Возможное использование УФ-облучения для снижения количества активности уреазы в продуктах переработки сои

Цель исследования. Одной из основных причин низкой продуктивности сельскохозяйственных животных является неполноценное по белку и аминокислотам кормление. Чтобы устранить дефицит кормового белка в животноводстве, производство протеина необходимо увеличить в 1,5 раза. Перспективным направлением в этом плане является применение в кормах полножирной тостированной сои [3].

Первые исследования по применению полножирной сои в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы относятся к 60-м – началу 70-х годов. Все исследователи сходились на том, что в связи с высоким содержанием масла и белка такие семена представляют собой значительный потенциальный резерв кормопроизводства [4].

Уже первые результаты научных опытов свидетельствовали, что полножирная соя, прошедшая надлежащую обработку, может эффективно и прибыльно использоваться на кормовые цели [5].

Соя тостированная полножирная имеет крупчатую структуру, остаточное количество жира после переработки 19,5–21,5 %, протеина от 39–41 %. Протеин в сое тостированной полножирной – полноценный, содержит все незаменимые аминокислоты в оптимальных количествах. Общая питательность в 1 кг сои то-стированной полножирной 1,25–1,35 к. ед. Соя тостированная полножирная является ценным компонентом для всех видов сельскохозяйственных животных, особенно молодняка и сельскохозяйственной птицы [1]. Данные по физико-химическому составу приведены в таблице 1.

Высокую усвояемость питательные вещества приобретают только после разрушения содержащихся в сое антипитательных веществ (соин, уреаза, липоксидаза и др.). Данные ферменты нарушают всасывание белков. Наиболее часто применяют тепловой метод обработки – тостирование. Однако при этом жестко кру-пенистая структура бобов сохраняется и происходит коагуляция белка [2].

Поэтому при оценке кормовых качеств сои, кроме химического состава, коэффициентов переваримости, общей протеиновой, минеральной и витаминной питательности, важно учитывать остаточное количество уреазы.

Уреаза (от греч. ούρον – моча) – гидролитический фермент из группы амидаз; обладает специфическим свойством разлагать мочевину на углекислоту и аммиак:

CO(NH 2 ) 2 + 2H 2 O = H 2 O + CO 2 + 2NH 3 .

Таблица 1

Кормовые единицы на 1 кг	1,25–1,35
Обменная энергия, ккал	390
Влага, %	6
Протеин сырой, %	38–41
Жир сырой, %	18–21
Клетчатка, %	5, 4–6,1
Лизин, %	2,3
Метионин + цистин, %	1,3
Кальций, %	0,42
Фосфор, %	0,63
Натрий, %	0,04
Витамины	D, E, B 1 , B 2 , B 3 , B 4 , B 5 , B 6 , B 12
Уреаза	Не более 0,20

Физико-химический состав сои тостированной полножирной

Уровень уреазы важен при использовании сои в кормах, содержащих мочевину, так как при взаимодействии уреазы с мочевиной кормов образуется аммиак, отравляющий организм животного. В исходных семенах сои доля уреазы может достигать 6% от количества всех белков.

Целью наших исследований явилось определение эффективности использования УФ-облучения соевой муки с разным уровнем активности уреазы.

В механизме фотоинактивации белков ведущая роль принадлежит белковым хроматофорам. Это остатки ароматических (триптофан, тирозин, фенилаланин), гетероциклических (гистидин) и серосодержащих (цистин) аминокислот. Триптофан поглощает УФ-излучение с максимумами при 220 и 280 нм, а флуоресцирует в зависимости от микроокружения в белках при 328–350 нм. Тирозин поглощает УФ-излучение при 222 и 275 нм, а флуоресцирует при 303 нм, фенилаланин при 258 нм и 282 нм соответственно.

Цистин монотонно поглощает излучение в области 200–300 нм и не флуоресцирует. Решающее значение в повреждающем воздействии УФ-излучения играет положение этих аминокислот. Деструкция аминокислотных остатков, входящих в активный центр белка или влияющих на их конформацию, будет в конечном итоге приводить к потере функциональной активности данного белка. Наиболее чувствительными в этом плане являются триптофан и цистин. Поглощенная остатками тирозина, фенилаланина, гистидина и цистина энергия света способна мигрировать к триптофану, вызывая его деструкцию.

В молекуле цистина при поглощении кванта УФ-излучения дисульфидная связь восстанавливается до тиоловых групп цистеина. Разрыв дисульфидных мостиков нарушает конформацию и инактивирует белки.

Экспериментальная часть. Исследования были проведены в условиях химико-токсикологического отдела Краевого государственного казенного учреждения «Краевая ветеринарная лаборатория».

