Ферменттік препараттар жне оларды астыты деудегі рлі

Кіріспе

Тақырыпты таңдауды дәйектеу, мақсаты мен міндеттері

Жыл сайын экологияның нашарлауы, адам ағзасынан ауыр және радиоактивті метал-дарды шығару мәселесі бүкіл әлемде өзекті болып табылады. Адамның өндірістік қызметі ауыр зардаптарға әкеледі, яғни планета-ның экологиялық жүйесінің улы заттармен ластануы. Қоршаған ортаны қорғау, аурулардың алдын алу және халықтың денсаулығын нығайту бүкіл әлемдегі өзекті мәселелердің бірі болып табылады. Бұл тұрғыда Қазақстан Республикасы мен отандық ғалымдар үшін ең алдымен экологиялық қолайсыз аймақта тұратын халықтың денсаулығын сақтауға бағытталған міндеттерді шешу басты мәселе болып табылады [1].

Қазіргі уақытта Қазақстан халқы көп немесе аз дәрежеде су, тамақ, өнеркәсіп өнімдері арқылы радионуклидтермен жиі кездеседі десекте болады.

Адам ағзасын өсімдік талшықтарымен қамтамасыз етудегі басты рөл дәнді дақылдарға беріледі. Астықтағы биологиялық маңызды қосылыстар (диеталық талшықтар, дәрумендер, микроэлементтер, ферменттер, ақуыздар) эмбрион мен алейрон қабатының өмірлік тіндерінде бөлінеді. Дәнді ұнтақтаудың дәстүрлі сұлбаларымен олар алынып тасталады және нанның химиялық құрамы астықпен салыстырғанда едәуір төмендейді. Осыған байланысты, индустриалды дамыған елдердің тұрғындары арасында тұтас астық негізінде нанның арнайы сорттарының танымалдығы артып келеді.

Адам ағзасындағы сіңірілмейтін өсімдік талшықтарында целлюлоза, гемицеллюлоза, пентозандар және лигниннен тұратын кешен бар. Балласты заттар адам ағзасының (ішектің, қарынның, өңештің) толқи жиырылуына әсер ету үшін қажет және зат алмасу кезінде энергия шығынын күшейтеді, улы заттарды байланыс- тырады және олардың ағзаға зиянды әсерін азайтады. Алайда, астық нанын өндірудегі жалпы технологиялар дәндегі биологиялық құнды қабықтарды алып тастауды қарастырады, өйткені өрескел қабықтардың болуы жоғары физика-химиялық және органолептика-лық көрсеткіштері бар нан алуды қиындатады.

Тұтас астықтан дайын өнім алу кезінде екі негізгі мәселені бөліп көрсетуге болады: органолептикалық және физика-химиялық қасиеттерін жақсарту және нанның микробио-логиялық қауіпсіздігін арттыру [2].

Қазіргі уақытта астық шикізатындағы ауыр металдар мен радионуклидтерді төменде-ту тәсілдерін әзірлеуге жеткілікті көңіл бөлінбейді. Көптеген зертттеу жұмыстарында ауыр металдардың мөлшерін аздап азайтуға мүмкіндік беретін астықты тазарту және жуу сияқты технологиялық әдістермен ғана үйлеседі.

