Диссертация (1151640), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Обзор литературы1.1.Белковые гидролизаты и их получениеТот факт, что белковый гидролиз – неотъемлемая часть круговоротаорганической жизни в природе, не вызывает никаких сомнений. Подпроцессом гидролиза подразумевают деструкцию белков, вследствиекоторого происходит разрушение пептидных связей молекулы (Жоли М.,1968). Процесс идёт с присоединением воды и образованием азотистыхсоединений. В зависимости от способа расщепления выделяют полный ичастичный гидролиз.
Полный гидролиз белков – сложный химическийпроцесс, подразумевающий совместную работу нескольких ферментов.Частичный может осуществляться как ферментами, так и кислотами, иоснованиями в мягких условиях. Первые гидролизаты удалось выделитьлишь в конце 19 – начале 20 века. Они использовались для бактериальныхпитательных сред, а также для парентерального питания человека иживотных (Калмыков Л.Е., 1956). В 40-50 годах 20 века проводилисьмногочисленные исследования, направленные на получение непищевогосырья и малозатратных методов гидролиза. В 70-90 годах 20 века особоевнимание стало уделяться среде, окружающей человека. А именно проблемеутилизации органических отходов.
Проблема свалок мусора, загрязнениевоздуха, вод и почвы встала достаточно остро. Старые методы не толькобыли дорогостоящими, но и наносили ощутимый вред биосфере. В ответ наэто появился целый ряд научных работ, связанных с использованиемпроцесса гидролиза при переработке органических отходов различныхпроизводств. (Скичко Н.Д., 1974, Смирнова Г.А., 1991, Телишевская Л.Я.,1986, Цмокалюк М.Т., 1979, Черников М.П., 1975).Существуеттриосновныхспособахимический, ферментативный и смешанный.получениягидролизатов:9Таблица 1 – Способы получения белковых гидролизатов и их особенностиСпособ полученияРеагентыОсобенностиХимическийЩелочи, кислотыХарактеризуетсязначительнойпотерей аминного азотаФерментативныйПротеолитическиеферменты,Сохраняютсяпрактическиферменты аминокислоты,втомвсечислеимикробного происхождения дефицитные (триптофан, лизин)СмешанныйФерменты грибов, кислотыИспользуютпреимуществахимическогоспособов.иферментативногоСырьеферментативномузатемподвергаютрасщеплению,обрабатываютасолянойкислотой.Необходимостьвсмешанномспособеполучениягидролизатоввозникла вследствие несовершенства первых двух.Таблица 2 – Преимущества и недостатки химического и ферментативногоспособов получения белковых гидролизатов (Lalasidis G, 1978).Способ полученияПреимуществаХимическийИспользуетсявсе сырьеНедостаткипрактически Необходимоспециальноеоборудование.
Образованиебольшогоколичестваповаренной соли в процессенейтрализации.ФерментативныйОтносительнаяпроцессапростота Белокрасщепляетсядоаминокислот не полностьюТем не менее, каждый из вышеперечисленных способов способствуетпереходу белка в легкоусвояемые для живых организмов форму аминокислоты и пептиды.10Метод химического гидролиза используется в двух случаях.
Первое,когда необходимо полное разложение белкового субстрата. Второе, когдатребуетсяточечныйразрывпептидныхсвязей.Локализированноерасщепление по конкретным пептидным связям необходимо для выявленияпервичной структуры белка (Баженов А.А., 1997). Например, расщеплениепептидных связей по остаткам метионина бромцианом или иодацететамидом;по связям триптофана - М-бромсукцинимидом, методы расщеплениядисульфидных связей(Телишевская Л.Я., 2000).Химический метод может быть подразделен на кислотный и щелочной.При этом первый является наиболее распространенным в химическомпроизводстве.Как уже упоминалось ранее, кислотный гидролиз является наиболеевыгодным методом переработки белкового сырья с целью получениеаминокислот и БАД, в связи с чем уже длительное время применяется впищевой, биотехнологической, ветеринарной и других видах производства(Скичко Н.Д., 1974).Реакция характеризуется достаточно высокой температурой (кислотнотермический гидролиз).
Это связано с тем, что с течением временипрактически всё белковое сырье будет разрушено до аминокислот.Концентрацию кислот, температуру и время реакции снижают для гидролизабелкового сырья в практических целях. Для ускорения протекания такихреакций увеличивают значения давления. Таким образом, изменяя параметрыгидролиза, можно получить гидролизаты отличные друг от друга по глубинерасщепления конечного продукта.Следует отметить, что в большинстве рассмотренных источниковлитературыпревалируетиспользованиенеорганическихкислотдлягидролиза сырья. На практике обычно используются серная или солянаякислота (Максимюк Н.Н., 2010, Неклюдов А.Д., 2000, Филатов А.Н., 1968)причем, исходя из свойств получаемого гидролизата (солянокислый),11последняя наиболее часто (Кулеш Е.Л., 1994).При солянокислом гидролизе нейтрализация происходит содой илинатриевой солью до значения рН в интервале от 4,8 до 6,0, после этогоаминокислоты переходят в усвояемую форму.
