авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Совершенствование технологии ферментативного гидролиза соевого белка для расширения области применения в пищевых продуктах

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ИВАНУШКИН ПЕТР АЛЕКСАНДРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ГИДРОЛИЗА СОЕВОГО БЕЛКА ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

Специальность: 05.18.07 Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2011

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Аналитическая химия»

ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель: - доктор технических наук, доцент

Милорадова Елена Васильевна

Официальные оппоненты: -

доктор технических наук, доцент

Карпенко Дмитрий Валерьевич,

кандидат технических наук

Кобелев Константин Викторович

Ведущая организация:

Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского

Защита состоится «23» июня 2011 г. в 11 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.04 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д.11, ауд. 3-101.

Автореферат размещен на сайте http://www.mgupp.ru .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим направлять ученому секретарю Совета.

Автореферат разослан «23» мая 2011 г.

Ученый секретарь Совета, к.т.н. Тимофеев Д.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из приоритетных направлений развития «белой» биотехнологии, как отмечено в проекте «Стратегии развития биотехнологической отрасли Российской Федерации на 2010 – 2020 гг.», является повышение пищевой ценности отечественных продуктов питания. По экспертным оценкам Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова и Союза предприятий биотехнологической отрасли, в настоящее время рацион практически всех групп населения Российской Федерации, в том числе материально-обеспеченных, характеризуется недостаточным содержанием белка, витаминов и незаменимых аминокислот. Дефицит пищевого белка в России оценивается в размере 600 тыс.т.

Восполнение белкового дефицита в рационе населения за счет других источников является важной задачей по сохранению и укреплению здоровья нации.

Среди всех сельскохозяйственных культур по содержанию белка соя занимает второе место в мире после пшеницы, но используется соевый белок для пищевых целей по оценкам ФАО не более, чем на 10%, хотя, как отмечено в документах Всемирной Организации Здравоохранения, соевые белки отличаются уникальным аминокислотным составом, практически не уступающим белкам животного происхождения.

Большой вклад в разработку научных основ и технологии применения растительного белка (в том числе соевого) в пищевых продуктах внесли исследования российских ученых Л. В. Антиповой, М. Ш. Бегеулова, Е. Е. Браудо, М. Л. Доморощенковой, Г. Н. Дубцовой, Н. И. Дунченко, А. И. Жаринова, И. В. Колпаковой, В. Н. Красильникова, Е. В. Милорадовой, Г. Н. Румянцевой, В. М. Позняковского, Л. В. Римаревой, И. А. Рогова, Е. С. Страшненко, С. Е. Траубенберг, Т. Б. Цыгановой.



Однако потенциал соевых белков в пищевой промышленности реализован еще не полностью. По оценке консалтингового агентства Market Advice, основное потребление соевых белков приходится на мясную и пищеконцентратную промышленность (производство мясных продуктов, соевого молока и продуктов на его основе, соусов и приправ) и только 15% на другие отрасли. В основном это – хлебопекарная и кондитерская промышленности, а применение соевого белка в сокосодержащих и кисломолочных продуктах, пользующихся большим спросом у населения, очень незначительно. Главным сдерживающим фактором является необходимость получения водорастворимого продукта, содержащего белковые вещества в определенной степени расщепления, который должен при этом обладать и определенными функциональными свойствами, гарантирующими возможность ее применения в рецептурах сокосодержащих и кисломолочных продуктов без ухудшения органолептических и физико-химических показателей качества.

Эти вопросы могут быть решены на основе ферментативной модификации соевой муки, являющейся вторичным продуктом производства соевого масла, путем проведения направленного биокатализа с использованием протеолитических ферментных препаратов, и это определяет актуальность представленной работы.