Осыған байланысты, тағам өнімдеріндегі ауыр металдардың құрамын азайту үшін фер-ментті препараттарды қолдану өте өзекті болып табылады, сонымен қатар ағзаны өсімдік талшықтарымен қамтамасыз етудегі басты рөл астық өнімдеріне, атап айтқанда бидай дәнінде қамтылған барлық биологиялық құнды заттардың құрамына байланысты тағамдық құнды-лығы жоғары, яғни тұтас дәнді нанда кездеседі. Өсімдік шаруашылығының экологиялық қауіпсіз өнімін алу мәселесі ауыл шаруашылығы шикізатын қайта өңдеу мәселесінен ажырамайды. Ауылшаруашылық кәсіпорындарының экономикалық дағдарысы жағдайында агрохимиялық құралдармен агроценоз-дарда ластаушы заттардың жиналуын болдырмау мүмкін емес. Сондықтан ауылшаруашылық шикізатын өңдеушілер шикізат пен тағам өнімдеріндегі ауыр металдардың құрамын төмендетудің балама жолдарын іздеуі керек. Ауыр металдар дәнді дақылдарда біркелкі бөлінбейді және эмбрион мен алейрон қабатының өмірлік тіндерінде басым болады. Өсімдіктердің жасуша қабырғалары метаксил- ді, карбоксилді және экстрацеллюлярлық құрылымның бетін белсендіретін басқа топтардың арқасында металл иондарының бірнеше рет адсорбциясы мен десорбциясына қабілетті. Астықтың басты анатомиялық бөліктерін бөлуге сұрыптық ұнтақтау технологиясын жүргізу адам үшін зиянды заттардың ең аз мөлшері бар тамақ өнімдерін алу міндетін шешетін сияқты. Алайда, сорттық ұнтақтау кезінде ластаушы заттармен бірге дәрумен-дердің көп бөлігі, биогендік минералды элементтер, диеталық талшықтар, маңызды аминқышқылдары, ақуыздар алынады. Тазартылған өнімдерді, соның ішінде дәнді дақылдарды қолдану өркениет аурулары (семіздік, атеросклероз, қант диабеті және басқалары) кеңінен таралғандықтан физиология және тамақтану гигиенасы саласындағы дәрігерлер мен мамандардың алаңдаушылығын арттырады [3].

Астықтан дайын өнім алудағы жалпы технологиялар дәннен биологиялық құнды қабықтарды алып тастау арқылы немесе астық массасын ұсақтаудың қымбат әдістерін қарастырады. Соңғы уақытта биохимиялық өңдеуді қолдану және тұтас дәндерден дайын өнім алуда ферменттік препараттарды қолдану мәселесі зерттеушілердің назарын көбірек аударуда.

Әртүрлі ферменттік препараттар (ФП) бидай дәні кебегінің крахмалды емес поли-сахаридтерін гидролиздейді және олардың сіңімділігін едәуір арттыратыны белгілі [4]. Ферменттер ең алдымен асқазан-ішек жолдары ферменттерінің қызметіне әсер ететін бидай дәні кебегінің алейронды қабатына әсер етеді және алейрон қабаты ақуыздарының сіңімділігін арттырады. Нан пісіруде цитолитикалық әсер көрсететін ферменттерді қолдану сондай-ақ стуктураны жақсартуға және өнімнің көлемді шығымын ұлғайтуға ықпал етеді [5].

Астық өнімдерін өңдеу кезінде көптеген ғалымдардың ферменттік препараттарды қолдану арқылы астық және астық шикізаттарының қауіпсіздігін арттыру бойынша жұмыстарын көруге болады: Хмелева Е. В., Римарева Л. В., Серба Е. М., Соколова Е. Н., Борщева Ю. А., Игнатов Н. И., Корячкина С. Я., Кузнецова Е. А., Гуляева Е. В., Мишустин Е. Н., Поландова Р. Д., Полякова С. П., Атаев А. А., Солмонова Л. С. О. М. Пригарина.

Сондай-ақ, келесідей ғалымдарда: Антонов В.М., Козубаева Л.А., Корячкина С. Я., Кузьминский Р. В., Лабутина Н. В., Поландова Р. Д., Романов а. с., Росляков Ю. Ф.,

Санина Т. В., Черных в. Я., Щербатенко В. В. және басқалардың зерттеулері дәнді нан-тоқаш өнімдерін өндіру мәселесінің жекелеген аспектілерін шешуге елеулі үлес қосты.

Б.У. Байходжаеваның, A.C. Гинсбургтің, Г.А.Егоровтың, Е.Д. Казаковтың, Н.П. Козминаның, Ю.Н. Кондратьевтің, В.П. Малинаның, Л.И. Мачихинаның, Л.А. Трисвятскийдің, Н.В. Цугленканың, Г. Цыбикованың, Т.Б. Цыганованың, Г.Г. Юсупованың және басқалардың жұмыстары астық пен астық өнімдердің қауіпсіздігін арттыруға ықпал ететін жаңа технологияларды әзірлеуге арналған.

