БИОТЕХНОЛОГИЯ ГИДРОЛИЗАТОВ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВ ДЛЯ

НТП: ПЕРЕРАБОТКА
peroxidation are registered. It is known that many drugs affect the process of free radical oxydation. The antioxidant properties of
iodine dietary supplements based on chitosan in the model test systems that are initiated by the reaction of reactive oxygen species
and lipid peroxidation are studied. The method of chemoluminescence analysis showed that the investigational compound of organic
iodine reduced the light sum and the maximum brightness of chemoluminescence in model test systems. Chitosan and HM-B
gellanium gum comprising the dietary supplement provide leveling of prooxidant properties of strumatrop bio trace element iodine.
Key words: free radicals, antioxidants, chitosan, organic forms of iodine, reactive oxygen species, lipid peroxidation,
chemoluminescence.
УДК:[637.1:577.122.2]:636.087.7
БИОТЕХНОЛОГИЯ ГИДРОЛИЗАТОВ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВ
ДЛЯ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ
М.Г. КУРБАНОВА, кандидат технических наук, доцент
Кемеровский ГСХИ
Н.А. ГЕНЕРАЛОВА, кандидат технических наук, доцент
Кемеровский ТИПП
E-mail: kurbanova-mg@mail.ru
Резюме. В статье рассмотрены результаты исследований,
направленных на оптимизацию биотехнологии ферментативного гидролиза основного молочного белка – казеина.
Установлено, что оптимальные условия для течения процесса формируются в присутствии фермента панкреатина при соотношении воды и казеина 70:30 и температуре
50 0С. Продолжительность гидролиза при этом составляет
8…9 часов, а степень гидролиза казеина – 37 %.
Ключевые слова: молочный белок, гидролиз, белковый
гидролизат, протеазы, температура, степень гидролиза,
кормовая добавка.
Применяемые сегодня на предприятиях АПК методы
кормления не всегда позволяют в полной мере балансировать рационы животных по важнейшим параметрам, вследствие чего генетически заложенный потенциал продуктивности реализуется только на 50…60 %.
Кроме того, используемые корма отличаются низким
качеством и, в первую очередь, недостатком белка. Эта
проблема имеет всеобщее значение, поскольку мировой
его дефицит в кормах оценивается на уровне 30…35 млн
т в год [1].
Именно это служит основным толчком для поиска всевозможных дополнительных источников протеина. Наиболее ценен во всех отношениях белок молока. Существует
множество способов, которые могут упростить его использование в животноводстве в качестве кормовой добавки.
Один из них – гидролиз.
Белковый гидролизат – это продукт с содержанием свободных аминокислот и низкомолекулярных полипептидов.
Существуют два основных метода гидролиза: ферментативный и химический (кислотный и щелочной).
Гидролиз серной кислотой проводят 3…5 часов при температуре 100…1300С и давлении 2…3 атмосферы; соляной
– в течение 5…24 часов при температуре кипения раствора
под небольшим давлением. В процессе жесткого кислотного гидролиза происходит значительное искажение белковых структурных единиц, полностью разрушается триптофан, образуются альдегиды, аммиак и углекислый газ, а из
гексозы – оксиметилфурфурол, возникают D-изомеры некоторых заменимых аминокислот, которые не усваиваются и могут быть ингибиторами клеточного роста. При ней-
76
трализации кислот по окончании гидролиза в полученном
продукте увеличивается содержание хлоридов и сульфатов, которые токсичны для организма. Поэтому кислотные
гидролизаты нужно очищать, для чего обычно используют
ионообменную хроматографию.
При щелочном гидролизе происходит рацемизация
большинства аминокислот и полное разрушение аргинина,
лизина, цистина и цистеина. В результате образуется комплекс дефектных, чуждых организму компонентов, остатки лантионина и лизиноаланина, которые токсичны для человека и животных.
Ферментативный гидролиз предпочтительнее, чем химический, так как он проводится в более мягких условиях
(при температуре 30…650С, рН может колебаться от 4,0 до
8,5 в зависимости от ферментного препарата и др.) и лешен перечисленных недостатков[2].
