Исследование влияния селенита натрия на проращивание пшеницы

Существенная роль селена (Se) в регуляции целого ряда функций человеческого организма делает перспективным использование этого элемента в обеспечении здоровья людей. В этой связи в настоящее время большое внимание уделяется обогащению рациона населения этим микроэлементом. Характер метаболизма и степень полезности Se зависят от его химической формы, которая различна в продуктах питания. Наиболее часто Se встречается в форме L - изомера Se - метионина (Se-Met). Высшие животные и человек не способны самостоятельно синтезировать Se-Met который является единственной формой Se, встраиваемой в животные белки.

Известно, что в зерновых культурах более 80 % Se преобразуется в Se-Met и встраивается в белки вместо метионина (Met), поскольку транспортный PHKMet не отличает Met от Se-Met [1].

Поэтому одним из перспективных способов коррекции дефицита Se может быть биотехнологический прием обогащения пшеницы путем проращивания ее с использованием се-ленированной воды.

Материалы и методы исследований

Объектом исследования служила пшеница ГОСТ Р 52554-2006. Пшеница. Технические условия, селенит натрия - ФСП 42-0250-1024-01, вода - Сан ПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

Контроль качества сырья проводили методами, предусмотренными схемой его технологического контроля [2].

Определение селена осуществляли в соответствии с МУК 4.1.033-2004.

Процессы замачивания и проращивания, качественные показатели пророщенной пшеницы контролировали общепринятыми методами.

Протеолитическую активность пророщенной пшеницы определяли по количеству общего растворимого азота, образующегося из не активированной пшеничной муки под действием протеолитических ферментов пророщенной пшеницы. Общий растворимый азот определяли методом Кьельдаля; амилолитическую активность (АС, ед. W-K) - методом Виндиша -Кольбаха. Вытяжкой анализируемого пророщенного зерна осахаривали 2%-ный раствор крахмала при pH 4,3 и образовавшуюся мальтозу определяли йодометрически [3]. Проращивание пшеницы вели при температуре 20-22 0С, концентрация раствора селенита натрия в замочной воде (pH 5.5) составляла - 0,04 %.

Результаты исследований

Проращивание является одним из основных и завершающих процессов в технологии получения свежепроросшего солода, который может использоваться, кроме как по прямому назначению, и на другие цели. В частности, его использование в качестве сырья для производства обогащенных продуктов питания и пищевой добавки представляет научной и практический интерес.

Процессу проращивания предшествует замачивание зерна, который имеет решающее значение для солодоращения. Поэтому изучение факторов, влияющих на процесс замачивания, и определение их оптимальных значений позволит обеспечить эффективную реализацию биотехнологического потенциала зерна и максимальное накопление Se в физиологически доступной форме.

Результаты изучения влияния температуры замачивания на влагосодержание в зерне представлены на рисунке 1.

Из рисунка видно, что с повышением температуры процесс влагопоглощения интенсифицируется. Максимально допустимое содержание влаги в зерне (46-48 %) достигается за 4648 ч при температуре замачивания 22 0С. При двух других температурных режимах 45%-ная влажность зерна достигается при продолжительности замачивания более 80 ч.

Анализ данных, представленных на рисунке 2, показывает, что с увеличением концентрации раствора селенита натрия в замочной воде активность амилолитических и протеолитических ферментов повышается. Однако увеличение содержания соли свыше 0,04 % понижает активность исследуемых ферментов. При концентрации раствора 0,05 % и выше активность ферментов резко понижается.

и Активность амилаз 0 Активность протеаз

Рис. 1. Влияние концентрации селенита натрия на амилолитическую и протеолитическую активность

100 С          180 С         220 С

Рис. 2. Влияние температуры замачивания на влагосодержание зерна

Повышение активности изучаемых ферментных комплексов зерна пшеницы, вероятно, связано с участием селена в диффузии небольшого запаса веществ через щиток к зародышу. Кроме того, не исключается возможность участия селена в гидратации веществ зерна, в результате которого создаются благоприятные условия для процессов гидролиза высокомолекулярных соединений.

При проращивании зерна происходят глубокие изменения морфолого-анатомического и биохимического характера. Эти изменения, прежде всего, связаны с увлажнением зерна и веществами, поступающими в него. Эффективность биохимических процессов определяется накоплением ферментов, главными из которых являются амилолитические, протеолитические и цитолитические [4].