Цель работы - разработка условий проведения направленного биокатализа для получения продуктов ферментативной модификации соевой муки и технологических решений по их применению в сокосодержащих напитках, кисломолочных продуктах и кормопроизводстве.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследования:

- исследование и сравнительная характеристика некоторых кинетических характеристик ферментных препаратов при гидролизе изолированного соевого белка и соевой обезжиренной муки;

- оптимизация условий получения продуктов ферментативной модификации соевой муки с применением композиции протеолитических ферментных препаратов, имеющих различное происхождение;

- оценка химического состава продуктов ферментативной модификации соевой муки для их применения в составе ряда пищевых продуктов;

- исследование влияния технологических факторов на функциональные свойства продуктов ферментативной модификации соевой муки;

- разработка технологических решений для применения продуктов ферментативной модификации соевой муки в производстве сокосодержащих напитков и кисломолочных продуктов.

- разработка схемы получения кормовой белковой добавки на основе вторичных продуктов получения продуктов ферментативной модификации соевой муки.

Научная новизна. Выявлено влияние условий ферментативного гидролиза белков соевой обезжиренной муки на химический состав полученных продуктов, позволяющие оценить их с точки зрения пищевой и биологической ценности и дана оценка их функциональных свойств для эффективного использования в составе пищевых продуктов.

Получены математические зависимости, позволяющие обосновать состав мультиэнзимных композиций, на основе ферментных препаратов, имеющих различное происхождение и условия направленного ферментативного катализа для повышения степени гидролиза белков обезжиренной соевой муки

Методом SE-HPLC выявлены различия в распределении белка и продуктов его гидролиза по молекулярной массе в продуктах ферментативного гидролиза модельного (ИСБ) и природного субстратов, полученных под действием ферментных препаратов Нейтраза, Флавозим и Бирзим П7 и МЭК на их основе.

На основании проведенных исследований выявлены зависимости, характеризующие влияние предварительной обработки соевой обезжиренной муки растворами, имеющими различное значение рН на содержание низкомолекулярных растворимых веществ и выход белка.

Получены зависимости, характеризующие влияние технологических факторов ограниченного биокатализа (рН и время гидролиза) и способа получения продуктов ферментативной модификации на функциональные свойства.

Получены данные (по составу сахаров, аминокислотному составу, содержанию липидов, белка, изофлавонов и др.), позволяющие охарактеризовать продукты ферментативной модификации соевой муки с точки зрения пищевой и биологической ценности.

Практическая значимость. Предложены технологические решения, позволяющие модифицировать существующую схему получения продуктов ферментативной модификации соевой муки за счет включения стадии ее предварительной обработки, способствующие снижению ЭНРВ и повышению выхода белка в конечном продукте.

Дана оценка химического состава продуктов ферментативной модификации соевой муки, полученных по стандартной и модифицированной схемам.

Разработаны принципиальные технологические схемы производства продуктов ферментативной модификации соевой муки. Определены условия проведения основных стадий технологического процесса. Проведена промышленная апробация и выпуск опытной партии продуктов ферментативной модификации соевой муки в условиях ООО «Ростагрокомплекс».

Разработаны рецептуры и предложены технологические решения для создания напитков на основе соков, а также низкожирного йогуртового напитка, имеющих повышенную пищевую ценность. Разработан проект нормативной документации на сокосодержащий напиток повышенной пищевой ценности.

В результате производственных испытаний в условиях ОАО «КВ Солодовпиво» показана возможность повышения пищевой ценности сокосодержащих напитков на основе концентратов соков за счет внесения продуктов ферментативной модификации соевой муки.

Предложена малоотходная технология переработки вторичных продуктов (соевой пасты и соевого экстракта) получения продуктов ферментативной модификации соевой муки в составе пищевых продуктов (йогуртовый напиток) и для получения кормовой белковой добавки на основе дрожжей С. tropicalis.

Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах по утвержденному списку ВАК.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 214 листах машинописного текста, проиллюстрировано 42 рисунками и 40 таблицей. Список литературы включает 267 источников отечественных и зарубежных авторов.

  1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы дан анализ и обобщены современные данные о химическом составе соевых семян и запасных белках сои, о ферментативном гидролизе как перспективном способе переработки соевой муки для применения в пищевой промышленности, сое как источнике белка для создания новых видов пищевых продуктов. Рассмотрены особенности функциональных свойств гидролизатов белка, применяемых в пищевой промышленности.

