Свойства основных ферментов тритикалевого солода Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

:.1.004.4

КЕЙ

оказате-[кновен-и аэри-ные ре-

Таблица 1

Кислот-

ность,

"Н

6,8

8,3

8,9

9,6

ырех ви-|показы-предъяв-:е СВ — ожжи из к прессолучшие рению с подъем-ислотно-что при ния мак-а в дрож-очнокис-

[ВЛЯЮТСЯ ьтате на-ермента-личество .IX дрож-[з хмеля ) мин и ¡качение ная кис-нно-цен-5 случае рирован-1новлено ества — венными 30%. По кислот-соответ-! сила — г 14,5°Н. пературе сти при

указанных условиях — 7 сут. Нами были исследованы изменения в микрофлоре дрожжей в течение 10-суточного периода хранения. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

рий. Органолептические показатели дрожжей — консистенция, цвет, запах и вкус в течение 10-суточного хранения не изменились.

Полученные результаты доказывают возможность использования дрожжей из хмеля при производстве хлеба.

Количество микрофлоры, МЛНТ при хранении, сут

Вид дрожжей Др ожжевые грибы Молочнокислые бактерии

1 7 10 1 7 10

Центрифугированные 41,2 39,8 39,1 12,6 11,5 10,9

Аэрированно-центри- фугированные 45,4 44,6 44,2 13,7 13,1 12,8

В процессе хранения обоих видов хлебопекарных дрожжей из хмеля была установлена тенденция незначительного уменьшения количества как дрожжевых грибков, так и молочнокислых бакте-

ЛИТЕРАТУРА

1. Георгиев Е. Технология на естествените и синтетичните ароматични продукта. — София: Земиздат, 1995.

2. Петков В. Съвременна фитотерапия. — София: Медицина и физкултура, 1982.

3. Вангелов А. Технология на хляба и тестени изделия. — София: Земиздат, 1989.

4. Рошкова 3., Симова Ем Вангелов А., Караджова М. Видове и количествен състав надрождевата и млечнокисе-лата микрофлора на хмеловата мая // Хранително-про-мишлена наука. — 1986. — II. — Л? 7.

5. Вангелов А., Караджов Г. Ръководство за лаборатории упражнения по технология на хляба и тестените изделия. — Пловдив, 1993.

Кафедра технологии зерновых, хлебных

и фуражных продуктов

Поступила 14.06.99

663.43

СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ФЕРМЕНТОВ ТРИТИКАЛЕВОГО СОЛОДА

Г.И. КОСМИНСКИЙ, Е.М. МОРГУНОВА,

М.А. ХОТОМЦЕВА, A.B. ШАЙКО

Могилевский технологический институт

Для расширения ассортимента выпускаемой в пивоварении продукции актуальна задача применения нетрадиционных видов сырья. Особого внимания в этом отношении заслуживает зерновая культура тритикале. Ранее нами показана возможность ее использования для приготовления пивоваренного солода.

Установлено, что процесс замачивания и проращивания тритикале идет значительно интенсивнее, а получаемый тритикалевый солод превосходит ячменный по всему комплексу основных гидролитических ферментов: амилолитических, про-теолитических, цитолитических [ 1 —3].

Одним из важнейших свойств ферментов как биологических катализаторов является их большая лабильность: зависимость от ряда воздействий — концентрации водородных ионов, температуры, окислительно-восстановительных условий, концентрации некоторых соединений-метаболитов (продуктов обмена веществ), ионов металлов [4]. Наиболее значительными физико-химическими факторами, с помощью которых можно регулировать активность и стабильность ферментов при затирании, являются температура и pH среды [о].

Цель данной работы — изучить влияние последних на активность и стабильность амилолитических, протеолитических и цитолитических ферментов тритикалевого солода.

Объектами исследования служили образцы солода, полученные из белорусских сортов тритикале, в качестве контроля использовали ячменный солод.

В основе определения активности амилолитических ферментов лежал метод раздельного опреде-

ления а- и /8-амилаз (метод БКВ), активность протеолитических ферментов определяли модифицированным методом Ансона [6[, цитолитическую активность — исходя из действия солодовой вытяжки на субстрат, лишенный крахмала и редуцирующих веществ, с последующим установлением количества выделившейся мальтозы [7].

Для определения оптимальных условий действия гидролитических ферментов тритикалевого солода при затирании использовали полный факторный эксперимент ПФЭ 22 с применением цент-ального рототабельного униформпланирования

Исходным материалом, содержащим комплекс гидролитических ферментов, служила вытяжка, полученная экстрагированием солода водой [6, 7].

Влияние температуры и pH на активность а- и /З-амилаз, исследованнное в интервале температур 40~80°С и pH среды 4,5-6,0, представлено на рис.

1, 2 (а — поверхность отклика; б — линии уровня). Результаты показывают, что оптимум действия а-амилазы находится в интервале температур 58~62°С и pH среды 5,3-5,6; ¡3-амилазы — в интервале температур 48-55°С и pH среды 5,0-5,4. В этих условиях активность а- и /3-амилаз максимальна и соответственно составляет 22 и 220 ед./г СВ.

