Протеолитические ферментативные препараты

НАУкОВцІ- ПЕРЕРОБНИкАМ
УДК 664.957 (072)
Протеолитические
ферментативные
препараты
А. Виннов, канд. техн.наук
Национальный университет биоресурсов
и природопользования Украины
Аннотация. Исследован химический состав, определена динамика накопления продуктов микробиологической порчи белков сырья. Результаты, представленные в статье, могут быть использованы при
разработке технологических схем производства рыбных белковых гидролиза-тов с применением ферментных препаратов на основе культуральной жидкости Bacillus subtilis.
ТЕХНІкА,ТЕХНОЛОГІЇ
Ключевые слова: атерина черноморская, протосубтилин Г3х, щелочная протеаза, ферментативный
гидролиз белков.
рациональное использование водных биоресурсов является важным направлением развития рыбного хозяйства Украины. Это связано с созданием
научно-обоснованных комплексных малоотходных
технологий обработки мелкого рыбного сырья, которое в настоящее время не достаточно используется
в производстве традиционных продуктов. К таким
видам рыбного сырья относится, прежде всего, атерина черноморская (Atherina mochon pontica) - одна
из наиболее массовых мелких пелагических рыб,
уступающая по численности только хамсе и шпроту.
Одним из вариантов комплексных малоотходных
технологий гидробионтов является производство
белковых гидролизатов различного назначения. Эти
продукты находят широкое применение в медицинской, пищевой, комбикормовой и микробиологической промышленности.
Для гидролиза белоксодержащего сырья в настоящее время используют два основных способа – химический и ферментативный. Несмотря на свою
эффективность процессы химического гидролиза
белков не находят широкого применения из-за не-
10
обходимости нейтрализации кислот или щелочей и
последующего обессоливания продукта. В этой связи ферментативный гидролиз представляется более
предпочтительным. Для сокращения продолжительности ферментолиза и, в результате, снижения опасности микробиологической порчи сырья может быть
применен ферментный препарат протеолитического
действия, оценка возможности применения которого является целью нашей работы.
В соответствии с этим решались следующие
задачи:
 оценка химического состава рыбного сырья;
 определение необходимой степени гидратации
фермент-субстратной системы (значение гидромодуля);
 изучение динамики накопления низкомолекулярных азотистых со-единений, в зависимости от
дозы введенных в фермент-субстратную систему
протеолитических препаратов;
 определение продолжительности процесса
ферментативного гидролиза высокомолекулярных
белков рыбного сырья;
 исследование динамики накопления азота летучих оснований в процессе ферментолиза;
 оценка химического состава ферментированного продукта.
В качестве объектов исследований были выбраны
массовый объект промысла в Черном море атерина
черноморская (Atherina mochon pontica) мороженая
и протеолитические ферментные препараты Г3х
(ГОСт 23636-90) с активностью 70 PU/г и щелочная
протеаза (тУ 64-13-19-89) с активностью 300 000
PU/г. Исследования процесса ферментолиза проводили при естественных значениях рН сырья (7,5-7,9)
и температуре процесса 50°С. Принятая температура
соответствут рекомендованому оптимуму действия
выбранных ферментных препаратов.
Перед направлением на исследования образцы
рыбы дважды измельчали на волчке с диаметром отверстия зеерной решетки 5 мм.
Экспериментальные исследования проводили по
схеме, разработанной для эксперимента. О химическом составе рыбного сырья и полученного продукта
судили по содержанию влаги, общего и небелкового
азота, массовой доли жира, экстрагируемого этиловым эфиром. Для оценки степени развития микробиологических процессов в рыбном сырье и ферментированном продукте исследовали накопление
азота летучих оснований.
Эффективность процесса ферментолиза оценивали по количеству гидролизованного белка за период инкубации, который определяли по количеству
азота тирозина и рассчитывали по формуле:
А = АСТ–АСТ0 × 100%, где
АОТ–АСТ0
ACT- азот свободного тирозина после инкубации;
ACT0- азот свободного тирозина сырья, %;
AON- азот общего тирозина сырья.
Определение общего азота, влаги, липидов проводили стандартными методами; небелковый азот
- по методу Къельдаля после осаждения высокомолекулярных белков трихлоруксусной кислотой (тХУ
кислота) с конечной концентрацией 2,5%, азот летучих оснований - титраметрическим методом.
Полученные в результате проведенных исследований химического состава атерины черноморской
данные свидетельствуют о достаточно высоком содержании белковых веществ, около 17% и низком
содержании жира -2,1%, что позволяет сделать вывод о целесообразности использования этого вида
сырья для производства белковых гидролизатов.
Исследование динамики накопления продуктов
гидролиза высокомолекулярных белков в зависимости от степени гидратации системы проводили при
концентрации ферментных препаратов и щелочной
протеазы - 0,1 г/100 рыбного сырья. Из полученных
экспериментальных результатов следует, что гидролиз системы целесообразно проводить при значениях гидромодуля - 1,5 (степень гидратации 150%).