В результате ферментативного гидролиза молочного
белка происходит образование продукта с необходимыми
органолептическими свойствами, а главное, в этом случае
не искажаются белковые структурные единицы. Использование такого гидролизата в кормлении животных и птицы
должно способствовать повышению показателей белкового обмена, а также максимальному проявлению их генетического потенциала продуктивности.
Учитывая изложенное, цель нашей работы – изучить
биотехнологию изготовления и оценить качество ферментативных гидролизатов молочных белков.
В соответствии с поставленной целью решали следующие задачи:
исследовать закономерности ферментативного гидролиза молочных белков под действием различных протеаз;
подобрать оптимальные режимы для проведения гидролиза;
определить качественный состав полученного продукта.
Условия, материалы и методы. Работа выполнена в
лаборатории кафедры технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Кемеровского ГСХИ.
Хроматографические исследования проведены в лаборатории научно-образовательного центра Кемеровского ТИПП.
Отбор проб и подготовку их к испытаниям осуществляли по ГОСТ 26809 «Молоко и молочные продукты. Правила приемки, методы отбора и подготовка проб к анализу».
Определение степени гидролиза белка проводили по
Серенсену, аминокислотный состав полученного продукта – с помощью автоматического анализатора Aracus PMA
GmbH, принцип работы которого основан на катионообменном разделении с шаговым градиентом pH и послеколоночной дериватизацией нингидрином.
Достижения науки и техники АПК, №02-2011
НТП: ПЕРЕРАБОТКА
Первоначально на основе литературно-патентного поиска были подобраны три варианта гидромодуля с соотношением казеина и воды 30:70, 50:50 и 70:30 соответственно. Используемое для дальнейшего гидролиза сырье (то
есть полученный гидромодуль) в течение 20…30 мин. подвергали тепловой обработке при температуре 85…870С и
охлаждали до температуры последующего ферментирования. Далее опытные образцы доводили до оптимальных
значений рН: 8,0…8,2 – для гидролиза в присутствии панкреатина и 3,5…4,5 – в варианте с реннином.
В опытах использовали два протеолитических фермента: панкреатин и реннин (сычужный фермент). Панкреатин
– пищеварительное ферментное средство, которое представляет собой экстракт содержимого поджелудочной железы. В его состав входят амилаза, липаза, протеаза, трипсин и химотрипсин.
Реннин – один из первых ферментов, которые использовали в пищевой промышленности в качестве коагулянта.
Влияние температурного режима при проведении ферментативного гидролиза молочных белков в присутствии
панкреатина изучали при тепературе 70, 50 и 30 0С, с ренином – 50, 35 и 20 0С.
Результаты и обсуждение. Оптимальная температура, при которой продолжительность гидролиза под воздействием фермента панкреатина составила 8…9 часов, равна 500С (см. табл.). Лучшие условия для проведения гидроТаблица. Продолжительность ферментативного гидролиза казеина в присутствии протеаз, ч
В присутствии
В присутствии
Гидропанкреатина
реннина
модуль
(казеин:
температура, 0С
вода)
30
50
70
20
35
50
30:70
19...20 8...9 28...30 20...21 10...11 19...20
50:50
21...22 10...11 35...36 24...25 14...15 24...25
70:30
36...37 12...13 48...49 48...49 16...17 27...28
лиза казеина под влиянием реннина создавались при 350С,
однако в этом варианте продолжительность процесса увеличилась до 11 часов. В случае изменения температуры в
большую или меньшую сторону время, затраченное на реакцию, возрастает. Это объясняется тем, что при ее повышении происходит постепенная инактивация фермента, а
недостаточная температура мало стимулирует протекание такого рода реакции. Кроме того, установлено, что лучшие условия для использования обоих ферментов формируются при соотношении казеина и воды 30:70. В остальных случаях воды недостаточно для полного взаимодействия компонентов.