Результаты изучения влияния концентрации раствора селенита натрия и его pH на эффективность проращивания пшеницы представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Влияние pH раствора селенита натрия и продолжительности проращивания пшеницы на амилолитическую активность (АС)

Амилолитическая активность, ед. W-K

pH			Продолжите	льность проращивания, сут
	1	2	3	4	5	6	7
4,0	96,3	98,2	133,7	177,1	196,7	248,9	285,3
4,5	114,5	116,7	149,2	190,8	200,3	280,3	334,9
5,0	145,4	154,1	212,8	285,5	290,2	290,3	363,3
5,5	140,9	164,2	200,1	280,5	288,1	312,1	365,4
6,0	137,7	154,4	205,4	244,3	270,0	360,2	363,1
6,5	141,6	150,2	198,5	2470,4	268,4	349,7	359,3
7,0	140,7	144,8	200,7	238,9	255,3	337,9	343,9
7,5	125,7	138,9	184,9	204,6	241,2	320,8	277,2
8,0	118,8	126,5	140,0	160,7	154,8	180,4	132,6

Данные таблицы 1 показывают, что наибольшее значение амилолитической активности (АС) установлено при pH 5,0-6,0. Эта закономерность сохраняется в течение всего периода проращивания зерна. Высокая степень увеличения АС (на 80,4 ед. W-K) обнаружена на 4й день проращивания зерна при pH 5,5. Дальнейшее увеличение продолжительности проращивания приводит к незначительному повышению АС и на 7-е сутки максимальная величина данного показателя составляет 365.4 ед. W-K. Повышение значений pH от 6,5 до 8,0 ведет к медленному понижению исследуемого показателя. Вероятно, такая динамика изменения АС проращиваемого зерна пшеницы связана с оптимумами pH, при которых амилазный комплекс зерна проявляет высокую активность. Кроме того, процесс проращивания зерна предполагает не только активизацию имеющегося фонда ферментов, а также синтез новых. Образование новых ферментов амилолитического комплекса и их включение в биохимический процесс проращивания непосредственно связаны с метаболизмом белкового компонента. В этой связи важно было изучить изменение протеолитической активности в процессе проращивания зерна пшеницы при различных значениях pH раствора селенита натрия (табл. 2).

Таблица 2.

Влияние pH раствора селенита натрия и продолжительности проращивания пшеницы на протеолитическую активность

Протеолитическая активность, %

pH			Продолжительность проращивания, сут
	1	2	3	4	5	6	7
4,0	0,247	0,369	0,501	0,494	0,508	0,590	0,593
4,5	0,336	0,545	0,557	0,571	0,598	0,609	0,601
5,0	0,380	0,769	0,780	0,808	0,881	0,914	0,916
5,5	0,403	1,024	1,028	1,032	1,044	1,050	1,054
6,0	0,424	1,015	1,017	1,024	1,038	1,041	1,044
6,5	0,420	0,0881	1,003	1,027	1,033	1,039	1,036
7,0	0,384	0,634	0,899	0,901	0,927	0,934	0,943
7,5	0,270	0,505	0,526	0,533	0,534	0,521	0,506
8,0	0,147	0,374	0,389	0,315	0,300	0,289	0,244

Из таблицы 2 видно, что увеличение активности протеазного комплекса зерна наблюдается до pH 6,0 в течение всего периода проращивания. Так, увеличение содержания общего растворимого азота при pH 5,5, при котором достигается максимум исследуемого показателя (на 7-е сутки), составило 0,65 %. Следует отметить, что повышение активности протеаз, по сравнению с амилолитическим комплексом, обнаруживается в более ранний период проращивания. Другой особенностью изменения активности протеаз является их более высокая устойчивость к щелочной среде. Данные эксперимента показывают, что протеолитическая активность при повышении значений pH понижается значительно медленнее. Эта закономерность сохраняется в течение всего периода проращивания. Следует думать, что выше отмеченные различия в динамике изменения активностей амилолитических и протеолитических ферментов связаны с закономерностями биохимических процессов, протекающих в зерне при проращивании. Это, прежде всего, создание фонда аминокислот, необходимых для синтеза новых ферментов. Достаточно высокая устойчивость протеолитических ферментов к щелочной среде, вероятно, связана с широким диапазоном оптимума pH: от 3,8 для кислых протеиназ до 8,6 – для щелочных.

Выводы

• 1.    Доказана возможность обогащения зерна пшеницы селеном путем замачивания его водным раствором селенита натрия.

• 2.    Установлены оптимальные условия проращивания зерна пшеницы с использованием водного раствора селенита натрия: температура – 22 ⁰С; концентрация селенита натрия – 0,04 %; pH 5,5-6,0;