Диссертация (Создание новых комплексных ферментных препаратов грибных протеаз на основе штамма Penicillium canescens для эффективной конверсии белоксодержащего растительного сырья), страница 6

Данные компоненты термолабильны и могутбыть инактивированы в результате тепловой обработки сои [63, 65]. Около 70%соевого белка составляют устойчивые к термообработке глобулины – глицинин иβ-конглицинин, являющиеся запасными белками и используемые прорастающимисеменами в качестве источника азота. Глицинин и β-конглицинин проявляютантигенные свойства, оказывая негативное действие на иммунную систему, иявляются основными аллергенами сои [66].

В то же время, соевые белки являютсяисточником биоактивных пептидов, обладающих поверхностно-активными,антиоксидантными свойствами, снижающих уровень холестерина, оказывающихгипотоническое действие и препятствующих тромбообразованию [64].Сводные данные по химическому составу зернового и бобового сырьяпредставлены в таблице 2.30Таблица 2 – Средний химический состав зерна различных культур (на 100 г) [67,68]КультураВода, гЖиры, гПшеница твердаяПшеница мягкаяРожьТритикалеЯчменьОвесРисКукуруза14,014,014,014,014,013,514,014,02,52,22,22,12,46,22,64,9СояЧечевицаГорохФасоль12,014,014,014,017,31,52,02,0Углеводы, гБелки,гКрахмалНКПСахараЗерновые13,054,511,32,011,855,510,82,59,954,016,41,512,8общие углеводы = 7210,354,614,51,310,053,712,01,17,561,49,70,910,358,29,61,6Бобовые34,911,613,55,724,043,411,52,920,544,911,24,621,043,812,43,2Зола,г1,71,71,71,72,43,23,91,25,02,72,83,61.2.2 Применение протеолитических ферментов при переработкерастительного сырьяХлебопекарное производство.

Качество хлебобулочных изделий зависитот качества сырья, однако, около 70% муки, поступающей на хлебопекарныепредприятия,имеютхлебопекарногодействующиепониженныепроизводствавзонерНкачественныенаибольшее3,5–5,5,показателизначениеобладающие69.имеютширокойДляпротеазы,субстратнойспецифичностью и, в то же время, способные осуществлять ограниченныйпротеолиз высокомолекулярных белковых субстратов для получения продуктов сзаданными свойствами.Применениекислых грибных протеазпозволяетпроводить ограниченную протеолитическую модификацию белков клейковины,что определяет свойства и вкус хлеба, обеспечивает стандартизацию процессахлебопечения и сокращает технологический цикл [70, 71].ВысокоесодержаниеводонерастворимыхНКПвмукеоказываетотрицательное воздействие на клейковину, что ухудшает структуру мякиша иотрицательновлияетнадругиепоказатели31качествахлеба.Поэтомумаксимальный эффект от ферментативной обработки может быть достигнут присовместномиспользованиипрепаратовпротеолитическогоигемицеллюлолитического действия [72].Спиртовоепроизводство.Актуальнойпроблемойтехнологиипроизводства спирта в настоящее время является низкая рентабельностьспиртовых заводов, что неразрывно связано с проблемой эффективногоиспользования зерна.

Внесение кислых протеаз в сусло на стадии броженияпозволяет эффективно гидролизовать белок и разрушать структурные связи вбелково-липидных оболочках зернового сырья, что повышает эффективностьдействия глюкоамилазы, увеличивает степень конверсии углеводов, повышаяконечный выход спирта. Кроме того, использование протеолитических ФПпозволяетинтенсифицироватьпроцессыброжениязасчетповышенияконцентрации растворимого азота, который является источником питаниядрожжей [6, 73].Виноделие и пивоварение. Одной из основных проблем при производствебелых вин является белковое помутнение.

В белых винах с низким содержаниемполифенолов при хранении происходит коагуляция и агрегация белков. Общеесодержание белка в винах составляет от 15 до 230 мг/л и включает белоквинограда, дрожжей и внесенных ФП пектиназ. Белки, вызывающие помутнение,переходят, в основном, из винограда. Они устойчивы к протеолизу большинствомпротеаз, благодаря компактной глобулярной структуре, затрудняющей доступферментов к пептидным связям. В промышленности белковое помутнение обычноустраняют очисткой на бентоните, адсорбирующем белки. Однако для различныхбелковых фракций нужны разные концентрации бентонита.