Мұндай ғылыми жұмыстарға шолу жасау тұтас дәннен жасалған астық өнімдеріндегі ауыр металдардың құрамын азайту әдістеріне көп көңіл бөлінетіндігін көрсетеді.

Зерттеу материалдары мен әдістері

Ғылыми зерттеулерде келтірілген мәліметтерге сүйене отырып ферменттік препараттарының түрлері қарастырылды және астықты өңдеуде өнімдерінің қауіпсіздігін арттыру үшін астық шикізатындағы ауыр металдардың құрамын төмендету мақсатында Целлалюкс ферменттік препараты пайдаланылды.

Астықты ылғалдандыру барысында Целлалюкс ферментті препаратын пайдаланылып, астық шикізатындағы ауыр металдардың құрамын төмендету атомдық – абсорбциялық әдіс арқылы жүргізілді.

Атомдық – абсорбциялық әдіс – құрғақ немесе сулы күлдендіру тәсілімен өнімді минерализациялау және жалын атом абсорб-циясы әдісімен минерализат ерітіндісіндегі элемент концентрациясын анықтау арқылы жүзеге асады.

Нәтижелері және оларды талқылау

Бұл жұмысты жүзеге асыру үшін экстрацеллюлярлы адсорбенттерді жою үшін қолданылатын целлюлоза негізіндегі биоката-лизаторларды қолданылған сияқты биотехно-логиялық әдістерді қолдану перспективті болып табылады. Біріншіден, бұл целлюлоза фибриллаларының жергілікті құрылымының өзгеруін және жойылуын катализдейтін фер-менттер, целлюлоза микрофибриллаларын жасуша қабырғасының матрицасымен байланысудан босатады. Фитиннің ыдырауын катализдейтін ферменттер, сондай-ақ гемицеллюлоза мен пектинді бұзатын ферменттер болып табылады [6].

Хмелева Е. В., Кузнецова Е. А., Корячкина С. Я. сияқты ғалымдардың ғылыми жұмыстарына шолу жасалынды. Бұл жұмыстарда бидай, қара бидай және тритикале дәндерінің жеміс-жидек және тұқымдық қабықтарының құрылымын өзгерту үшін ауыр металдардың құрамын төмендету мақсатында целлюлолитикалық әсер ететін, яғни құрамында ксиланаза ферменті бар NovoNordisk фирмасының Pentopan 500 BG және FungamylSuper AX ферментті препараттары, құрамына ксиланаза және α-амилаза, Penicillium-canescens, яғни фитаза негізіндегі penicillium-canescens ферментті препараттары және құрамына гемицеллюлаза ферменттерінің жиынтығы кіретін Quest фирмасының Biobake-721 және құрамында целлюлаза, β-глюканаза, ксиланазу ферменттер кешені бар Целловиридин Г20х ферменттік препараттары қолданылды. Ферменттік препараттар астықты тазарту (ылғалдандыру) сатысында қолданылған [7].

Атап айтқанда, Е.В. Хмелевтің «Разработка способов повышения безопасности хлеба из целого зерна пшеницы» жұмысында pentopan 500 BG, Fungamyl Super AX, Biobake-721 және Целловиридин Г20х ферменттік препараттар түрін қолдану кезінде астықтағы ауыр металдар мен радионуклидтер мөлшерінің төмендеуін көруге болады.

Е.В. Хмелеваның жұмысының нәтижелеріне шолу жасай отырып, барлық қолданылатын ферменттік препараттардың ішіндегі ең тиімдісі Целловиридин препараты екенін көруге болады. Осы препараттың қатысуымен астықты ылғалдандырған кезде ауыр металдар құрамының төмендегенін байқауға болады, яғни өңделмеген астықпен салыстырғанда: қорғасын – 36,7%, никель – 47,6%, мырыш – 25,3%, мыс – 18,0%, цезий 137 – 9,2%, стронций 90 – 10,9%. Ферменттердің кешенді жиынтығы бар бұл препараттың тиімділігі дәннің жеміс және тұқым қабықтары құрылымының неғұрлым терең бұзылуымен түсіндіріледі, соның нәтижесінде целлюлаза микрофибрил-лалары ауыр металдар мен радионуклидтердің сыртқа шығуына және олардың сұйық фазаға минрациясына ықпал ете отырып, жасуша қабырғасының матриксімен байланыстан босатылған [8,9,10].