Дальнейшее увеличение гидромодуля приводит к
значительному снижению скорости гидролиза, вероятно, в результате уменьшения относительной
концентрации субстрата. результаты исследований
количества гидролизованного белка от дозы введенных в систему ферментных препаратов проводили
при ранее установленном значении гидромодуля
при продолжительности ферментолиза 120 минут.
Анализ полученных результатов позволяет
сделать вывод, что ферментолиз белковых веществ черноморской атерины целесообразно проводить при концентрации ферментного
препарата около 300 мг/100 рыбного сырья и
около 200 мг/100г для щелочной протеазы.
Исследования динамики накопления продуктов
гидролиза белков атерины черноморской проводили при ранее установленных значениях гидромодуля
и дозы введенных в систему ферментативных препаратов.
Из результатов исследований, следует, что применение ферментного препарата позволяет гидролизовать около 35% высокомолекулярных белков
сырья, при этом максимальная эффективность гидролиза сохраняется в течение 240-260 минут.
Применение щелочной протеазы помогает увеличить степень гидролиза белков черноморской атерины. В этом случае удается дезагрегировать около
40% белков сырья, а максимальная эффективность
процесса сохраняется в течение 260-300 минут.
Из полученных экспериментальных данных
следует, что в течение 4-5 часов гидролиза, в
результате параллельно протекающих микробиологических процессов, количество азота
летучих оснований достигает 23-24 мг/100 г,
что не превышает рекомендуемых для пищевых продуктов из гидробионтов значений [3].
Дальнейшее увеличение продолжительности гидролиза, сопровождается интенсификацией микробиологических процессов. Получаемый в этом случае гидролизат (ферментированная масса) может
быть использован на кормовые цели.
Химический состав гидролизатов из атерины черноморской определяли после «осветления», т.е. отделения взвешенных веществ центрифугированием
и обезжиривания продукта отстаиванием, а также
после его упаривания и высушивания при температуре 105°С.
результаты исследований свидетельствуют о том,
что массовая доля низкомолекулярных пептидов и
свободных аминокислот в сухом продукте составляет 52-55%, что указывает на его высокую биологическую ценность.
Снижение количества азота летучих оснований в сухом гидролизате по сравнению с жидким
осветленным происходит в связи с интенсивным
11
НАУкОВцІ- ПЕРЕРОБНИкАМ
Химический состав гидролизата из атерины черноморской
Ферментный препарат
Массовая доля
осветленный
гидролизат
сухой гидролизат
осветленный
гидролизат
сухой гидролизат
Влаги, %
95,00
10,0,
94,70
9,80
Азотистых веществ
белкового происхождения,
% (Nоб x 6,25)
3,94
70,93
4,30
72,51
Низкомолекулярных азотистых
веществ белкового
происхождения,
% (Nнба х 6,25)
2,91
52,38
3,29
55,52
Жира, %
0,44
7,95
0,44
7,43
Азот-летучих оснований, мг/100 г
23,50
18,30
24,60
18,70
удалением этих соединений в процессе упаривания и сушки продукта.
Выводы
ТЕХНІкА,ТЕХНОЛОГІЇ
Щелочная протеаза
1. Установлена возможность применения ферментных препаратов на основе культуральной
жидкости различных штаммов Bacillus subtilis для
производства рыбных белковых гидролизатов различного назначения из атерины черноморской.
2. Определены режимы ферментативного гидролиза высокомолекулярных белковых веществ атерины черноморской ферментными препаратами:
3. Исследован химический состав осветленных
и высушенных гидролизатов. Азотистые вещества
продукта на 74-77% представлены низкомолекулярными пептидами и свободными аминокислотами.
4. Скорость гидролиза белковых веществ атерины черномоской исследованными ферментными
препаратами обеспечивает микробиологическую
безопасность продукта. Количество азота летучих
оснований в конце гидролиза не превышает значений, рекомендованных для пищевых продуктов из
гидробионтов.
12
Литература
1. Виннов А.С. Баль В.В. Долганова Н.В., Акимова Б.Е. Изучение процесса ферментативного
гидролиза белков подпрессовых бульонов. Известия вузов СССР. Пищевая технология, 1985 №5.
Краснодар.- с.35-42.
2. Виннов А.С. Андрейкина Н.И., Яковлев О.В.
Исследование процесса ферментативного гидролиза Азово-черноморского мелкого рыбного сырья. Рыбное хозяйство Украины. № 2, 2006 г., КМТІ,
Керч. с. 12-16.
3. Решение комиссии 95/149/ЕС от 8 марта
1995 г. «Об установлении предельных концентраций общего азота летучих оснований (ОДЛО) в некоторых видах рыбной продукции и нормировании
методов анализа».
4. Слуцкая Т. Н. Биохимические аспекты регулирования протеолиза.- Владивосток. ТИНРО-центр,
1997. - 148 с.