Кроме того, бентонитнеспецифичен и адсорбирует из вина и другие компоненты, удаляя некоторыесоединения, формирующие вкус и аромат вина. В результате очистки набентоните теряется около 20% объема вина. Применение кислых грибныхпротеаз, активных при низких значениях рН среды, позволяет снизить содержаниебелка на 50% без изменения органолептических свойств. Аспартатные протеазы32наиболее успешно используются в виноделии для снятия белковых помутнений[4, 74, 75].Образование белковых помутнений, так же является серьезной проблемой впивоварении.

Образовавшиеся в процессе производства пива белки и полифенолымогут взаимодействовать между собой, образуя помутнения [4]. Поэтому кислыегрибные протеазы также широко применяются в пивоварении, так как ониобеспечивают устранение белкового помутнения, не влияя на пенообразование [4,76].Кормовая промышленность. Использование ФП в кормопроизводствепозволяет заменять дорогостоящие компоненты рационов более дешевымизерновыми культурами с высоким содержанием трудногидролизуемых веществ,такими как рожь, пшеница, ячмень и др., повышает продуктивность животных,способствуетулучшениюихфизиологическогосостояния,сохранностипоголовья, облегчает соблюдение санитарно-гигиенических норм их содержания[8, 77, 78]. Применение ФП наиболее актуально для моногастричных животных(свиней и птиц) из-за отсутствия в их организме ферментов, расщепляющихполимерные вещества клеточных стенок злаковых культур [79].

ФП используюттакже для повышения питательной ценности кормов для некоторых жвачныхживотных: телят, лактирующих коров [37, 80]. Особую роль играют ФП врационах для молодых животных, у которых недостаточно развита системапищеварительных ферментов и еще не сформировалась микрофлора кишечника[81].Внесение протеаз обеспечивает нормализацию микрофлоры желудочнокишечного тракта за счет снижения количества непереваренного белка,попадающеговкишечник,способствующегопролиферациипатогенныхмикроорганизмов [37, 77, 82]. В растительном сырье белок находится в связанномсостоянии с гемицеллюлозой (представленной преимущественно ксиланами) икрахмалом, поэтому при совместном действии гемицеллюлаз и протеазнаблюдается синергетический эффект: интенсивно высвобождаются продуктыгидролиза белка, крахмала и НКП [81, 82].

Максимальный эффект достигается33при совместном внесении в корма на основе злаковых культур ФП ксиланаз ипротеаз [37].Внесениепротеазприпроизводствекормовнаосновецеллюлозосодержащих отходов (барды, соевой шелухи, пшеничной соломы и др.)с использованием ферментов целлюлолитического и гемицеллюлолитическогокомплекса позволяет увеличить содержание усвояемых углеводов за счетгидролиза белков растительных клеточных стенок [83].Грибныепротеазы,благодаряуникальной специфичности действия,обеспечивающей получение продуктов с заданными свойствами, нашли широкоеприменение в пищевой и кормовой промышленности.

Ниже представленынекоторые коммерческие протеолитические ФП на основе грибных продуцентов(таблица 3).Таблица 3 – Коммерческие ферментные препараты грибных протеаз и область ихприменения [10]рНТемпературныйоптимумоптимум, °СAmano Enzyme Inc. (Япония)ФППродуцентProtease P«Amano» 6SDA. melleus7,0–8,040–45Aspergillus sp.3,055A. oryzae7,0504,550Acid protease AProtease A«Amano» 2SDProtease M«Amano» SDA. oryzaeОбласть примененияПродукты питания,ароматизаторы,фармацевтикаПродукты питанияПродукты питания,фармацевтикаПродукты питанияBiocatalysts Ltd (Великобритания)Promod 192PA.