Степень гидролиза казеина в присутствии панкреатина составила 37 %, а с ренином – 31 % (см. рисунок). При
этом отмечено постепенное нарастание степени гидролиза в начале реакции, а после достижения максимума значе-
Рисунок. Зависимость степени гидролиза от продолжительности реакции: 1– фермент панкреатин; 2 – фермент ренин.
ние показателя остается на одном уровне. Таким образом,
даже при соблюдении всех необходимых условий полный
гидролиз белков молока в присутствии изучаемых ферментов не возможен. Однако использование панкреатина более
рационально, поскольку степень гидролиза в этом случае
выше и достигает наибольшего значения за меньшее время.
По результатам проведенных опытов был отобран образец гидролизата казеина полученный в оптимальных условиях (соотношение белка и воды 30:70, температура 500С,
рН в пределах 7,8…8,2 в присутствии панкреатина) для дальнейшего изучения его аминокислотного состава.
После восьми часов ферментативного протеолитического воздействия на белок в гидролизате были обнаружены такие аминокислоты, как лизин (2,1 мг/100 г),
лейцин (2,3 мг/100 г), фенилаланин (2,6 мг/100 г), валин
(2,7 мг/100 г) и гистидин (2,9 мг/100 г), но больше всего в
растворе накапливались аргинин (3,3 мг/100 г), тирозин
(3,5 мг/100 г), аспарагиновая (3,7 мг/100 г) и глютаминовая кислоты (4,3 мг/100 г).
Выводы. На основании результатов исследований
определены оптимальные параметры процесса производства гидролизатов молочных белков, что позволило
разработать принципиальную технологическую схему. Она
включает следующие операции:
приемка и оценка качества сырья;
составление гидромодуля в соотношении казеина и
воды 30:70;
пастеризация при температуре 85…870С в течение
20…30 мин.;
охлаждение до температуры инокуляции ферментного препарата;
регулирование рН до 8,0…8,2;
ферментативный гидролиз в присутствии панкреатина
при температуре 500С в течение 8…9 часов.
Полученные гидролизаты можно рассматривать в качестве полноценной кормовой добавки для КРС и других
сельскохозяйственных животных.
Литература.
1. Электронный ресурс http://www.newchemistry.ru/rep.php
2. Телишевская Л.Я. Белковые гидролизаты. Получение, состав, применение. – М. : Аграрная наука, 2000. – 295 с.
3. Патент № 2039460 Российская Федерация, МПК7 A 23 J 3/00. Способы получения белкового гидролизата / А.А. Артюков,
Э.П. Козловская, А.С. Козловский, Н.Н. Кофанова, Е.К. Альшевская, И.Ю. Сахаро, Е.И. Вожжова; заявитель и патентообладатель
Артюков А.А. – № 93031307/13; заявл. 09.06.93; опубл. 20.07.95.
4. Патент № 2027754 Российская федерация, МПК7 C12N1/20. Питательная среда для выращивания микроорганизмов и
способ получения панкреатического гидролизата казеина / О.А. Вашури, Т.В. Якшина, С.П. Краснова, В.А. Самойленко, Н.Н.
Сигаева, А.А. Рахимов, В.И. Артюхин; заявитель и патентообладатель Государственный научно-исследовательский институт
прикладной микробиологии. – № 5014859/13; заявл. 30.08.91; опубл. 27.01.95.
BIOTECHNOLOGY OF MILK PROTEIN HYDROLYZATES FOR FEED ADDITIVE
M.G. Kurbanova, N.A. Generalova
Summary. In article the researches directed on biotechnology of reception enzyme of hydrolysis of the basic dairy fiber - casein
are considered. The experimental data characterising conditions of course of reaction at presence протеаз are presented.
Received hydrolisate it is recommended to use, as biologically valuable fodder additive in a diet of agricultural animals.
Key words: dairy fiber, hydrolysis, albuminous hydrolisate, protease, temperature, hydrolysis degree, a fodder additive.
Достижения науки и техники АПК, №02-2011
77