Вкус гидролизата в большейстепени определяется натриевыми солями аминокислот, в особенностиглутаматом натрия.Использованиежесернойкислотыподразумеваетподсобойнейтрализацию полученного сырья посредством гидроксида кальция илинатриевой щелочи. Продуктом реакции будут сернокислые соли схарактерным горьким вкусом. Это одна из причин, почему применениесерной кислоты в отличие от соляной кислоты нежелательно в пищевойпромышленности (Зимина Л.С., 1999).В 50-е гг.
особую популярность получил метод кислотного гидролизапо Бабичу М.А. (1950). В основу своей методики он положил работыСадикова и Зелинского, связанные с белковым гидролизом малымиконцентрациями кислот в условиях повышенного давления. К сильнымкислотам относились соляная и серная, к слабым – молочная, уксусная ищавелевая. В результате данных исследований удалось выработать методику,позволяющую в значительной мере снизить концентрацию кислоты,применяемой в процессе гидролиза.Кислотный гидролиз активно применяет в качестве первой ступенирасщепления кератин- или коллаген- содержащих белков, которые плохорастворимы в воде и не поддаются ферментативному гидролизу.
Самферментативный гидролиз может быть использован только после частичногоили полного перехода белков в растворимое состояние. В редких случаяхбелковоесырьепроходитпредобработкунекислотами,анизкоконцентрированными щелочами или аммиаком (Lalasidis G., 1978,Mahmoud M.I., 1992).Положительной стороной применения гидролиза посредством кислотявляется исключение бактериальной контаминации, которой может иметь12место в течение процесса. Таким образом, гидролизат может храниться безнейтрализации достаточно длительное время. Кроме того, кислотныйгидролиз позволяет получить глубокие гидролизаты в короткие сроки(Телишевская Л.Я., 2000).Недостатком данного вида гидролиза является рацемизация некоторыхаминокислот, полному разрушению подвергается триптофан, а частичномуметионин и цистин.Так как описывалось выше, процесс нейтрализации сопровождаетсяобразованием большого количества солей.
Так при сернокислом гидролиземы получаем сульфаты, при солянокислом – хлориды. Количество солейнапрямую зависит от концентрации кислоты. Чем сильнее кислота, тембольше мы получаем соли на выходе. Токсичность повышает и тот факт, чтотакие гидролизаты содержат в себе немалое количество золы.Существуетрядспособов,позволяющихснизитьвысокуюконцентрацию сульфидов. Одним из таковых является метод частичногоосаждения. Однако, сульфиды вследствие своей низкой растворимости неуходят полностью. Таким образом, переработанное сырье в любом случае всёещё будет представлять угрозу живому организму.
Другими словамикислотным гидролизатам необходима дополнительная очистка. Например,посредством хроматографии.Высокая химическая агрессивность среды при кислотном гидролизеприводит к быстрому износу оборудования. Для проведения реакциинеобходимо специализированное оборудование: реакторы из фарфора,нержавеющей стали, титана, фторопластовые реакторы, стеклянные ёмкостии ёмкости с эмалированным покрытием. Однако и подобное оборудование непослужит долго.
При длительном использовании ржавеют крепёжныематериалы, сварка, детали, трубы, а эмаль стирается. Вследствие этогодостаточно трудно избежать попадания механических примесей и тяжёлыхметаллов в реакционную смесь.Применение щелочного гидролиза характерно для депротеинизации13сырья.
Примером такого производства может послужить переработкапанцирьсодержащих отходов разделки креветок, антарктического криля,крабов и других для последующего получения хитина. Также как икислотный гидролиз с использованием серной кислоты, щелочной гидролизне нашел своего применения в пищевой промышленности. Это вызвано тем,что в процессе реакции имеет место рацемизация аминокислот и пептидов вщелочных растворах с высоким значением рН под действием щелочи(Крылов В.Б., 1985, Таранич А.В., 1985, Богатков С.В., 1982, Максимюк Н.Н.,2010). Кроме того, белковое сырьё с большим содержанием жира в процессегидролиза подвергается омылению, таким образом, конечный продуктприобретает специфический запах и неприятный вкус.При взаимодействии сырья со щелочью практически полностьюразрушаются такие аминокислоты как аргинин, цистин, цистеин.
В тожевремяреакциябудетхарактеризоватьсяобразованиемлизиналанина,который, по мнению некоторых экспертов, является канцерогеном.Тем не менее, щелочной гидролиз нашел свое применение в рядетехнологий в качестве самостоятельного процесса, а также является частьюсмешанного. В некоторых случаях данный метод применяется на начальнойстадии обработки сырья. Примером использования щелочного гидролизаявляется расщепление казеина, как часть смешанного гидролиза приобогащении триптофаном кислотного гидролизата.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