Е.А. Кузнецованың «Применение комплексного ферментного препарата на основе фитазы при подготовке зерна пшеницы и ржи для производства зернового хлеба» ғылыми жұмысының нәтижесінде фитаза негізіндегі Penicillium canescens ферменттік препаратының өнімнің биологиялық құндылығын арттыру және бидай дәндері мен қара бидайдан алынған нанның сапасының физика-химиялық және органолептикалық көрсеткіштерін жақсарту үшін қолданылатындығы көрсетілген.

Penicillium canescens ферменттік препаратының оңтайлы мөлшерін таңдалынған кезде (тиісті бидай дәнінің массасынан 0,09 және 0,15% - ды құрады) ферменттік препарат кешенінің синергиялық әсері нәтижесінде, астық қабықшасының жасушалық қабырғаларының крахмалды емес полисахаридтерінің толық ыдырай отырып, құлау санының көрсеткіші төмендейді. Фитаз негізіндегі ферменттік препараттар көмірсулардың амилаза кешенінің сапалық сипаттамаларына және нанның құрылымдық-механикалық қасиеттеріне әсер етіп, сақтау мерзімін ұзартуға ықпал ететіні ерекше көрсетілген [11].

Келесі С.Я. Корячкиннің «Применение ферментных препаратов цитолитического действия при производстве хлеба из целого зерна» ғылыми жұмысына тоқтала кететін болсақ, pentopan 500 BG, Fungamyl Super Ax, Целловиридин және Гемицеллюлаз ферменттік препараттар таңдалынғанын көреміз. Мұндай ферменттік препараттар ылғалдандыру кезінде астықтың газ түзілу қабілетіне оң әсер ететіні және Целловиридинді енгізу кезінде астық массасының газ түзілу қабілетінің едәуір артуы оның ферменттік құрамымен түсіндіріледі.

Осылайша, ферменттік препараттар астықты ылғалдандыру кезінде целлюлозалық әсер етудің астық массасының құрылымдық-механикалық қасиеттеріне және астық массасының физика-химиялық көрсеткіштеріне оң әсері анықталған [12].

Жоғарыда көрсетілген ғылыми зерттеу жұмыстарына шолу жасай отырып ферментті препараттарын астықты ылғалдандыруда қолданылғанда ең тиімді әсер көрсеткен Целловиридин Г20х препараты байқалды. Себебі, су мен температураның әсерінен ферменттік препараттың қатысуымен шоғырлардың жеке талшықтарға бөлінуі жүретінін көрсетті. Экстрацеллюлярлық құрылымда көптеген бойлық үзілістер байқалады, кейбір талшықтар бүгіліп, пайда болған шашақтармен толып кетуі мүмкін, көрші талшықтардың жойылған сыртқы қабаттарынан астық қабықтарының целлюлоза компоненттерінің көлденең тігістері гидролиздейтін факторлардың әсерінен айтарлықтай өзгерістерге ұшырады, сондықтан осы иондар адсорбция-ланған құрылымы десорбцияға ұшырауы мүмкін [13, 14].

Біз жүргізген зерттеулерде дәл осындай [13, 15] целлюлитті әсер көрсететін Целлолюкс ферментті препараты таңдалынып, астықты ылғалдандыруда енгізу астық дәніндегі ауыр металлдар құрамының төмендеуіне әкелді. Демек, Целловиридин және Целлолюкс фермент препараттарының қабық құрылымдарының макерациясы және солюбилизация процестері дәндер крахмалды емес полисахаридтердің молекулаларымен байланысқан ауыр металлдар иондарының десорбциясымен бірге жүреді. Нәтижесінде ауыр металлдар иондарының концентрациясының тепе-теңдігі сұйық фазаға ауысып, сыртқа шығарылуымен түсіндіріледі.

