Характеристика ферментных препаратов протеолитического действия, используемых в технологии этанола Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ские процессы в маслах. Перспективны СО2-экстракты из растительного сырья, представленные антиокси-дантными комплексами БАВ - витаминов Е, К, кароти-ноидов, аскорбиновой кислоты, флавонолов, эфирных масел, которые способны увеличить сроки хранения масел и сохранить их благоприятное воздействие на организм человека при функциональных расстройствах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Химия жиров / Б.Н. Тютюников, З.И. Бухштаб, Ф.Ф. Гладкий и др. - М.: Колос, 1992. - 448 с.

2. Могилевич М.М., Плисс Е.М. Окисление и окисли -тельная полимеризация непредельных соединений. - М.: Химия, 1990. - 240 с.

Кафедра технологии жиров, косметики и экспертизы товаров

Поступила 08.02.05 г.

663.531: 577.152.34

ХАРАКТЕРИСТИКА ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ ПРОТЕОЛИТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ТЕХНОЛОГИИ ЭТАНОЛА

Г.П. КАРПИЛЕНКО, А.Б. ДЯЧКИНА

Московский государственный университет пищевых производств

В спиртовом производстве в настоящее время наряду с отечественными ферментными препаратами про-теолитического действия широкое применение находят ферментные препараты зарубежных компаний.

Цель настоящей работы - исследование гидролитической способности некоторых микробных препаратов протеаз бактериального и грибного происхождения, поставляемых на отечественный рынок зарубежными компаниями, при гидролизе белков зерна ржи.

При разработке эффективных режимов получения осахаренного сусла учитывается, что зерно ржи характеризуется высокой амилолитической активностью. Рожь как сельскохозяйственная культура имеет определенные преимущества перед пшеницей. Она наиболее полным образом отвечает природно-климатическому потенциалу основных зон земледелия нашей страны, имеет высокую адаптационную способность, низкую требовательность к почвам и удобрениям, обладает хорошей морозоустойчивостью, обеспечивая стабильные урожаи. В связи с этим рожь все чаще используется как основное сырье для получения этанола [4, 5].

В качестве препаратов протеаз бактериального и грибного происхождения в работе использовались следующие:

Нейтраза - бактериальная металлопротеиназа (Zn), продуцируемая Bacillus amyloliquefaciens;

Алкалаза FG - бактериальная протеиназа, продуцируемая Bacillus licheniformis;

Дистицим Протацид Экстра - грибная протеаза, продуцируемая Aspergillus niger;

Протеаза GC-106 - грибная протеаза, продуцируемая Aspergillus species.

Протеолитическую активность определяли модифицированным методом Ансона. В качестве стандартного субстрата использовали 2%- й раствор гемоглоби-

на; зерновой субстрат - измельченное зерно ржи, характеризующееся 100%-м проходом через сито с диаметром отверстий 1 мм, смешанное с водой в соотношении помол : вода 1 : 4.

а

рН

б

рН

---- ----на стандартном субстрате

— - в— - на зерновом субстрате

Рис. 1

а

і, 0С

б

f, °С

--- ----на стандартном субстрате

— - на зернов ом су бстрате

Рис.2

При традиционной характеристике ферментных препаратов выявление оптимума температуры и рН, как и других кинетических параметров, проводится с использованием стандартного субстрата. В условиях конкретной технологии спиртового производства в качестве субстрата выступает сложная гетерогенная система, что приводит к изменению основных кинетических параметров ферментативной реакции. В технологии этанола - это сложная многокомпонентная система, представляющая собой смесь зернового помола и воды. Состав данного субстрата может оказывать влияние на характер протекания процесса протеолиза и изменять оптимальные значения температуры и рН.

Так, при изучении влияния рН на активность исследуемых препаратов бактериального происхождения установлено (рис. 1), что оптимум рН при гидролизе белков зернового субстрата для Нейтразы (а) и Алка-лазы (б) сдвигается в кислую область рН относительно стандартного субстрата и составляет 6,0-5,5 и 6,0-6,5 соответственно, причем при рН 5,0 Нейтраза сохраняет только около 45%, в то время как Алкалаза - 70% своей активности (рис 1).

а

і, °С

б

f, °С

— - на зерновом субстрате

—О— на стандартном субстрате

Рис. 3

При исследовании влияния температуры на активность исследуемых ферментных препаратов установлено (рис. 2), что температурный оптимум для Нейтразы (а) при действии на стандартный субстрат составляет 40°С и сдвигается в область более высоких температур при действии на зерновой субстрат. Причем при 60°С в этом случае сохраняется 90% активности, а при 70°С - 45%, тогда как при действии на стандартный субстрат фермент теряет свою активность практически полностью.

Температурный оптимум для Алкалазы при гидро -лизе стандартного субстрата составляет 60°С, при 70°С активность этого ферментного препарата снижается на 70%. При протеолизе белков зернового сырья температурный оптимум для Алкалазы смещается в сторону более низких температур - 40-50°С (рис. 2, б).

