Композиции ферментных препаратов для направленной модификации поликомпонентных отрубей

Микробные ферментные препараты (ФП) целлюлолитического, протеолитического, фитазного действия и их композиции при действии на зерновые отруби позволяют с помощью направленного биокатализа получать достаточно широкий спектр продуктов гидролиза белков, некрахмальных полисахаридов и фитина. Использование ФП и мультэнзимных композиций (МЭК) является по своей сути современным инструментарием интенсификации биохимических процессов, лежащих в основе той или иной пищевой технологии. Наряду с этим ФП позволяют модифицировать продукты пере‑ работки растительного сырья, в частности зерновых, бобовых и масличных культур (глубокая переработка), и получать ценные кормовые и пищевые ингредиенты. Разработаны и научно обоснованы две мультиэнзимные композиции на основе отечественных и зарубежных ФП. Определены оптимальные условия для проведения ферментативных реакций при использовании в качестве субстрата пшенично-чечевично-льняных отрубей. Показана высокая эффективность разработанных МЭК: доля РВ в исследуемых гидролизатах увеличивалась по сравнению с массовой долей автолизов пшеничных и трехкомпонентных отрубей в 2,8 и 2,3 раза (МЭК‑1) и в 3,5 и 2,7 раза (МЭК‑2) соответственно.) Содержание рас‑ творимого белка возросло в 4,7 и 3,0 раза (МЭК‑1) и в 6,4 и 4,2 раза (МЭК‑2). Доля растворимого фосфора увеличивалась в среднем в 3,0–3,5 раза при использовании МЭК‑1 и МЭК‑2. Методом гель-хроматографии было установлено, что фракция, содержащая низкомолекулярные пептиды и свободные аминокислоты (М.м. < 1000 Да) в гидролизатах, полученных с использованием МЭК, в 3–4 раза превосходит аналогичную фракцию в гидролизатах под действием собственных эн‑ догенных ферментов (автолиз). При этом, по результатам ВЭЖХ, концентрация наиболее ценных аминокислот с точки зрения азотного питания дрожжей (аспарагиновой кислоты, аргинина) в  опытных гидролизатах трехкомпонентных отрубей повышалась в среднем в 2,5–3,0 раза; концентрация валина — в 5 раз; гистидина и изолейцина — в 2,0–2,5 раза.

1. Римарева, Л. В., Серба, Е. М., Соколова, Е. Н., Борщева, Ю. А., Игнатова, Н. И. (2017). Ферментные препараты и биокаталитические процессы в пищевой промышленности. Вопросы питания, 86(5), 63–74. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2017-00078

2. Толкачева, А. А., Черенков, Д. А., Корнеева, О. С., Пономарев, П. Г. (2017). Ферменты промышленного назначения — обзор рынка ферментных препаратов и перспективы его развития. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 79(4), 197–203. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2017-4-197-203

3. Bilal, M., Iqbal, H. M. N. (2020). State-of-the-art strategies and applied perspectives of enzyme biocatalysis in the food sector — current status and future trends. Critical Reviews. Food Science and Nutrition, 60(12), 2052–2066. https://doi.org/10.1080/10408398.2019.1627284

4. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Медриш, М. Э., Павлова, А. А. и др. (2021). Подбор мультиэнзимной композиции и условий подготовки концентрированного зернового сусла. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология, 11(3), 384–392. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-3-384-392

5. Rimareva, L. V., Serba, E. M., Overchenko, М. B., Shelekhova, N. V., Ignatova, N. I., Pavlova, A. A. (2022). Enzyme complexes for activating yeast generation and ethanol fermentation. Foods and Raw Materials, 10(1), 127–136. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2022-1-127-136

6. Зуева, Н. В., Агафонов, Г. В., Корчагина, М. В., Долгов, А. Н., Чусова, А. Е. (2019). Выбор ферментных препаратов и температурно-временных режимов водно-тепловой и ферментативной обработки при разработке комплексной технологии переработки зернового сырья. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 81(1), 112–119. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-1-112-119

7. Соколов, Д. В., Болхонов, Б. А., Жамсаранова, С. Д., Лебедева, С. Н., Баженова, Б. А. (2023). Ферментативный гидролиз соевого белка. Техника и технология пищевых производств, 53(1), 86–96. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-1-2418