  1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1.Объекты и методы исследования

В работе использовали муку соевую дезодорированную полуобезжиренную (ГОСТ 3898-56) из генетически немодифицированной сои, выращенной в Казахстане, урожай 2008 г.; молоко пастеризованное с жирностью 0,5 % ТМ «Домик в деревне»; ферментные препараты Бирзим П7 (фирма «Erbsloeh», предоставленные фирмой «Dhler»); Нейтраза, Флавозим и Вискозим L (фирма «Novozymes»); изолированный соевый белок «Майсол» (фирма «Sinoglory Soypro Co., Ltd.»); препараты Fibruline®S20, Fibruline®Instant, а также Фибрулоза® (компания Cosucra); гуммиарабик FIBREGUM™ и добавку EQUACIA™ (компания CNI – Коллоид, Франция); GRINDSTED R SВ 550 А (фирмы «Danisco»); симбиотическую закваску молочнокислых бактерий (МКБ) для йогурта СТБп (ГНУ ВИМИ Россельхозакадемии); культуры С. tropicalis, С. utilis, С. maltosa, Saccharomyces cerevisiae (из коллекции кафедры «Биотехнология» МГУПП).

Протеолитическую активность ферментных препаратов определяли по методу Ансона в модификации Рухлядевой, амилолитическую – по методу Рухлядевой и Горячевой. Определение аминного азота в гидролизате проводили методом формольного титрования.

Общий белок определяли методом Кьельдаля, растворимый белок – методом Лоури, фракционный состав белка - методом SE-HPLC. Содержание свободных аминокислот в продуктах гидролиза соевой муки проводили методом ВЭЖХ.

Общий сахар определяли дихроматным методом, редуцирующие сахара - методом Шорля, содержание общих углеводов и растворимых углеводов - антроновым методом. Определение содержания крахмала методом Эверса. Состав углеводов в гидролизатах анализировали по ГОСТ Р 4.1.1672-03 с использованием метода ВЭЖХ.

Содержание массовой доли влаги определяли стандартным методом высушивания до постоянной массы. Определение зольности (минерального состава) проводили методом сухого озоления. Содержание сухих веществ (СВ) в гидролизатах определяли измерением показателя преломления на рефрактометре. Содержание клетчатки (целлюлозы) определяли методом Кюшнера и Ганека. Определение лигнина проводили удалением «нелигниновых» компонентов гидролизом концентрированными кислотами с учётом по массе остатка. Определение пектиновых веществ - по пектату кальция. Содержание жира определяли ускоренным экстракционно-весовым методом по ГОСТ 15113.9-77. Определение состава жирных кислот проводили методом газовой капиллярной хроматографии по ГОСТ Р 51483-99.





Растворимость белков соевой муки в зависимости от рН определяли методом Кальдерона. Индекс растворимости сухих белковых продуктов водоудерживающую способность (ВУС), жироудерживающую способность (ЖУС), пенообразующую способность (ПОС) при различных рН определяли по модифицированной методике Дисли и Шериана. Стабильность пены (СП) измеряли в течение исследуемого периода времени в процентах к исходной высоте пены. Определение эмульгирующей способности (ЭС) выражали через индекс эмульгирующей способности модифицированным турбидиметрическим методом.

Определение кислотности по Тёрнеру и степени синерезиса кисломолочных напитков проводили по ГОСТ 3626-84.

Содержание общего азота по Несслеру определяли стандартным методом. Определение содержания массовой доли влаги методом высушивания до постоянной массы. Определение общего фосфора по методу Бриггса. Определение титра дрожжевой суспензии в камере Горяева.

Определение микробиологических показателей проводили по стандартным методикам в соответствии с правилами и нормами СанПиН 2.3.2. 1078-01.

Обработку экспериментальных данных проводили с использованием методов математической статистики. Все опыты проводили не менее, чем в трех повторностях. Математическое планирование и обработку экспериментальных данных осуществляли методом центрального униформ – ротатабельного планирования с последующей графической интерпретацией параметров оптимизации с помощью программ Excel, MatStat и Statistica.

