Биотехнологические способы модификации продуктов переработки зерна тритикале

Современные сорта тритикале, созданные селекционерами для использования в различных отраслях пищевой промышленности, все больше привлекают внимание исследователей и производителей, работающих в пищевой индустрии. Очевидно, что на сегодняшний день биопотенциал тритикале недооценен и исследован недостаточно. В то же время, сведения о технологических свойствах, биохимическом составе, сортовых особенностях, активно изучаемые в последнее время, позволят разработать новые технологии получения тритикалевой муки с определенным составом и свойствами, которая будет востребована хлебопекарной, кондитерской и другими отраслями пищевой промышленности [1,2, 4].

В ФГБНУ «ВНИИЗ» в настоящее время проводятся комплексные исследования, направленные на поиск эффективных способов биотехнологического воздействия ферментными препаратами различного спектра действия на тритикалевую муку разных типов, тритикалевые отруби с целью глубокой переработки и получения продуктов повышенной пищевой ценности с заданными технологическими и функциональными свойствами.

На основе кумулятивных кривых зольности были сформированы 5 сортов муки. Так, мука Т-600 и Т-700 - содержит преимущественно эндосперм. Мука Т-800 - включает практически все анатомические части зерновки; мука Т-1200 и мука Т-2000 - вымол оболочек с размолотыми частями алейронового слоя и зародыша. Установлено, что новые сорта муки имеют принципиальные отличия по технологическим и биохимическим показателям: белизна, зольность, общее содержание белка, крахмала, жира, а также по фракционному составу растворимых белков; активности кислых и нейтральных протеиназ, а также амилолитической активности [3].

На первом этапе работы был проведен анализ эффективности действия ферментных препаратов протеолитического действия грибного и бактериального происхождения на белки тритикалевой муки разного состава (определены   основные   кинетические   параметры   ферментативной   реакции, подобраны оптимальные условия и дозировки ферментных препаратов) [1,5].

Ферментативную модификацию проводили на грех типах тритикалевой муки с использованием препаратов бактериальных и грибной протеаз и МЭК на их основе (Нейтраза, Алкалаза, Протеаза GC-106) в следующих вариантах:

1. Цельносмолотое зерно тритикале - Нейтраза, Протеаза GC-106
2. Образец Т-800 - Нейтраза, Протеаза GC-106
3. Образец Т-700 - МЭК (Нейтраза, Алкалаза, Протеаза GC-106).

Для оценки молекулярной массы продуктов протеолиза использовали метод гель-хроматографии на колонке с сефадексом G-75.
В вариантах 1 и 2 ферментные препараты вносились в оптимальных дозировках, ферментативная реакция проводилась при оптимальных условиях в течение 2-х часов. В качестве контроля использовали водный экстракт из тритикалевой муки.
Показано, что максимальное образование низкомолекулярных продуктов гидролиза белков (аминокислоты и пептиды) происходит при использовании ферментного препарата грибной протеазы «Протеаза GC-106», в то время как ферментативный гидролиз под действием бактериального ферментного препарата «Нейтраза» приводит к накоплению высоко- и средне молекулярных пептидов.

В варианте 3 проводили ферментативную модификацию тритикалевой муки, включающей преимущественно фракцию эндосперма - образец Т-700 с использованием   МЭК,   с   целью   получения   продуктов   глубокого   гидролиза белков. На первом этапе вносили бактериальные протеазы («Нейтраза» и «Алкалаза»). На втором этапе грибную протеазу («Протеаза GC-106»). Применение МЭК позволило практически полностью гидролизовать белки тритикалевой муки и увеличить количество низкомолекулярных пептидов и аминокислот примерно в 2.5 - 3,0 раза. Это свидетельствует о возможности позиционирования полученного гидролизата, как компонента гипоаллергенных и безглютеновых мучных изделий лечебно-профилактического назначения [5].

На основании проведенных исследований разработана принципиальная схема получения модифицированной тритикалевой муки, белкового гидролизата и кормовой добавки в виде пасты с частично гидролизованными белками.

На втором этапе работы изучали эффективность действия МЭК на основе ферментных препаратов целлюлолитического и протеолитического действия при ферментативной модификации тритикалевых отрубей. Принимая во внимание сложное строение клеточной стенки, для ее полной деградации и увеличении степени извлечения белка, требуются ферментные препараты, обладающие целым комплексом активностей: пектолитической. целлюлазной и гемицеллюлазной. В качестве ферментных препаратов были выбраны препараты «Шеарзим 500 L» - препарат эндоксилоназы и «Вискоферм L» -представляет собой мультиэнзимный комплекс, coдepжaщий широкий спектр карбогидраз, включая арабиназу, целлюлазу, Р-глюконазу и ксилоназу.

Эффективность гидролиза оценивали по накоплению РВ и растворимого белка. Результаты представлены на рисунках 1 и 2.
 Применение ферментного препарата «Шеразим 500 L» увеличивает количество РВ и растворимого белка в 2 раза; препарата «Вискоферм L» - РВ в 1,5 раза, а растворимого белка в 2,5 раза. Полученные данные косвенно свидетельствуют о возможности существенного увеличения пищевой ценности вторичных продуктов переработки зерна тритикале.

Биоконверсию тритикалевых отрубей проводили с использованием двух мультэнзимных композиций: МЭК-1 (Шеразим + Нейтраза) и МЭК-2 (Вискоферм + Дистицим Протацид Экстра).

Полученные данные свидетельствуют о высокой степени и глубине гидролиза белков тритикалевых отрубей с использованием композиций целлюлолитических и протеолигических ферментов. Так, доля низкомолекулярных азотистых соединений (< 1000) увеличилась в результате ферментативной модификации в 4 - 5 раз (рис. 3).
Полученные гидролизаты тритикалевых отрубей с определенным профилем пептидов и набором аминокислот, обладающие специфическими свойствами могут быть использованы при производстве широкого спектра продуктов питания общего, функционального назначения.

Использование растительных белковых продуктов, других компонентов растительного сырья, полученных с использованием биотехнологических методов в пищевой промышленности целесообразно для создания нового ассортимента продуктов, технологические и функциональные свойства которых могут быть заранее определены за счет направленного биокатализа.

Литература:
1. Витол И.С, Карпиленко Г.П. Ферментативная модификация муки тритикале с использованием протеолитических ферментных препаратов II Хранение и переработка сельхозсырья. - 2015. -№ 9. - С. I 7-22.
2. Витол И.С., Кобелева И.Б.. Траубенберг СЕ. Ферменты и их применение в пищевой промышленности. - М.: МГУПП. - 2000. - 82с.
3. Витол И.С, Мелешкина Е.П., Кандроков, Р.Х., Вережникова И.А., Карпиленко Г.П. Биохимическая характеристика новых сортов тритикалевой муки// Хлебопродукты. - 2016. - № 2. - С. 42-44.
4. Колпакова, В. В., Нечаев А.П., Севериненко СМ., Мартынова И.В. Биологическая, пищевая ценность, функциональные свойства и направления использования пшеничных отрубей в пищевых производствах // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2000. - № 2. - С. 38г43.
5. Мелешкина Е.П., Витол И.С, Карпиленко Г.П. Модификация растительного белка зерна тритикале с помощью биотехнологических методов II Хлебопродукты. - 2016. - № 5. - С. 62-64.
 

---