Целлолюкс – құрамында целлюлаза, β-глюканаза, ксиланаза ферменттік кешені бар препарат болып табылады. Бидай дәнін Целлолюкс ферментті препаратымен ылғалдан-дыру кезінде, бидай дәнінің сыртқы қабығынан ауыр металдарды бөліп шығарады. Сондай-ақ, ферменттік препарат құрамындағы ксиланаза әсерінен, целлюлозаның қорғаныс қабатындағы – ксилан гидролизденеді және целлюлоза ферментіне тез жеткізіліп, β-глюканазаға әсер етуші целлюлозаны көмірсуларға ыдыратады. Нәтижесінде моносахаридтер мен дисахарид-тердің жинақталуы жүреді, олар ашытқыға қосымша қорек ретінде қосымша болады, бұл алкогольді ашыту процесін күшейтеді және газдың пайда болуына әкеледі. Астықтан жасалған нан өнімдерінің микробиологиялық қауіпсіздігін арттыру және антиоксидант-тармен байыту үшін целлюлозалық әсер көрсететін ферментті препараттарын өсімдік шикізаттарымен бірге астықты ылғалдан-дыруда оңтайлы әсер көрсетеді, сонымен қатар астық қабықтарын жұмсартуға көмектеседі.

Зерттеу барысында Целлолюкс фермент-ті препаратының тиімді мөлшері таңдалынды, яғни астықты ылғалдандыру кезеңінде астық масссасынан 0,05% мөлшері құрады. Астықты ылғалдандыру 23°С (бөлме температурасында) температурасында жүргізілді. Целлолюкс ферментті препаратымен астықты ылғалдан-дыру 6, 12, 18, 24 уақыт аралығында жүргізіле отырып, осы препараттың қатысуымен астықты суландыру кезінде: кадмий және қорғасын құрамының төмендеуі байқалады (Кесте 1).

Кесте 1 – Астықты ылғалдандыруда Целлолюкс ферменттік препаратының бидайдағы ауыр металдардың таралу дәрежесіне әсері

№	Атауы	Кадмий мг\кг
		бақылау	6 с	12 с	18 с	24 с
1	Целлолюкс ферменттік препараты	3,36 ± 0,01	3,34 ± 0,01	2,38  ± 0,01	2,38 ± 0,01	1,97 ± 0,01
		Свинец мг\кг
		бақылау	6 с	12 с	18 с	24 с
		3,36 ± 0,01	3,26 ± 0,01	2,89 ± 0,02	2,36 ± 0,01	2,15 ± 0,01

Алынған нәтижелерден Целлолюкс ферментті препаратын уақыт аралығы бойынша астықты суландыруда қолданылғанда, астық шикізатындағы ауыр металдардың (кадмий, қорғасын) таралу дәрежесіне әсер еткенін көруге болады.

Яғни, бақылаумен салыстырғанда 6 сағатта кадмий және қорғасын мөлшері айтарлықтай өзгеріс болмады, ал 12, 18 сағатта кадмий және қорғасын мөлшері 2 есеге және 24 сағатта – 4,5 есеге төмендегенін көруге болады.

Осылайша, астықты Целлолюкс фер-менттік препараттармен ылғалдандыру кезінде астық шикізатындағы ауыр металдар құрамының төмендеуі байқалды. Сонымен қатар, тұтас астықтан жасалған нанның жоғары сапасын технологиялық тұрғысынан қамтамасыз етуде, яғни бидайдың жұмсақ болуы үшін де ферменттік препараттар қолданылады.

Қорытынды

Әдеби деректерге жүргізілген талдау мыналарды анықтауға мүмкіндік берді. Ферменттік препараттарының NovoNordisk фирмасының Pentopan 500 BG және FungamylSuper AX, Penicilliumcanescens, Quest фирмасының Biobake-721 және құрамында целлюлаза, β-глюканаза, ксиланазу ферменттер кешені бар Целловиридин Г20х түрлеріне тоқталып және астықты өңдеуде өнімдерінің қауіпсіздігін арттыру үшін астық шикізатын-дағы ауыр металдардың құрамын төмендету мақсатында ферменттік препараты қолдану қарастырылды.