При аналогичном исследовании ферментных пре -паратов грибного происхождения установлено, что Дистицим Протацид Экстра проявляет активность в кислой зоне рН; причем на стандартном субстрате оптимум рН 3,0, на зерновом субстрате 3,5. Максимальная активность препарата Протеаза вС-106 при гидро-

лизе стандартного субстрата проявляется при рН 5,0, а при гидролизе зернового субстрата при рН 5,5-6,0.

Исследование влияния температуры на активность препаратов грибных протеаз показало (рис. 3), что температурный оптимум для Дистицима (а) при действии на оба субстрата составляет 60°С, а для Протеазы вС-106 (б) - 50°С. Из графика видно, что препарат Дистицим сохраняет большую часть своей активности при повышении температуры также при действии на оба субстрата (90% при 70°С и 80% при 80°С). Активность Протеазы вС-106 при 70°С снижается до 20 и 30% для стандартного и зернового субстрата соответственно.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о влиянии субстрата на оптимум рН и температуры бактериальных и грибных протеиназ и позволяют правильнее оценить возможности использования исследуемых препаратов на разных стадиях обработки зернового сырья. Так, перерабатывая зерно ржи по механико-ферментативному способу обработки сырья, можно, выбрав соответствующий ферментный препарат и создав оптимальные условия для ферментативного гидролиза, сохранить норму ввода ферментного

препарата без ухудшения технологических параметров полупродуктов спиртового производства, в частности содержания в осахаренном зерновом сусле уровня азотного питания для спиртовых дрожжей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Поляков В.АРимарева Л.В., Ксандопуло Г.Б. Пер -

спективные биотехнологические процессы для спиртовой промыш -ленности // Производство спирта и ликероводочных изделий. - 2002.

- № 1. - С. 6-8.

2. Поляков В.А., Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Три -фонова В.В. Сравнительная характеристика ферментных препаратов протеолитического действия по степени гидролиза микробного белка // Прикладная биохимия и микробиология. - 2000. - 36. - № 3.

- С. 299-302.

3. Римарева Л.И., Оверченко М.Б., Серба Е.М., Трифо -нова В .В. Сравнительная характеристика микробных протеаз по степени гидролиза белковых субстратов // Прикладная биохимия и микробиология. - 1997. - 33. - № 1. - С. 43^8.

4. Быков В.Г., Павлюченков А.К. Зерновые ресурсы и рынок зерна в Российской Федерации // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - № 9. - С. 22-23.

5. Сизенко Е.И. Научное обеспечение производства и пе -реработки зерна озимой ржи в Российской Федерации // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - № 5. - С. 7-8.

Кафедра биохимии и зерноведения

Поступила 23.03.05 г.

668.748.663.2

ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ ВИНРАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Б.В. БУРЦЕВ, Э.М. СОБОЛЕВ

Кубанский государственный технологический университет

Гетероциклические соединения играют в технологии специальных и натуральных вин значительную роль. К их образованию приводят термообработка на различных стадиях приготовления вина, длительная выдержка вин, а также специфические операции, характерные для некоторых типов специальных вин, -хересование, портвейнизация, мадеризация.

Простейшие кислородные гетероциклы, образующиеся в результате глубокого кислотного высокотемпературного распада моносахаров,- фурфурол, метил-фурфурол и оксиметилфурфурол известны достаточно хорошо [1]. Глубина процессов деградации углеводов зависит от химического состава сахаров, их концентрации, интенсивности и продолжительности теплового воздействия, pH среды. При pH вина распад сахаров проходит самопроизвольно и приводит к образованию альдегидов фуранового ряда. При этом из пентоз образуется фурфурол, из метилпентоз - метилфурфурол, из гексоз - оксиметилфурфурол.

Было исследовано влияние состава среды на образование простейших гетероциклических соединений, а также влияние на эти процессы этилового спирта. Модельные растворы, состоящие из глюкозы и аминокислоты (глицин, лейцин, метионин), сравнивали с мо-

дельными растворами, содержащими глюкозу, аминокислоту и этиловый спирт в количестве 20% от объема модельной смеси. Растворы нагревали при температуре 65-70°С в течение 15 сут (pH 3,5), в среде определяли содержание оксиметилфурфурола (табл. 1).

Из результатов опыта следует, что этиловый спирт катализирует образование простейших гетероциклических соединений. На ход реакции влияет также природа аминокислоты - при одинаковом а-положении аминной группировки наибольшее катализирующее воздействие оказывает кислота с наиболее длинной углеродной цепью.

Таблица 1

Модельные системы

Содержание оксиметилфурфурола, мг/дм

без добавления этилового спирта

с добавлением 20% этилового спирта

Глюкоза-глицин Г люкоза-ле йцин Глюкоза-метионин

30

37

242

46

48

347

Основное количество гетероциклических соединений образуется в вине в результате двух реакций - са-хароаминной (меланоидиновой) реакции и реакции термолиза углеводов (карамелизации). Эти реакции в большинстве случаев происходят в вине одновременно, образуя сложный комплекс взаимосвязанных пре-