    1. 2.2. Разработка условий направленного биокатализа для получения продуктов ферментативной модификации соевой муки

Для ферментативной модификации соевой обезжиренной муки были выбраны ФП бактериального (Нейтраза, Бирзим П7) и грибного происхождения (Флавозим), которые различаются субстратной специфичностью и эффективностью ферментативного гидролиза.

В результате исследования кинетики действия ФП на модельном субстрате в условиях изолированного соевого белка (ИСБ) установлено, что все могут быть использованы с достаточной степенью эффективности для гидролиза соевого белка.

При протеолизе мучной суспензии атакуемость белков может быть снижена в силу наличия ингибирующих факторов (липидов, полисахаридов, остаточных количеств ингибиторов белковой природы и др.), и имеющей место компартментализации белков. В этой связи была изучена кинетика действия ферментных препаратов при использовании в качестве субстрата – ОСМ (рис.1). Установлено, что максимальная скорость гидролиза наблюдается при концентрации ФП Нейтраза 0,6 ед. ПС/г муки и концентрации субстрата 100 мг/мл, ФП Флавозим - 1,0 ед. ПС/г муки и концентрации субстрата 100 мг/мл.

 Зависимость начальной скорости-0 Рис. 1. Зависимость начальной скорости ферментативного гидролиза ФП Нейтраза (1) и Флавозим (2) от концентрации субстрата

В рамках модели Михаэлиса-Ментен, связывающей начальную скорость реакции, максимальную скорость реакции и исходную концентрацию субстрата. Рассчитывали значения кажущихся кинетических параметров Km(каж) и Vmax(каж) исследованных ФП, используя экспериментальные кинетические зависимости и известные математические методы преобразования уравнения Михаэлиса-Ментен (Лайнуивера – Берка, Эди – Хофсти, Вульфа - Августинсона). Значения кинетических параметров, полученные расчетно-графическими методами, сведены в табл. 1.

Таблица 1

Кинетические параметры Кm и Vmax для ФП Нейтраза и Флавозим

№ п/п Методы преобразования ФП
Нейтраза Флавозим
Km каж, мг/мл Vmax10-3 каж, мг/мл·мин Km, каж, мг/мл Vmax 10-3 каж, мг/мл·мин
1 Лайнуивера - Берка 250 40,0 200 20,0
2 Эдди – Хофсти 275 37,5 188 26,0
3 Вульфа - Августинса 150 36,0 200 12,0
4 Средние значения кине-тических параметров 225,0 37,8 196,0 19,3

Сравнение численных значений «кажущихся» Кm для исследуемых ФП показывает, что Кm Флавозима имеет наименьшее значение 196 мг/мл, т.е. обладает наибольшей специфичностью к белкам ОСМ, Нейтраза имеет Кm 225 мг\мл. Несмотря на принятые допущения, полученные при расчете, кинетические параметры косвенно свидетельствуют о различном сродстве изучаемых ферментных препаратов к субстрату, что позволяет сделать предположение о целесообразности совместного применения данных ферментных препаратов для эффективного гидролиза соевой муки.

2.3. Оптимизация условий получения ПФМСМ с применением МЭК

С учетом различного характера действия ФП, включая различную селективность к пептидным связям и разное сродство к субстрату, проводили исследования по влиянию состава МЭК и условиям внесения ФП Флавозим с применением методов математического планирования на основе униформ-ротатабельных планов.

Анализ полученных поверхностей отклика и математических зависимостей показывает (рис.2), что оптимальными условиями ферментативного гидролиза необходимо считать: для МЭК Нейтраза – Флавозим: оптимальная дозировка ФП Нейтраза 0,35 ед.ПС/г муки; Флавозима - 0,35 ед. ПС/г муки; время внесения Флавозима – 0 – 30 мин при выбранных ранее условиях – t= 45°С и рН= 6,0 – 6,5 ;для МЭК Бирзим – Флавозим: дозировки ФП Бирзим 0,50 ед. ПС/г муки; Флавозима - 0,35 ед.ПС/г муки; время внесения Флавозима - 0 – 30 мин при выбранных ранее условиях – t= 45°С и рН= 6,0 – 6,5.

А Б


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.