Для эксперимента было взято 4 образца тостированной сои. В исходных образцах определяли содержание уреазы потенциометрическим методом, по ГОСТ 13979.9-69. Затем образцы были подвергнуты УФ-облучению с использованием ртутно-кварцевой лампы ПРК-4 с длиной волны 315–280 нм. Все образцы подвергались облучению в разном временном диапазоне (30 с, 1, 2, 3 мин). После каждого облучения был сделан замер содержания уреазы. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

Номер пробы	Активность изменения уреазы без облучения	Экспозиция УФ-излучения
		30 с	1 мин	2 мин	3 мин
1	Рн 0 =6,80 Рн 1 =7,14 А=0,34	Рн 0 =6,93 Рн 1 =7,22 А=0,29	Рн 0 =6,87 Рн 1 =7,13 А=0,26	Рн 0 =6,85 Рн 1 =7,09 А=0,24	Рн 0 =6,88 Рн 1 =7,11 А=0,23
2	Рн 0 =6,93 Рн 1 =7,80 А=0,87	Рн 0 =6,88 Рн 1 =7,66 А=0,78	Рн 0 =6,89 Рн 1 =7,65 А=0,76	Рн 0 =6,86 Рн 1 =7,59 А=0,73	Рн 0 =6,89 Рн 1 =7,59 А=0,70
3	Рн 0 =6,87 Рн 1 =7,01 А=0,14	Рн 0 =6,92 Рн 1 =7,04 А=0,12	Рн 0 =6,86 Рн 1 =6,96 А=0,10	Рн 0 =6,86 Рн 1 =6,94 А=0,08	Рн 0 =6,87 Рн 1 =6,94 А=0,07
4	Рн 0 =6,92 Рн 1 =7,32 А=0,40	Рн 0 =6,89 Рн 1 =7,25 А=0,36	Рн 0 =6,91 Рн 1 =7,24 А=0,33	Рн 0 =6,87 Рн 1 =7,18 А=0,31	Рн 0 =6,88 Рн 1 =7,16 А=0,28

Примечание: Рн 0 – значение Рн в контрольном измерении; Рн 1 – значение Рн в основном измерении; А – активность уреазы в единицах Рн.

Активность изменения уреазы до и после УФ-облучения

Из таблицы видно, что УФ-облучение прямо пропорционально влияет на содержание уреазы, так, в образце 1 после 3 мин облучения активность уреазы составила 0,23 0 Рн, что в 1,48 раз меньше исходной концентрации (0,340, Рн). Такое же уменьшение наблюдается и в остальных образцах: во 2-м в 1,24 раза, в 3-м в 2 раза, в 4-м в 1,43 раза. Данное уменьшение свидетельствует о том, что УФ-облучение приводит к изменению ферментативной активности тостированной сои и, следовательно, можно предположить, что на – ряду с уменьшением активности уреазы происходит инактивация и конформация белков. Для выявления этого были использованы те же образцы тостированной сои. Исследования на определение массовой доли сырого протеина проводили согласно ГОСТ 13496.4-93. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3

Количество сырого протеина в образцах тостированной сои до и после облучения УФ-лучами

Номер пробы	Массовая доля сырого протеина, %	Массовая доля сырого протеина при облучении в течение 3 мин, %
1	35,67±1,32	35,32±1,31
2	36,70±1,35	36,48±1,34
3	43,94±1,55	43,09±1,52
4	35,47±1,31	35,12±1,30

Представленные результаты свидетельствуют о незначительном изменении массовой доли сырого протеина под воздействием УФ-облучения. Так, содержание сырого протеина в 1 образце до облучения составляло 35, 67 %, а после – 35,32%. Такие же изменения произошли и в остальных образцах, что позволяет сделать вывод о незначительном воздействии УФ-облучения на массовую долю сырого протеина.

Выводы

Анализ результатов проведенных опытов подтверждает, что УФ-облучение способствует:

• 1.    Изменяет ферментативную активность тостированной сои, приводит к уменьшению количества ан-типитательного фермента уреазы.

• 2.    Способствует более быстрому расщеплению белка с последующим его всасыванием за счет уменьшения активности уреазы

• 3.    Практически не нарушает главных свойств тостированной сои - белковой питательности.

• 4.    Обладает эффективным обеззараживающим свойством.

Заключение

Проведенные исследрвания подтверждают, что использование УФ-облучения в производстве тости-рованной сои является перспективным направлением в повышении ее качества, питательности и безопасности, что в свою очередь является необходимым для дальнейшего использования тостированной сои как кормовой добавки.