Отруби из композитной зерносмеси как объект глубокой переработки. Часть 2. Углеводно-амилазный и липидный комплексы

Поликомпонентные отруби, полученные при совместном размоле зерносмеси из зерновых (пшеница), бобовых (чечевица) и масличных (лен) культур, следует рассматривать как ценное вторичное сырье, использование которого для глубокой переработки позволит получать различные пищевые и кормовые ингредиенты. Оценка углеводно-амилазного и липидного комплексов трех вариантов поликомпонентных отрубей показала, что соотношение амилозы и амилопектина в крахмале трехкомпонентных отрубей практически одинаково, однако в чечевично-льняных отрубях доля амилозы в 1,6 раза выше, чем в первых двух вариантах. Удельная активность амилаз трехкомпонентных отрубей примерно в 2 раза выше, чем в чечевично-льняных отрубях. Кроме того, последние характеризуются более высоким содержанием восстанавливающих сахаров и клетчатки. Молекулярная масса амилаз, выделенных из трехкомпонентных отрубей, по данным гель-хроматографии составила: α-амилаза — 40 000 Да; β-амилаза — 60 000 Да. Установлено, что добавление семян льна в помольную смесь значительно увеличивает содержание жира в отрубях 6,4; 6,0 и 12,9%. Жирнокислотный состав исследуемых отрубей характеризуется преобладанием ненасыщенных жирных кислот. При этом соотношение эссенциальных кислот — линолевой кислоты (ɷ-6) к α-линоленовой кислоте (ɷ-3) в пользу наиболее дефицитной α-линоленовой кислоты — было характерно для чечевично-льняных отрубей и составило 1:4,2. Активность щелочных липаз, проявляющих свое действие при рН 8,0 (преимущественно зерновые липазы), и кислых липаз (преимущественно липазы масличных культур) с оптимумом действия при рН 4,7 в образцах трехкомпонентных отрубей примерно одинаковая, а чечевично-льняные отруби характеризуются высокой удельной активностью кислой липазы, которая примерно в 4,2 раза превосходит активность кислых липаз трехкомпонентных отрубей. Полученные данные, наряду с данными по особенностям белково-протеиназного комплекса исследуемых видов отрубей, будут использованы при разработке способов ферментативной модификации (глубокая переработка) и при получении компонентов для создания новых пищевых продуктов с повышенной пищевой и биологической ценностью.

1. Дегтярев, В. А. Перспективы развития глубокой переработки зерна. (2020). Достижения науки и техники АПК, 34(11), 98–103. https://doi.org/10.24411/0235–2451–2020–11115

2. Poutanen, K. S., Kårlund, A. O., Gómez-Gallego, C., Johansson, D. P., Scheers, N. M., Marklinder, I. M. et al. (2022). Grains — a major source of sustainable protein for health. Nutrition Reviews, 80(6), 1648–1663. https://doi.org/10.1093/nutrit/nuab084

3. Jones, J. M., García, C. G., Braun, H. J. (2020). Perspective: Whole and refined grains and health — evidence supporting “make half your grains whole”. Advances in Nutrition, 11(3), 492–506. https://doi.org/10.1093/advances/nmz114

4. Мистенева, С. Ю. (2022). Продукты переработки цельного зерна и перспективы их использования при производстве мучных кондитерских изделий. Пищевые системы, 5(3), 249–260. https://doi.org/10.21323/2618–9771–2022–5–3–249–260

5. Погорелова, Н. А., Гаврилова, Н. Б., Рогачев, Е. А., Щетинина, Е. М. (2020). Определение эффективности способов конверсии пшеничных отрубей для использования их в технологии продуктов питания. Хранение и переработка сельхозсырья, 1, 48–57. https://doi.org/10.36107/spfp.2020.228

6. Сидак, М. В. (2022). Развитие глубокой переработки зерна в России: от простого крахмала к продуктам с высокой добавленной стоимостью. Хлебопродукты, 2, 18–23.