oryzae4,0–6,040–55Promod 215MDPAspergillus sp5,5–6,545–50Flavorpro 750MDPPromod 845MDPPromod 782MDPFlavorpro UmamiFlavorpro 937MDPEnzeco FungalProtease 180Enzeco FungalProtease Conc.Aspergillus sp5,5–7,545–50Aspergillus sp5,5–7,545–55Aspergillus sp6,0–9,040–60Aspergillus sp5,5–7,545–55A. oryzae5,0–7,045–55Enzyme Development corporation (США)Продукты питания,вкусовые добавкиПродукты питания,вкусовые добавкиПродукты питанияПроизводство сыровВкусовые добавкиВкусовые добавкиПроизводство сыровA. oryzae6,0–10,545–60Продукты питанияA. oryzae5,0–6,045–55Продукты питания34рНоптимумТемпературныйоптимум, °СОбласть применения2,5–3,040–55Продукты питанияNovozymes сorp.

(Дания)A. oryzae5,0–7,045–50AB Enzymes (Германия)Продукты питанияA. oryzae45–50Продукты питания,хлебопечениеSumizyme APSumizyme RPSumizyme LPSumizyme LPLSumizyme FPSumizyme MPShin Nihon Chemical Co. (Япония)A. niger3,060R. delemar4,055A. oryzae7,0–11,050A. oryzae3,050A. sojae6,0-10,050A. melleus8,050Solvay (Бельгия)Продукты питанияПродукты питанияПродукты питанияПродукты питанияПродукты питанияПродукты питанияFungal proteaseA. oryzaeФППродуцентEnzeco Fungal AcidProteaseFlavourzymeVeron PSSternzyme B2000Sternzyme B2010Sternzyme B2050Pancidase NP-2Protease YP-SSA. niger5,0–6,04,9–9,045–55SternEnzym GmbH (Германия)Грибная4,0–6,045–55протеазаГрибная4,0–6,045–55протеазаГрибная4,0–6,045–55протеазаYakult Biochemical Co.

(Япония)A. oryzaeA. niger-Производство спирта,выпечка,кормопроизводствоВыпечкаСпециализированнаявыпечкаБисквиты и крекерыПродукты питанияПродукты питания1.3 Грибные продуценты протеазМицелиальные грибы отличаются способностью продуцировать широкийспектр ферментов с различной субстратной специфичностью и физикохимическими свойствами [82, 84]. Протеазы составляют одну из основных группферментов, секретируемых мицелиальными грибами. Грибы продуцируюткислые, нейтральные и щелочные протеазы.

Благодаря отработанным схемамкультивирования и отделения синтезированного продукта от мицелиальнойбиомассы,промышленныегрибныештаммыявляютсяперспективнымикультурами для производства протеолитических ферментов [82]. Одним изпервых представителей грибных протеаз была протеиназа К, щелочной фермент35из Engyodontium album, также известного как Tritirachium album. Протеазыактивно продуцируют грибы, принадлежащие родам Aspergillus, Penicillium,Rhizopus, Humicola, Mucor, Thermomyces, Trichoderma и др. [10, 71, 85]. A.

oryzaeявляется доминирующим источником грибных протеаз [4, 86].Протеолитические ферменты мицелиальных грибов различаются по физикохимическим и каталитическим свойствам, что определяет аспекты примененияпрепаратов протеаз. Кислые протеазы наиболее активны при pH 4,0–4,5,нейтральные – при pH 7,0, щелочные – при pH 7,0–11,0 [74].Кислые протеазы мицелиальных грибов представлены, главным образом,пепсин-подобными аспартатными протеазами [86]. Их молекулярный весварьирует между 35 и 50 кДа. Они проявляют максимальную активность при pH3,0–4,0. Грибные штаммы синтезируют несколько видов аспартатных протеаз[87].ГрибыAspergillusродааспергиллопепсинII,АспергиллопепсинIпродуцируютразличающиеся(ЕС3.4.23.18)понеаспергиллопепсинсубстратнойобладаетIиспецифичности.молокосвертывающейактивностью, гидролизует различные белковые субстраты, широко применяетсядля получения белковых гидролизатов без горечи, вкусовых компонентов наоснове белка, для модификации вкуса в молочном производстве, для обработкимуки в хлебопечении.