Осы зерттеу барысында байқағаны-мыздай ферменттік препараттарын астық шикізатында ауыр металдар құрамын төмен-дету мақсатында қолданылып ғана қоймай, алдағы уақытта, бидай нанының сапасының физика-химиялық және органолептикалық көрсеткіштерін жақсарту және биологиялық құндылығын арттыру мақсатында Целлоюкс ферменттік препаратын дайын өнім алуда қолданылу жоспарлануда.

ПАЙДАНАЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

• 1.    Алибаева Б.Н., Омарова А.С., Цицурин В.И., Есдаулет Б.К., Адамбекова М.Р., Сералин Е.Б. Содержание тяжелых металлов в организме как индикатор экологической нагрузки мест проживания и возможности эффективной коррекции здоровья населения современного мегаполиса на примере г. Алматы //Международный журнал экспериментального образования: Издательский Дом "Академия Естествознания" (Пенза) ISSN: 1996-3947.-2015.-№2.- С.70-75.

• 2.    Корячкина С.Я., Некоторые аспекты совершенствования технологии хлеба из целого зерна, г. Орел, Россия // Известия вузов. Пищевая технология//-2015.-№4.- С.56-59.

• 3.    Кузнецова Е.А., Способы снижения микробиологической обсеменности зерна при производстве зернового хлеба // Известия вузов. Пищевая технология//-2003.-№4.-С.30-31.

• 4.    Соломонова Л.С. Цитолитические ферменты в пищевой промышленности.-М: Легкая и пищевая промышленность, 1982-208с.

• 5.    Межяленс А., Блинковене Н, Влияние режимов экстракции на качественные показатели пищевых волокон //Тез. докл. междунар. конферен. молодых ученых «Химия и биотехнология пищевых веществ. Экологическая безопасность технологии на основе возобновляемых природных ресурсов», 26-28 сент., 2000 г. –М., 2000. –С.102-103.

• 6.    Теличенко М.М., Остроумов С.А. Введение в проблемы биотехнологической экологии. -М.: Наука, 1990. 288 с.

• 7.    Досон Р., Эллиот Д., Элиот У., Джонс К. Справочник биохимика. - М.: Мир, 1991.544с.

• 8.    Хмелева Е.В. Разработка способов повышения безопасности хлеба из целого зерна пшеницы .: Дис.кан.тех.наук. – Орел, 2004. 421 с.

• 9.    Малина В.П. Микроэлементы в сельскохозяйственном сырье и пищевых продуктах (технологические и товароведные аспекты: дис. докт. тех.наук. - СПб, 1991. 346 с.

• 10.    Столяров Г.В. Создание безопасных условий производства продовольствия на территориях, загрязненных радионуклидами. //Хранение и переработка сельхозсырья. -2004, №1.- С.35-36.

• 11.    Кузнецова Е.А., Синицын А.П., Корячкина С.Я., Пригарина О.М. Применение комплексного ферментного препарата на основе фитазы при подготовке зерна пшеницы и ржи для

  производства зернового хлеба// Известия вузов. Пищевая технология-2006.-№5.-С.23-24.

• 12.    Корячкина С.Я., Кузнецова Е.А. Применение ферментных препаратов цитолитического действия при производстве хлеба из целого зерна. // Известия вузов. Пищевая технология-2003.-№2-3.-С.43-46.

• 13.    Кузнецова Е.А., Мотылева С.М. Снижение содержания свинца в зерне пшеницы при производстве зернового хлеба с использованием ферментативного гидролиза. // Известия вузов. Пищевая технология/ - 2007.- №1- С.28-30.

• 14.    Набиева Ж.С., Курманбаева И.Н., Шукешева С.Е., Жайырбаева М.Б. Способы повышения микробиологической безопасности сырья и готовых изделий из цельных зерен. /Международная научно-практическая конференция «Зерновая отрасль: Состояние и перспективы развития». Алматы технологиялық университеті 28 февраля 2020 года.С.18-26.

• 15.    Williams P. Consumer Understanding and Use of Health Claims for Foods. Nutr. Rev. 2005, 63, 256–264.           [CrossRef]           [PubMed].