7. Никифорова, Т. А., Хон, И. А., Леонова, С. А., Вебер, А. Л., Краус, С. В. (2020). Рациональное использование побочных продуктов мукомольного и крупяного производства. Хлебопродукты, 11, 30–32. https://doi.org/10.32462/0235–2508–2020–29–10–30–32

8. Пырьева, Е. А., Сафронова, А. И. (2019). Роль и место пищевых волокон в структуре питания населения. Вопросы питания, 88(6), 5–11. https://doi.org/10.24411/0042–8833–2019–10059

9. Gunenc, A., Alswiti, C., Hosseinian, F. (2017). Wheat bran dietary fiber: promising source of prebiotics with antioxidant potential. Journal of Food Research, 6(2), 1–10. http://doi.org/10.5539/jfr.v6n2p1

10. Barbosa, F. C., Silvello, M. A., Goldbeck, R. (2020). Cellulase and oxidative enzymes: new approaches, challenges and perspectives on cellulose degradation for bioethanol production. Biotechnology Letters, 42(6), 875–884. https://doi.org/10.1007/s10529–020–02875–4

11. Krikunova, L. N., Meleshkina, E. P., Vitol, I. S., Dubinina, E. V., Obodoeva, O.N. (2023). Hydrolyzates of grain bran in the technology of obtaining fruit distillates. Foods and Raw Materials, 11(1), 35–42. https://doi.org/10.21603/2308–4057–2023–1–550

12. Витол, И. С. (2022). Структурно-модифицированные отруби — инновационный продукт глубокой переработки зерна. Пищевая промышленность, 5, 27–29. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.5.5.008

13. Meleshkina, E. P., Pankratov, G. N., Vitol, I. S., Kandrokov, R., H., Tulyakov, D., G. (2017) Innovative trends the development in technology of processing of grain triticale. Foods and Raw Materials, 5(2), 70–82. http://doi.org/10.21603/2308–4057–2017–2–70–82

14. Витол, И. С., Мелешкина, Е. П., Панкратов Г. Н. (2022). Отруби из композитной зерносмеси — как объект глубокой переработки. Часть 1. Белково-протеиназный комплекс. Пищевые системы, 5(4), 282–288. https://doi.org/10.21323/2618–9771–2022–5–4–282–288

15. Гридина, С. Б., Зинкевич, Е. П., Владимерцева, Т. А., Забусова, К. А. (2014). Ферментативная активность зерновых культур. Вестник КрасГАУ, 8(95), 57–60.

16. Желтова, А. А., Зайцев, В. Г., Иващенко, Р. Ю., Агапова, Д. А. (2019). Специфическое определение активности альфа-амилазы и растворимых белков в зерне ячменя и пшеницы. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование, 4(56), 79–84. https://doi.org/10.32786/2071–9485–2019–04–9

17. Kiszonas, A. M., Engle, D. A., Pierantoni, L. A., Morris, C. F. (2018). Relationships between Falling Number, α-amylase activity, milling, cookie and sponge cake quality of soft white wheat. Cereal Chemistry, 95(3), 373–385. https://doi.org/10.1002/cche.10041

18. Никитина, Е. В., Решетник, О. А., Губайдулин, Р. А. (2013). Биотехнологические аспекты применения амилолитических ферментов в пищевой промышленности. Вестник Казанского технологического университета, 16(13), 148–153.

19. Лукин, А. А., Данилов, М. Б., Пирожинский, С. Г. (2020). Особенности применения микробиальных ферментов в отраслях производственной сферы. Международный научно-исследовательский журнал, 8–1(98), 94–99. https://doi.org/10.23670/IRJ.2020.98.8.013

20. Патент РФ № 2290440. Способ экстракции бета-амилазы из зерен злака и целлюлаза для экстракции бета-амилазы из зерен злака / Кекки П. Опубл. 27.12.2006. Бюлл. № 36.

21. Ban, X., Xie, X., Li, C., Gu, Z., Hong, Y., Cheng, L. et al. (2021). The desirable salt bridges in amylases: Distribution, configuration and location. Food Chemistry, 354, Article 129475. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129475

22. Nadaroglu, Н., Polat, М. S. (2022). Microbial extremozymes: Novel sources and industrial applications. Chapter in a book: Microbial Extremozymes. Academic Press, 2022. https://doi.org/10.1016/B978–0–12–822945–3.00019–1

23. Suleimenova, Zh. B., Saduyeva, Zh. K. Rakhmetova, Zh. K. (2016). Alphaamylase production from Aspergillus oryzae M by submerged fermentation. Biotechnologia Acta, 9(4), 77–82. https://doi.org/10.15407/biotech9.04.077

24. Gupta, R., Gigras, P., Mohapatra, H., Goswami, V.K., Chauhan, B. (2013). Microbial α-amylases: A biotechnological perspective. Process Biochemistry. 38(11), 1599–1616. https://doi.org/10.1016/S0032–9592(03)00053–0

25. Kikani, B. A., Singh, S. P. (2022). Amylases from thermophilic bacteria: structure and function relationship. Critical Reviews in Biotechnology, 42(3), 325–341. https://doi.org/10.1080/07388551.2021.1940089

26. Нецветаев, В. П., Богдаренко, Л. С., Акиншина, О. В. (2015). Генетический анализ изоферментов бета-амилазы мягкой пшеницы. Достижения науки и техники АПК, 29(4), 17–19.

