Биотехнологическая модификация разных типов тритикалевой муки

До недавнего времени культура тритикале чаще всего воспри­нималась как культура кормового и фуражного назначения, однако настоящее время она находит всё большее применение в различных отраслях пищевой промышленности (хлебопекарной и кондитерской, в пивоварении, при производстве спирта и алкогольных напитков). Это связано с высоким потенциалом данной культуры и возможно­стью ее использования для расширения ассортимента и создания но­вых продуктов питания [2,4].

Развитие перерабатывающих отраслей пищевой промышленно­сти в настоящее время тесно связано с созданием безотходных техно­логий и технологий глубокой переработки сырья, в том числе и рас­тительного. Эта тенденция будет определять развитие отрасли в бли­жайшее десятилетие [2, 4].

В первую очередь, это относится к растительному белку, кото­рый достаточно широко используется для приготовления высокобел­ковых пищевых продуктов, однако это преимущественно соевый бе­лок. Белки других культур, в том числе и белки зерна тритикале, а также продукты их ферментативной модификации остаются не изученными, в то же время биотехнологические методы воздействия на растительный белок позволяют получать продукты различного соста­ва, обладающие определенными технологическими и функциональ­ными свойствами. Они могут быть использованы при производстве широкого спектра продуктов питания общего, функционального и ле­чебно-профилактического назначения.

Целью изложенной в данной статье работы явилось проведение ферментативной модификации тритикалевой муки разного состава с использованием протеолитических ферментных препаратов бактери­ального и грибного происхождения и мультэнзимной композиции (МЭК) на их основе, а также характеристика продуктов протеолиза методом гель-хроматографии.

Материалы и методы. В работе использовали муку, сфор­мированную на основе кумулятивных кривых зольности: Вариант 1: образец Т-800 - данный образец был сформирован смешиванием 3-х основных потоков муки, которые характеризуются различным соста­вом анатомических частей зерновки и Вариант 2: образец Т-700, включающий преимущественно фракцию эндосперма [4].

В качестве ферментных препаратов протеолитического действия протеаз бактериального происхождения в работе использовали препа­раты фирмы «Новозаймс»: «Нейтраза» - бактериальная металлопро-теиназа (Zn), продуцируемая Bacillus amyloliquefaciens. «Алкалаза FG» - бактериальная протеиназа, продуцируемая Bacillus licheniformis. Основной ферментный компонент субтилизин Калсберга, относится к сериновым протеиназам. В качестве препаратов про­теаз грибного происхождения - препарат фирмы «Дженненкор» «Протеаза GC-106» - грибная протеаза, продуцируемая Aspergillus oryzae. Все препараты рекомендованы для гидролиза белков зерново­го сырья [5].

Для оценки молекулярной массы (Дальтон, Да) продуктов про­теолиза использовали метод гель-хроматографии на колонке с сефадексом G-75, которая была предварительно откалибрована метчиками - белками с известной молекулярной массой [6].

Результаты и обсуждение. Ферментативную модификацию тритикалевой муки ферментными препаратами протеолитического действия и МЭК на их основе проводили в двух вариантах при опти­мальных условиях, которые были подобраны экспериментально [5].

Вариант 1. Для оценки эффективности действия препаратов протеаз и характеристики продуктов протеолиза ферментативный гидролиз цельносмолотой тритикалевой муки под действием препара­тов «Нейтраза» и «Протеаза GC - 106» проводили в течение 2 часов. Далее суспензию центрифугировали при 6000 об/мин в течение 15 минут. На колонку, заполненную гелем сефадекса G-75 наносили 5 мл супернатанта. Элюцию проводили дистиллированной водой. Объ­ем собираемых фракций - 4 мл. Регистрацию оптической плотности элюата во фракциях осуществляли при длине волны 280 нм. В качест­ве контроля использовали водный экстракт тритикалевой муки. Про­фили элюции представлены на рисунке 1, соотношение фракций в таблице 1.


Сравнительный анализ профилей элюции, представленных на рисунке 1, и данных таблицы 1 показывает, что внесение препаратов бактериальных и грибных протеаз не только изменяет соотношение высоко-, средне- и низкомолекулярных продуктов протеолиза, но и во многом изменяет картину элюции: характер распределения продуктов протеолиза, образовавшихся в результате применения разных препа­ратов, по фракциям совершенно различен.