Анализ линий уровня активности а- и /2-амилаз (рис. 1, 2, б) показывает, что а-амилаза обладает низкой, а /?-амилаза более высокой стабильностью к кислотной инактивации. Через 30 мин инкубации при 40°С и pH среды 4,5 активность а-амилазы составила 7 ед./г СВ, или 32% от максимальной активности, а при pH среды 5,0-5,5 — 45%. Активность /З-амилазы за то же время для температуры 40°С и pH среды 4,5 составила 71,5% от максимальной активности, при pH среды 5,0—5,5 — 84-86%. По отношению к термической инак-

а

40 <5 50 55 60 65 70 75 8(Г 4’5 Температура, °С

,85Л PH

6

5.7

5.4 5,1

4.8

4.5

///// щ-.

:///// \ 1 1! [' : ¡11!"

:! М 5 : ' О7' /

1\\1\ V , ', / . / -

- , \ \ \ ' /' -

50 60 70

Температура, С

Рис. 1

Активность * - амилазы, ед/г — 2 — 4 6

- 10 12

- 14 16

- 18 - 20

22

40 45 50 55

60 65 70 75 ВО Температура, °С

6

5.7

5.4 5,1

4.8

4.5

' Л';

/ ,

40 45 50 55 60 65 70 75

Температура, °С

Рис. 2

Активность амилазы, м/г — 80

— 90 ...... 100

110 -- 120

— 130

— 140 150

- 160

— 170

— 180.

— 190 200

... 210

— 220.

левого солода с аналогичными показателями амилаз ячменного солода позволяет прийти к выводу, что первые стабильнее к воздействию pH и температуры. Так, активность а- и /?-амилаз тритикале-вого солода (22 и 220 ед. / г СВ соответственно) при оптимальных условиях температуры и pH среды на 10 и 20% выше активности ячменного солода (18 и 176 ед./г СВ) при тех же условиях.

Влияние температуры и pH среды на активность протеолитических ферментов, исследованное в интервале температур 45-65°С и pH среды 4,5-6,0, представлено на рис. 3. Результаты свидетельствуют, что оптимум действия протеолитических ферментов тритикалевого солода находится в интервале температур 47-5ГС и pH среды 4,9-5,3. В этих условиях активность протеаз максимальна и составляет 1,9 ед./г СВ.

о

г

а

с

И

о.

тивации а-амилаза проявляет довольно высокую стабильность. Ее активность при температуре 75°С и pH 4,5 составила 3 ед./г СВ, или 13,5% от максимальной активности, тогда как /3-амилаза в тех же условиях полностью инактивировалась.

Сопоставление полученных данных по кислотной и термической инактивации амилаз тритика-

45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65

Температура,°С Рис. 3

Из анализа линий уровня протеолитической активности (рис. 3, б) видно, что протеолитиче-ские ферменты тритикалевого солода обладают высокой стабильностью к кислотной инактивации. После инкубации в течение 10 мин при температуре 45°С и pH среды 4,5-5,5 протеолитическая активность составила 88,0-89,5% от максимальной, при pH среды 6,0-6,5 — 57,8-78,9%.

По отношению к термической инактивации про-теазы проявляют более низкую стабильность. Их активность при температуре 65°С и pH среды 4,5 составила 52,5% от максимальной активности.

Сопоставление полученных данных по кислотной и термической инактивации протеолитических ферментов тритикалевого солода с аналогичными показателями протеолитических ферментов ячменного солода свидетельствует, что протеазы первого более стабильны к воздействию pH среды и температуры. Так, протеолитическая активность тритикалевого солода (1,9 ед./г СВ) при оптималь-

ИЗВЕС1

1

ё и

I 20

1 14

1 13 а *

6

5,6

5,2

X

о.

4,8

4,4

4

ных у солод: Вл! цитол ле тег ставл' оптм ходит среды менте Ан; сти т; что и стаби 2 ч и: 4,0 ак

ляет I

pH 6, По тол ИТ же пр туре соста] Из лотне ских ными ячме! билы Их а услов МеНН'

Ои

выпо.

качес

польз

средь

проц<

(1и ами-выводу,

[ темпе-:тикале-твенно)

| и pH ленного говиях. ивность юе в ин-1,5-6,0, вльству-;их фер-[нтерва-. В этих а и со-

6,5

У 6,1

5,7

-3 pH

еолитаческая

юость,ед/г

-0,5 - 0,6

- 0,7

- 0,8

- 0.9

- 1,0 -- 1,1

!..1,2

- 1.3 • - 1.4

- 1,5

- 1,6

1.7

1.8 — 1.9

'ической

элитиче-

обладают

гивации.

темпера-

гическая

ксималь-

[0.

ции про-ость. Их реды 4,5

[ОСТИ.

| КИСЛОТ-

олитиче-налогич-¡рментов зротеазы )Н среды гивность

35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55*" 4 Температура ,°С

б

X

а.

