Конверсия полимеров зерна пшеницы и кукурузы под влиянием фитолитических и протеолитических ферментов

В состав зерна, помимо крахмала, гемицеллюлоз и белка, входят фитиновая кислота и ее соли. Показано, что фитазы способствуют высвобождению фосфора, улучшению переваримости питательных веществ кормов, повышению мясной продуктивности животных и птицы. В то же время мало изучено каталитическое действие фитаз и протеаз на степень деструкции полисахаридов и белковых полимеров зернового сырья, высвобождение катионов и анионов, особенно при приготовлении зернового сусла в производстве спирта. В представленной работе мы впервые показали, что в результате фитолитического действия в зерновом сусле происходит не только высвобождение фосфатов и катионов металлов, но и увеличение концентрации анионов органических солей. Совместное действие фитолитических и протеолитических ферментов на полимеры зернового сырья повышает степень их каталитической деструкции с образованием растворимых форм углеводов, азотистых веществ, катионов и анионов, способствует получению обогащенного зернового сусла с хорошими реологическими свойствами. Целью работы была оценка эффективности влияния ферментных препаратов фитолитического и протеолитического действия на конверсию высокомолекулярных полимеров пшеничного и кукурузного сырья в процессе приготовления зернового сусла. Объектами исследования служили зерно пшеницы ( Triticum sp.) и кукурузы ( Zea mays ). Зерновое сусло готовили в колбах Эрленмейера, содержащих 50 г зерновой муки и 150 см3 воды и помещенных в водяную баню. На стадии приготовления зернового замеса для декстринизации крахмала применяли термостабильную a-амилазу из расчета 0,6 ед. АС/г крахмала. Для получения зернового сусла осахаривание крахмала и гидролиз некрахмальных полисахаридов в контроле осуществляли ферментными препаратами - источниками глюкоамилазы (9,0 ед. ГлС/г крахмала) и ксиланазы (0,15 ед. КС/г сырья). В опытных вариантах вводили ферментный препарат, содержащий фитазу (от 1,0 до 2,5 ед. ФС/г сырья), а также ФП протеолитического действия (0,1 ед. ПС/г сырья). Состав основных полимеров зернового сырья, концентрацию зернового сусла, содержание редуцирующих углеводов (РВ) определяли согласно инструкции технохимического контроля спиртового производства, концентрацию аминного азота (NH2+) - методом, основанным на способности аминокислот образовывать растворимые медные соединения с суспензией фосфорнокислой меди. Динамическую вязкость зернового сусла оценивали посредством вибрационной вискозиметрии. Изучение ионного состава зернового замеса и сусла проводили, используя систему капиллярного электрофореза серии PrinCE-560 («PrinCE Technologies B.V.», Нидерланды), оснащенную кондуктометрическим детектором. Установлено, что использование фитолитических ферментов способствовало снижению вязкости пшеничного и кукурузного сусла более чем на 20 %, увеличению количества редуцирующих углеводов - на 9,5-11,3 %, повышению количества высвобождаемых ионов - в 2,1-2,4 раза. Содержание аминного азота в сусле существенно не изменялось. Показано, что в результате фитолитического действия повышалась концентрация анионов органических солей, таких как оксалаты, малаты, цитраты и сукцинаты в пшеничном сусле и оксалаты, малаты, цитраты и лактаты в кукурузном сусле. Выявлено более существенное влияние фитазы при подготовке сусла из кукурузы: концентрация фосфатов в питательной среде увеличилась в 3,9 раза (в пшеничном сусле - в 1,6 раза), ионов калия и магния - на 12 и 22 % по сравнению с аналогичными показателями в контроле. Подобрана оптимальная дозировка фитазы (1,5 ед/г сырья), обеспечивающая максимальное высвобождение ионов, идентифицированных методом капиллярного электрофореза, и эффективную конверсию полисахаридов, белковых и фитиновых веществ зерна. Биокаталитическая обработка зерна комплексом ферментов, который наряду с амилазами и ксиланазой включал фитазу и протеазы, способствовала повышению в пшеничном и кукурузном сусле концентрации редуцирующих углеводов на 16,8 и 18,8 %, аминного азота - в 1,7 и 1,9 раза, снижению вязкости - на 41,7 и 44,7 %.