых образцов данные условия существующего стандарта выполнимы, следовательно, мед по активности амилолитических ферментов обладает высокими качественными характеристиками.
Известно, что диастазное число зависит от вида нектароносов и породы пчел, места сбора нектара, условий существования насекомых, от силы семьи и вида, с которых был собран нектар. Напри-
мер, в гречишном меде, полученном от сильной семьи, показатель диастазного числа составляет 48,2 ед. Готе, от средней семьи - 36,8, от слабой семьи -9,3. Показатель диастазного числа в подсолнечнико-вом меде также существенно отличается и составляет соответственно силе семьи 39,6, 27,5 и 6,5 ед. Готе. Такая разница числового значения диастазного числа предположительно объясняется тем, что при переработке нектара в медовых зобиках пчел из сильных и средних семей выделяется больше диастазы, чем при переработке пчелами из слабых семей.
Изменение диастазной активности в исследуемых образцах так же может объясняться факторами, влияющими на погодные условия, при которых происходили сбор и переработка нектара пчелами, интенсивность взятка, степень зрелости откачиваемого меда, условия и длительность его хранения, способы переработки.
Таким образом, можно считать что диастаз-ное число не является показателем качества натурального меда, а всего лишь определяет активность ферментов а- и р-амилаз, участвующих в сложных процессах ферментативного гидролиза сахаров [7].
На основании этого, было предложено добавить в образцы меда с наименьшими показателями качества (образец 1, 3 и 5) ингредиенты растительного происхождения для выявления улучшения качества образцов. В результате этого было выявлено, что при добавлении компонентов растительного происхождения, происходит увеличение аминокислотного состава образцов меда на 11-17 %.
Так, при добавлении растительных компонентов в исследуемые образцы меда за все время эксперимента происходит увеличение аминокислотного состава по фенилаланину на 6-7 %, валину на 5-6 % и лейцину на 4-3 %. Исходя из этого, следует, что вносимые ингредиенты положительно влияют на аминокислотный состав меда, улучшают его показатели аминокислотного скора и биологической ценности.
На завершающем этапе была проведена оценка процессов кристаллизации образцов меда. По истечению 92 дней исследования, отмечено, что в образцах 2 и 4 наблюдалась кристаллизация меда. При этом выпадал осадок в виде глюкозы и мелеци-тозы. В экспериментальных условиях хранения процесс кристаллизация и образование первичных кристаллов происходило быстрее, чем при хранении в условия охлаждения. Это объясняется особым составом меда и влиянием вносимых компонентов. Исходя из этих данных, можно определить, что исследуемые образцы меда относятся к группе медленно кристаллизующихся, так как размеры кристаллов являлись мелкокристаллическими и процесс кристаллизации можно отнести к неполному. При этом в условиях комнатной температуры над кристаллической массой меда наблюдали образование жидкой части слоя с повышенным содержанием воды. Товарный вид меда ухудшился.
Выводы
В работе изучено влияния растительных ингредиентов на биохимический состав и амилоли-тическую активность а- и р-амилаз меда.
Физико-химическими методами анализа определена динамика количественного содержание а -аминокислот в образцах пчелиного меда при различных условиях хранения; установлено что, аминокислоты вступают в сложные соединения с саха-рами меда, образуя при этом темноокрашенные соединения - меланоидины;
Установлено, что во всех образцах преобладают а- аминокислоты фенилаланин, валин и лейцин, в наименьшем количестве изолейцин, серин и метионин, кроме того, все образцы 2012 года характеризуются меньшими количественными характеристиками по содержанию аминокислот.
Выявлен характер изменения содержания аминокислот в образцах при различных условиях хранения и температурных режимах воздействия: общее содержание аминокислот увеличивается на 10-14%, а в условиях охлаждения данная тенденция замедляется за счет активации действия ферментов меда, которые в благоприятных условиях осуществляют ферментативное разрушение белковых компонентов до а- аминокислот;
Определено, что добавление компонентов растительного происхождения положительно влияет на количественное содержание аминокислот: наблюдается увеличение фенилаланина, 6-7 %, валина, 5-6 % и лейцина 4-3 % во всех образцах меда;
Методом колориметрического анализа определено, что активность амилолитических ферментов а- и р-амилаз, при различных условиях хранения меда проявляется по-разному: при этом максимальное значение диастазной активности наблюдается для образцов липового, цветочного и гречишного меда урожая 2013 года [8].
Установлено, что все исследуемые образцы характеризуются не высокими значениями диастаз-ной активности, следовательно, изучаемые образцы меда обладают средними качественными характеристиками, но соответствуют требованиям существующего стандарта ГОСТ 19792-2001.
Литература
1. Ватолин, Д. О мёде и не только о нём / Д. Ватолин // Наука и жизнь.-2008. - №11. -С. 56 - 59.
2. Симонян, А.В. Использование нингидриновой реакции для количественного определения а-аминокислот в различных объектах: методические рекомендации / А.В. Симонян, А.А. Саламатов, Ю.С. Покровская, А.А. Аванесян. Волгоградский Государственный медицинский университет. - Волгоград, 2007. - 106 с.
3. Синяков, А.Б. Мед натуральный: полная энциклопедия / А. Б. Синяков.- М.: Мир, 1990 - 225 с.
4. Борисова, М.И. Лекарственные свойства сельскохозяйственных растений / М. И. Борисова. - Минск: Ураджай, 1974. - С. 174. - 336 с.
5. Чепурина, И.П. Заготовка и переработка меда / И.П.Чепурина, В.А. Рубен. М.: Агропромиздат, 2004. -73 с.
6. ГОСТ 19792-2001 Мед натуральный. Технические условия. Москва стандартинформ. - 2002.
7. Гумеров, Т.Ю. Определение амилолитической активности ферментов меда на примере суммы а- и в-амилаз. / Т.Ю. Гумеров, Решетник О.А.// Вестник
8. Гумеров, Т.Ю. Изучение биохимического состава растительного сырья отечественной и зарубежной селекции / Т.Ю. Гумеров, Хабибуллина Э.Ф., Мустафин Р.Р., Решетник О.А.// Вестник КГТУ. - №20. - 2013 -199 с.
КГТУ. - № 18. - 2013. -212 с.
© Т. Ю. Гумеров - к.х.н. доцент каф. технологии пищевых производств КНИТУ, tt-timofei@mail.ru; О. А. Решетник - д.т.н., профессор, зав. каф. технологии пищевых производств КНИТУ.
© T. U. Gumerov - Candidate of Siences (Ph.D.) in Ingineering, Docent (Associated Professor) of the Department of Technology of Food Productions in KNRTU, tt-timofei@mail.ru; O. A. Reshetnik - Doctor of Technical Sciences, Professor, supervisor of the of the Department of Technology of Food Productions, KNRTU.