27. Нецветаев, В. П., Богдаренко, Л. С., Рыжкова, Т. А., Акиншина, О. В. (2016). Генетика изоферментов бета-амилазы и количественные признаки мягкой пшеницы. Достижения науки и техники АПК, 30(12), 5–9.

28. Netsvetaev, V. P., Bondarenko, L. S., Motorina, I. P. (2016). Distribution of alpha-amylase isozymes among the varieties of winter wheat in Russia and Ukraine. Russian Journal of Genetics, 52(12), 1244–1252. https://doi.org/10.1134/S1022795416110090

29. Демченко, Ю. А. (2018). Липаза: свойства источники, способы получения, применение. Наука: комплексные проблемы. 2(12). Электронный ресурс. http://nigniikp.adygnet.ru/index.php/vypuski-2018/45-vypusk-2–12-dekabr/stati-k-vypusku-2–12-dekabr-2018/133lipaza-svojstva-istochniki-sposoby-polucheniya-primenenie. Дата доступа 19.06.2022.

30. Пушкарев, М. А., Сатаев, М. И., Козлов, Г. В., Саипов, А. А., Лисицкая, Т. Б., Гарабаджиу, А. В. (2015). Липазы: общие характеристики. Научные труды ЮКГУ им. М. Ауэзова, 3, 39–43.

31. Шеламова, С. А., Тырсин Ю. А. (2009). Некоторые каталитические свойства липазы I Rhizopus oryzae 1403. Вестник Оренбургского государственного университета, 6(100), 434–437.

32. Kapranchikov, V. S., Zherebtsov, N. A., Popova, T. N. (2004). Purification and characterization of lipase from wheat (Triticum aestivum l.) germ. Applied Biochemistry and Microbiology, 40(1), 84–88. https://doi.org/10.1023/B:ABIM.0000010360.46824.56

33. Kublicki, M., Koszelewski, D., Brodzka, A., Ostaszewski, R. (2022). Wheat germ lipase: isolation, purification and applications. Critical Reviews in Biotechnology, 42(2), 184–200. https://doi.org/10.1080/07388551.2021.1939259

34. Korneeva O. S., Kapranchikov V. S., Motina E. A., Popova T. N (2008). Identification of catalytically active groups of wheat (Triticum aestivum) germ lipase. Applied Biochemistry and Microbiology, 44(4), 349–355. https://doi.org/10.1134/S0003683808040029

35. Trbojevic Ivic, J., Velickovic, D., Dimitrijevic, A., Bezbradica, D., Dragacevic, V., Gavrovic Jankulovic, M. et al. (2016). Design of biocompatible immobilized Candida rugosa lipase with potential application in food industry. Journal of the Science of Food and Agriculture, 96(12), 4281–4287. https://doi.org/10.1002/jsfa.7641

36. Pierozan, M. K., Oestreicher, E. G., Oliveira, J. V., Oliveira, D., Treichel, H,, Cansian, R. L. (2011). Studies on immobilization and partial characterization of lipases from wheat seeds (Triticum aestivum). Applied Biochemistry and Biotechnology, 165(1), 75–86. https://doi.org/10.1007/s12010–011–9234-y

37. Дубцова, Г. Н., Нечаев, А. П., Молчанов, М. И. (2000). Молекулярнобиологические аспекты формирования липид-белковых комплексов и оценка их роли в структуре клейковины. В кн.: Растительный белок: новые перспективы. М.: Пищепромиздат, 2000.

38. Нечаев, А. П., Траубенберг, С. Е., Кочеткова, А. А., Колпакова, В. В., Витол, И. С., Кобелева, И. Б. (2006). Пищевая химия. Лабораторный практикум. СПб.: ГИОРД, 2006.

39. Остерман, Л. А. (1985). Хроматография белков и нуклеиновых кислот. М.: Наука. 1985.

40. Гребенникова, И. В. (2015). Методы математической обработки экспериментальных данных. Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2015.