Так, при ферментативном гидролизе белков тритикалевой муки препаратом «Нейтраза» наблюдается снижение высокомолекулярной фракции (с молекулярной массой более 70000 Да) на 42,03 %, тогда при действии препарата «Протеаза GC-106» - на 55,28%. Прирост низкомолекулярной фракции (м.м. менее 3000 Да) составляет соот­ветственно 14,04% и 82,12%.

Вариант 2. Ферментативную модификацию тритикалевой му­ки, включающей преимущественно фракцию эндосперма - образец Т-700 с использованием МЭК из ферментных препаратов протеаз бактериального и грибного происхождения, проводили с целью по­лучения продуктов глубокого гидролиза белков. В состав МЭК вхо­дили три ферментных препарата протеолитического действия: Ней­траза, Алкалаза, Протеаза GC-106. Выбор ферментных препаратов обусловлен различной специфичностью действия на белки и при­мерно одинаковыми оптимумами действия: оптимум температуры -50°С; рН 5,5-6,0. Гидролиз проводили в два этапа. На первом этапе вносили бактериальные протеазы («Нейтраза» и «Алкалаза»). На втором этапе грибную протеазу («Протеаза GC-106»). Время каждо­го этапа 2 часа. Дозировка ферментных препаратов и концентрация субстрата подобраны экспериментально и аналогичны предыдущим исследованиям [5]. Результаты фракционирования продуктов про­теолиза белков тритикалевой муки (образец Т-700) представлены на рисунке 2 и в таблице 2.
Анализ, представленных данных свидетельствует, что приме­нение МЭК, в состав которой входят протеолитические ферменты с разной специфичностью действия, принципиально изменило карти­ну элюции белков и позволило практически полностью гидролизовать белки, в том числе, возможно, и высокомолекулярные продук­ты протеолиза клейковинных белков, которые частично переходят в раствор [7].

Так, высокомолекулярная фракция с молекулярной массой бо­лее 70000 и фракция с молекулярной массой 40000 f 30000 Да прак­тически отсутствуют, при этом в гидролизате количество низкомоле­кулярных пептидов и аминокислот увеличилось примерно в 2,5 - 3,0 раза по сравнению с контролем.

Выводы.
Полученные данные позволяют позиционировать по­лученный с использованием МЭК на основе ферментных препаратов протеаз гидролизат, как возможный компонент гипоаллергенных и безглютеновых мучных изделий лечебно-профилактического назна­чения.

Ферментативная модификация белков растительного сырья, в том числе и белков зерновых культур, представляет собой важный этап в перспективных технологиях глубокой переработке зернового сырья. В результате модификации белковых компонентов зерна и му­ки с применением ферментных препаратов протеолитического дейст­вия и МЭК на их основе могут быть получены продукты гидролиза с определенным профилем пептидов и набором аминокислот, обла­дающие специфическими свойствами.

Литература
1.  Нечаев, А.П. Пищевая химия /А.П. Нечаев, СЕ. Траубенберг, А.А. Кочеткова, В.В. Колпакова, И.С. Витол, И.Б. Кобелева. - СПб.: ГИОРД.-2015.-672с.
2.  Телишевская, Л.Я. Белковые гидролизаты и их применение /Л.Я. Телишевская / Аграрная наука. - 2000. - № 12. - С. 20-21.
3.  Румянцева, Г.Н. Влияние ферментных препаратов протеолитиче­ского действия на белоксодержащее сырье/ Г.Н. Румянцева, М.Н. Евсеичева // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005, - № 2. - С. 48.
4.  Панкратов, Г.Н. Технологические свойства новых сортов тритикалевой муки / Г.Н. Панкратов, Е.П. Мелешкина, Р.Х. Кандроков, И.С. Витол // Хлебопродукты. - 2016. -№ 1. - С. 60-62.
5.  Витол, И.С. Ферментативная модификация муки тритикале с использованием протеолитических ферментных препаратов /И.С. Ви­тол, Г.П. Карпиленко // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2015. -№ 9. -С. 17-22.
6.  Остерман, Л.А. Хроматография белков и нуклеиновых кислот / Л.А. Остерман. - М.: Наука. -1985. - 536 с.
7. Козьмина, Н.П. Биохимия зерна и продуктов его переработки / Н.П. Козьмина. - М.: «Колос». - 1976. - 375 с.
 

 

---