8. Verni, M., Rizzello, C. G., Coda, R. (2019). Fermentation biotechnology applied to cereal industry by-products: Nutritional and functional insights. Frontiers in Nutrition, 6, Article 42. https://doi.org/10.3389/fnut.2019.00042

9. Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Серба, Е. М., Игнатова, Н. И., Шелехова, Н. В. (2021). Конверсия полимеров зерна пшеницы и кукурузы под влиянием фитолитических и протеолитических ферментов. Сельскохозяйственная биология, 56(2), 374–383. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2021.2.374rus

10. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Курбатова, Е. И., Волкова, Г. С., Поляков, В. А., Варламов, В. П. (2017). Исследование процесса ферментативного гидролиза биомассы дрожжей для создания пищевых ингредиентов с заданным фракционным составом белковых веществ. Вопросы питания, 86(2), 76–83.

11. 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

12. Choi, J. M., Han, S. S., Kim, H. S. (2015). Industrial applications of enzyme biocatalysis: Current status and future aspects. Biotechnology Advances, 33(7), 1443–1454. http://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2015.02.014

13. Kapreliants, L., Zhurlova, O. (2017). Technology of wheat and rye bran biotransformation into functional ingredients. International Food Research Journal, 24(5), 1975–1979.

14. Витол, И. С. (2023). Эффективность ферментных препаратов при получении гидролизатов из отрубей. Пищевая промышленность, 6, 48–50. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.6.6.015

15. 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

16. Витол, И. С., Мелешкина, Е. П., Панкратов, Г. Н. (2023). Отруби из композитной зерносмеси как объект глубокой переработки. Часть 2. Углеводно-амилазный и липидный комплексы. Пищевые системы, 6(1), 22–28. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2023-6-1-22-28

17. Kapreliants, L., Zhurlova, O. (2017). Technology of wheat and rye bran biotransformation into functional ingredients. International Food Research Journal, 24(5), 1975–1979.

18. Болтовский, В. С. (2021). Ферментативный гидролиз растительного сырья: состояние и перспективы. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук, 57(4), 502–512. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2021-57-4-502-512

19. Krikunova, L. N., Meleshkina, E. P., Vitol, I. S., Dubinina, E. V., Obodeeva, O. N. (2023). Grain bran hydrolysates in the production of fruit distillates. Foods and Raw Materials, 11(1), 35–42. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2023-1-550

20. Polyakov, V. A., Serba, E. M., Overchenko, M. B., Ignatova, N. I., Rimareva, L. V. (2019). The effect of a complex phytase-containing enzyme preparation on the process of rye wort fermentation. Foods and Raw Materials, 7(2), 221–228. http://doi.org/10.21603/2308-4057-2019-2-221-228

21. Walker, G. M., Stewart, G. G. (2016). Saccharomyces cerevisiae in the production of fermented beverages. Beverages, 2(4), Article 30. https://doi.org/10.3390/beverages2040030

22. Greiner, R., Konietzny, U. (2006). Phytase for food application. Food Technology and Biotechnology, 44(2), 125–140.

23. 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

24. 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.

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

26. Типсина, Н. Н., Батура, Н. Г., Демидов, Е. Л., Белошапкин, М. С. (2020). Характеристика чечевицы и ее использование в пищевой промышленности. Вестник КрасГАУ, 11, 225–231. http://doi.org/10.36718/1819-4036-2020-11-225-231

27. Калашникова, С. В., Сысоева, М. Г., Курчаева, Е. Е. (2015). Эмульсионные продукты на основе белковой фракции бобов чечевицы. Вестник Воронежского государственного аграрного университета, 3(46), 141–147.

28. Миневич, И. Э. (2019). Функциональная значимость семян льна и практика их использования в пищевых технологиях. Health, Food and Biotechnology, 1(2), 97–120. https://doi.org/10.36107/hfb.2019.i2.s224

29. Саришвили, Н. Г., Рейтблат, Б. Б. (2000). Микробиологические основы технологии шампанизации вина. М.: Пищепромиздат. 2000.

30. Панасюк, А. Л., Макаров, С. С. (2018). Влияние различных рас дрожжей на качественные показатели и антиоксидантную активность вин из черной смородины. Техника и технология пищевых производств, 48(1), 66–73. http://doi.org/10.21603/2074-9414-2018-1-66-73