Введение к работе
Актуальность работы: Одним из перспективных направлений в технологии получения белковых продуктов на сегодняшний день является рациональное использование вторичных продуктов переработки растительного сырья и создание на его основе различных форм пищевого белка.
Безусловный интерес в качестве дополнительного сырьевого ресурса для производства пищевых продуктов представляют белоксодержащие отходы мукомольного и пивоваренного производств — пшеничные отруби и солодовая дробина, образующиеся в большом количестве на предприятиях мукомольной и пивоваренной промышленности и недостаточно используемые для пищевых целей.
Учитывая высокое содержание белка в солодовой дробине (21,5 %), пшеничных отрубях (17 %) и семенах горчицы (35 %), актуальными являются исследования, направленные на разработку способа извлечения данных видов белка и использование их при производстве продуктов питания.
Как правило, в традиционных технологиях выделения белка из растительного сырья в качестве гидролизующего агента применяют неорганические реагенты (щелочь). Наиболее современным способом выделения белка является биотехнологический, основанный на действии ферментов микробного происхождения, имеющий ряд преимуществ: увеличение выхода; улучшение экологических условий производства; снижение энергозатрат на получение единицы продукции.
Исследования в области биокатализа, основанные на использовании ферментов с избирательным действием на субстраты белоксодержащего сырья, позволят предложить промышленности наиболее эффективные режимы гидролиза растительного сырья, в том числе отходов пищевых производств и получить белок, отвечающий требованиям пищевых производств.
Цели и задачи исследования
Основная цель диссертационной работы — совершенствование технологии получения белка из нетрадиционных видов растительного сырья: солодовой дробины, пшеничных отрубей и семян горчицы на основе использования наиболее эффективных ферментных препаратов микробного происхождения, содержащих протеазы и ксиланазы.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
исследовать физико-химические характеристики белоксодержащего сырья; выбрать в качестве биокатализаторов наиболее эффективные ферментные препараты, гидролизующие структурные полимеры растительной клетки;
провести анализ и исследовать гидролитическую способность ферментных препаратов различного спектра действия и выбрать наиболее активный препарат по действию на белоксодержащие субстраты различных видов сырья;
определить оптимальные условия действия выбранных ферментных препаратов на субстраты сырья;
изучить влияние индивидуальных ферментных препаратов на выход и качество белка из различных видов сырья, и учитывая это, выбрать наиболее эффективные ферментные препараты для интенсификации процесса;
подобрать оптимальные режимы ферментативной обработки сырья;
изучить продукты гидролиза компонентов белоксодержащего сырья, полученные с использованием препаратов протеаз микроорганизмов;
исследовать основные характеристики полученных белковых препаратов по функционально-технологическим свойствам и аминокислотному составу белковых препаратов;
разработать и испытать в опытно-промышленных условиях биотехнологический процесс ферментативной обработки сырья при получении растительных белков.
Научная новизна работы состоит в том, что: установлена возможность и целесообразность использования нетрадиционных источников: солодовой дробины, пшеничных отрубей и семян горчицы в производстве белковых препаратов;
- показана роль протеаз микроорганизмов Bacillus subtilis, Penicillium
emersonii и ферментов, разрушающих структурные полимеры растительной
клетки: ксиланазы, целлюлазы, глюканазы (продуценты Trichoderma viride и
Trichoderma reesei) в процессе выделения белка;
- показана возможность совместного действия новых ферментных
препаратов протеазы из смешанных культур Bacillus subtilis и Penicillium
emersonii, а также ксиланазы Trichoderma viride, обеспечивающих
максимальный выход белка при сохранении его.свойств;
- изучены продукты ферментативного гидролиза сырья (пшеничные отруби,
солодовая дробина, семена горчицы) и экспериментально выделенные белки
методом электрофореза в полйакриламидном" геле, идентифицированы
белковые фракции, относящиеся в основном к альбуминам с определением их
молекулярных масс; изучен их аминокислотный состав, свидетельствующий о
повышенном в сравнении с эталоном ФАО/ВОЗ содержании фенилаланина и
тирозина в белковом препарате из солодовой дробины и семян горчицы;
установлены функционально-технологические свойства
экспериментальных белков солодового, пшеничного и горчичного белков, полученных методом ферментативного катализа. Практическая ценность работы:
- установлена возможность замены химических реагентов на стадии
экстракции белоксодержащего сырья на ферменты микробного происхождения;
показана возможность интенсификации технологии получения
пищевого белка из отходов мукомольного и пивоваренного производств за счет
действия ферментных препаратов микробного происхождения;
экспериментально обоснованы и разработаны рациональные режимы ферментативной обработки белоксодержащего сырья, позволяющие достичь максимального выхода белка;
в технологии использован новый отечественный препарат Ксилозим (разработка НТЦ «Лекбиотех»)
метод получения белка из солодовой дробины апробирован в опытно-промышленных условиях ООО «Гелла-ТЭКО».
Апробация работы. Результаты выполненного исследования были представлены на:
- III Московском Международном конгрессе «Биотехнология: состояние
и перспективы развития» (Москва, 2005);
IV Международной научной конференции «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2005);
Научно-практической конференции «Значение биотехнологии для здорового питания и решения медико-социальных проблем» (Калининград, 2005);
8-й Международном семинаре-презентации инновационных научно-технических проектов «Биотехнология-2005» (Пущино, 2005);
Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (Москва, 2006).
Публикации. По материалам работы опубликовано 7 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, включающей описание методов и объектов исследования, результатов экспериментов и их обсуждения, выводов, списка используемой литературы и патентов, а также приложений.
Работа изложена на /5*f страницах машинописного текста, содержит обзор литературы и патентов, включающий 13 таблиц, экспериментальный материал представлен в // таблицах и 1?^рисунках. Библиография включает 192 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.