лоз служила активность, ед./г СВ: а- и /?-амилаз У, и У2, протеолитическая У3 и цитолитическая У4.

При обработке результатов экспериментальных данных с применением статистических критериев Кохрена, Стьюдента, Фишера получены уравнения регрессии, которые на уровне значимости коэффициентов регрессии а = 0,05 имеют следующий вид:

У. = -290,768 + 2,655* + 85,9282*, -

- 0,0333*,2 + 0,24133*,*2 - 9,2066*22;

У, = -2927 15 + 25,9769* + 965,616*, -

- 0,2539*,* + 0,008761ВД - 93,74891/;

У, = -21,812 + 0,4228* + 5,23562*. -

- 0,003632*,2 - 0,0129*,*2 - 0,45118*22;

У, = -359,327 + 7,29975*, + 88,2885*„ -

0,08212*," - О’0103*,К

8^8447*^2

Рис. 4

ных условиях на 25% выше активности ячменного солода (1,4 ед./г СВ) при тех же условиях.

Влияние температуры и pH среды на активность цитолитических ферментов, изученное в интервале температур 35~55°С и pH среды 4,0-6,0, представлено на рис. 4. Данные свидетельствуют, что оптимум действия цитолитических ферментов находится в интервале температур 41-47°С и pH среды 4,8-5,2. В этих условиях активность ферментов максимальна — 20 ед./г СВ.

Анализ линий уровня цитолитической активности тритикалевого солода (рис. 4, б) показывает, что цитолитические ферменты обладают низкой стабильностью к кислотной инактивации. Через 2 ч инкубации при температуре 35°С и pH среды 4,0 активность ферментов незначительна и составляет 8 ед./г СВ, или 40% от максимальной, при pH 6,0 — 6 ед./г СВ, или 30%.

По отношению к термической инактивации цитолитические ферменты тритикалевого солода также проявляют низкую стабильность: при температуре 55°С и pH среды 4,0 активность ферментов составляет 3 ед./г СВ, или 15,5%.

Из сопоставления полученных данных по кислотной и термической инактивации цитолитических ферментов тритикалевого солода с аналогичными показателями цитолитических ферментов ячменного солода следует, что первые более стабильны к воздействию pH среды и температуры. Их активность (20 ед./г СВ) при оптимальных условиях действия на 15% выше активности ячменного солода (17 ед./г СВ) при тех же условиях.

Оценка параметров регрессионных уравнений выполнена в пакете STATGRAPHICS PLUS. В качестве факторов планирования эксперимента использовали: *, — температуру среды, °С; *2 — pH среды. Критерием оценки влияния факторов на процесс гидролиза углеводов, белков и гемицеллю-

ВЫВОДЫ

1. Изучено влияние температуры и pH среды на активность и стабильность гидролитических ферментов тритикалевого солода в сравнении с ячменным.

2. Методом центрального композиционного ро-тотабельного униформпланирования установлено, что оптимум действия гидролитических ферментов тритикалевого солода находится в следующих интервалах температуры и pH среды: а-амилаза — 58-62°С, pH 5,3—5,6; /3-амилаза — 48-55°С, pH 5,0-5,4; протеолитические ферменты — 47-5ГС, pH 4,9-5,3; цитолитические ферменты — 41-47°С, pH 4,8-5,2.

3. Гидролитические ферменты тритикалевого солода более стабильны к воздействию температуры и pH среды по сравнению с гидролитическими ферментами ячменного солода.

4. Получены уравнения регрессии зависимости активности гидролитических ферментов от температуры и pH, которые позволяют осуществлять прогноз протекания процессов гидролиза углеводов и белков, а также оперативно ими управлять, изменяя входные управляемые факторы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Косминский Г.И., Моргунова Е.М. Технологические основы производства пивоваренного солода из тритикале // Тез. докл. — Киев, 1997.

2. Косминский Г.И., Моргунова Е.М., Хотомцева М.А.

Исследование процесса замачивания зерна тритикале при производстве из него пивоваренного солода // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1998. — № 4. — С. 54-56.

3. Косминский Г.И., Макасеева О.Н., Моргунова Е.М., Колмакова И.А. Исследование пивоваренных свойств тритикале, районированных в Республике Беларусь // НТИ и рынок. — 1998. — № 4.

4. Кретович В.Л. Биохимия растений. — М.: Высш. школа, ¡986.

5. Жеребцов Н.А. Амилолитические ферменты в пищевой промышленности. — М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984.

6. Косминский Г.И. Технология солода, пива и безалкогольных напитков: Лаб. практикум по технохим. контролю производства. — М.: Дизайн ПРО, 1998.

7. Салманова Л.С., Горбачкова Е.А. Методика определения активности цитолитических ферментов / / Тр. ЦНИИПБиВП. — М.: Пищепромиздат, 1962. — 79 с.

8. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. — Минск: Изд-во БГУ им. В.И. Ленина, 1982.

Кафедра технологии пищевых производств

Поступила 19.01.99

птималь-