Введение к работе
Актуальность проблемы и .состояние вопроса. Основной задачей, стоящей перед пищевой промышленностью, в том числе и хлебопекарной, является обеспечение населения страны высококачественными продукта-пи питания.
Эффективность технологических процессов хлебопечения в большой степени связана с биотехнологическими свойствами используемых дрож-іей, главным образом, активностью ферментов.
Дрожжевая промышленность России вырабатывает, в основном, дрсж-си прессованные и сухие. Некоторое увеличение выпуска хлебопекарных ірожжей, за последние годы, на удовлетворяет потребность народного озяйства. Качество дрожжей, зачастую, является низким.
Одним из путей повышения эффективности дрожжевого производства вляется выделение и внедрение в производство новых рас и штаммов, бладающих высокой ферментативной активностью. Особое место отводит-я КФ3.2Л.20: <^-Д-глюкозид-глюкогидролаэе (Х-глюкозидазе) и фер-ентам зимазного комплекса. Зимазный комплекс ферментов это сложная эрментативная система, объединенная одним названием - "зиьйза", ко-эрая включает более 20 ферментов, катализирующих различные частные закции процессов брожения, в том числе: КФ 2.7.1.1.АТФ:Д-гексоза-5-фосфатрансфзраза (гексокиназа), КФ 2.7.I.II.ATOS:flHfipyKT030-6-эсфат 1-фосфотрансфераза (фосфофруктокиназа), КФ 1,1.1.1.Алкоголь: ІД оксидоредуктаза (алкогольдегидрогеназа) и другие.
Х-глюкозидаза и ферменты зимазного комплекса обеспечивают устное ведение технологического процесса хлебопечения.
Таким образом, в технологической цепи получения высококачест-нньк хлебопекарных дрожжей и использовании их в производстве еба, ключевую роль играет объективная оценка об-глюкозидазной и имазной" ферментативных активностей на основе быстрых, точных и
простых методов определения.
Большое значение имеет объективная оценка ферментативной активности дрожжей («С-глюкозидазной и "зимазной") при проведении научно-исследовательских работ, а также в процессе селекции дрожжей и поддержании их качества при хранении.
По мнению специалистов хлебопекарной и дрожжевой промышленности, а также научных работников., существующие методы определения оС-глюкозидазной и "зимазной" активностей, в том числе, включенные в ГОСТ 171-81 "дрожжи хлебопекарные прессованные", не отвечают современным требованиям метрологии, не обладает достаточной точностью и воспроизводимостью и вызывают трудности при их использовании в производстве и научных исследованиях.
Из изложенного выше вытекает-актуальность и'-целесообразность разработки научно-обоснованных, точных и простых методов определения Х-глюкозидазной и "зимазной" активностей хлебопекарных дрожжей.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является создание точного и простого метода определения ферментативной (cd-ГЛЮКО-зидазной и "зимазной") активности хлебопекарных дрожжей, позволяющего объективно оценивать их качество при производстве и применении, а также проведении работ по селекции для получения активных штаммов хлебопекарных дрожжей.
Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие
задачи:
на основе анализа существующих методов определения оО-глюко-зидазной и !'зимазной" активностей дрожжей и современных инструментальных методов контроля внйрать принцип нового метода определения ферментативной активности дрожжей;
с учетом особенностей разрабатываемого метода отработать оптимальные условия проведения ферментативной реакции гидролиза субот-
ратов;
провести комплексные исследования по определению точности, воспроизводимости, специфичности разработанного метода и дать его метрологичвскуп оценку;
установить корреляцию между применяемыми в настоящее время и новыми методами характеристики об-глюкозвдазной и "зимазной" активностей! на основе,сравнительных испытаний различных дрожжей, а также, количественном.анализе продуктов гидролиза субстратов;
провести широкую апробацию разработанного метода в условиях дрожжевых заводов;
разработать параметры оценки качества дрожжей с применением разработанного метода;
исследовать применимость разработанного метода для определения ферментативной активности спиртовых дрожжей и оценки биотехноло-гических свойств хлебопекарных дрожжей в процессе хлебопечения.
Научная1 новизна. Разработан унифицированный метод определения качества хлебопекарных дрожжей, предусматривающий определение 2-х показателей!ферментативной активности (обтлюкозидазной и"зимазной."), в котором за критерий оценки активности фермента принято изменение величины поляризации субстрата.
Впервые исследована зависимость между .изменением, поляризации субстрата и количеством ферментов дрожжей, введенных в реакцию, на. основе которой подобраны оптимальные Физико-химические условия действия изучаемых ферментов (рН, t,LS] и время проведения реакции).
Впервые установлено, что при гидролизе мальтозы с последующим; сбраживанием глюкозы до этилового спирта и диоксида углерода о использованием: дрожжей. SzcchsrOmyCE? CZre.vi$id , получаемых в аэробных условиях на мелассных средах, лимитирующим процесс; ферментом является оС-глюкозидаза. Это представляет научно-практический интерес для
решения технологических вопросов дрожжевого производства, а также для исследований в области направленной селекции штаммов S<3.CC "
Ріаготусеї cerevisiae.
Ейервые разработаны параметры оценки качества хлебопекарных дрожжей по их ферментативной (о-глюкозидазной и "зимазной") активности с помощью разработанного поляриметрического метода.
Показана возможность применения разработанного метода для определения ферментативной активности чистых культур спиртовых дрожжей и оценки биотехнологических свойств дрожжей в процессе хлебопечения.
Метод определения «С-глюкозидазной активности защищен авторским свидетельством (# 1654336, опубл. 07.06.91 в Б.И. » 21).
Практическая ценность работы. Разработанные поляриметрические методы определения ферментативной активности хлебопекарных дрожжей (по оС-глюкозидазной и "зимазной" активностям) дают возможность:
более быстро и точно производить анажиз ферментативной активности дрожжей и объективно оценивать их качество при производстве и реализации в хлебопечении;
более направленно вести работы по селекции штаммов дрожжей и с большой точностью и меньшей трудоемкостью производить оценку качества получаемых новых штаммов микроорганизмов;
объективно определять .ферментативную активность чистых культур дрожжей в спиртовой промышленности;
более точно оценивать, в денежном выражении, товарные качества хлебопекарных дрожжей.
Реализация результатов исследования. В результате проведенных исследований разработаны:
I. "Инструкция по определению активности «G-гдюкозидазы (маль-тазы) хлебопекарных дрожжей поляриметрическим методом", утвержденная Главным управлением Государственных продовольственных ресурсов.
03.07.90;
2. "Инструкция по определении "зимазной" активности хлзбопекар-ных дрожжей поляримзтрическим методом", утвержденная директором ВНИИ пищевой биотехнологии 25.II.91.
Апробация работы. Разработанный метод определения ферментативной активности хлебопекарных дрожжей был испытан на Московском, Харьковском дрожжевых заводах. Петровском спиртовом комбинате, в лаборатории биохимии ПИБР Дагестанского научного центра АН, в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности и Московском технологическом институте пищевой промышленности, о чем свидетельствуют акты.
Основные результаты диссертации были доложены и обсуждены на Всесоюзном совещании работников дрожжевой промышленности (Руза, 1990 г.), Республиканской конференции "Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых зидов пищевых продуктов в пищевую и- перерабатывающие отрасли АПК" [Киев, 1991 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в :ом числе I авторское свидетельство.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена в 145 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, 3 диаграмма и 16 рисунков, состоит из введения, шести глав, выводов, списка спользованной литературы (238 источников^ и // приложений.