Corn starch of non-standard quality - raw material for the production of saccharolytic enzymes
Authors: Принцева Анастасия Андреевна , Шарова Наталья Юрьевна , Свердлова Ольга Петровна , Гаричева Алена Валерьевна , Дацюк Даниил Дмитриевич 
Published: November 2022

Российские пищевые промышленные предприятия испытывают недостаток в ферментных препаратах отечественных производителей. Объемы производства ферментов не в полной мере удовлетворяют потребителей. Разработан ряд технологий пищевых микроингредиентов с использованием крахмалсодержащего сырья стандартного качества, но существуют проблемы его хранения и до настоящего времени они остаются актуальными. В результате длительного хранения в условиях повышенной влажности происходят рост и развитие микроорганизмов, что оказывает сильное влияние на интенсивность микробиологических процессов и изменяет химический состав хранящегося сырья. Со временем появляется проблема утилизации сырья, не соответствующего стандарту качества. Крахмалсодержащее сырье нестандартного качества может представлять интерес в качестве сырья для биотехнологического производства пищевых микроингредиентов с использованием микроорганизмов-продуцентов. Для российской пищевой промышленности в настоящее время актуальна востребованность в инвертазе наряду с ферментными препаратами других гидролаз. Фермент инвертаза (синонимы: бета-фруктофуранозидаза, сахараза) в России не производится. В работе представлены результаты исследования гидролитической активности штамма-продуцента лимонной кислоты Aspergillus niger Л-4 при глубинном культивировании на гидролизованном под действием бактериальной амилазы кукурузном крахмале нестандартного качества в условиях лабораторного биореактора BiostatCplus - C20-3MO (Sartorius, Германия). Экспериментально установлено, что нативный раствор, полученный после удаления биомассы из культуральной жидкости, представляет собой окрашенную жидкость с низким значением рН, содержащую кроме инвертазы редуцирующие сахара, белок и клетки продуцента. В результате последовательной микро- и ультрафильтрации нативного раствора в полученном ультраконцентрате преобладает сахаролитическая активность, преимущественно инвертазная, которая составила 51,0±4,6 ед./см. Выявлено, что в препарате, помимо инвертазы, содержатся ферменты с широкой специфичностью действия и гидролитической способностью по отношению к субстратам различной химической природы. Амилолитическая и фитазная активность в ультраконцентрате составили соответственно 19,0±1,7 и 12,0±1,1 ед./см. Содержание лимонной кислоты в ультрафильтрате составило 114,5±5,7 г/дм.

Russian food industrial enterprises lack enzyme preparations of domestic manufacturers. Enzyme production volumes do not fully satisfy consumers. A number of technologies for food microingredients have been developed using starch-containing raw materials of standard quality, but there are problems of its storage and they remain relevant to this day. As a result of long-term storage in conditions of high humidity, the growth and development of microorganisms occurs, which has a strong influence on the intensity of microbiological processes and changes the chemical composition of the stored raw materials. Over time, there is a problem of disposal of raw materials that do not meet the quality standard. Starch-containing raw materials of non-standard quality may be of interest as raw materials for the biotechnological production of food micro-ingredients using microorganism-producers. For the Russian food industry, the demand for invertase along with enzyme preparations of other hydrolases is currently relevant. The enzyme invertase (synonyms: beta-fructofuranosidase, sucrase) is not produced in Russia. The paper presents the results of a study of the hydrolytic activity of the strain-producer of citric acid Aspergillus niger L-4 during submerged cultivation on non-standard quality corn starch hydrolyzed under the action of bacterial amylase in the laboratory bioreactor BiostatCplus - C20-3MO (Sartorius, Germany). It has been experimentally established that the native solution obtained after removing the biomass from the culture liquid is a colored liquid with a low pH value, containing, in addition to invertase, reducing sugars, protein, and cells of the producer. As a result of successive micro- and ultrafiltration of the native solution, the resulting ultraconcentrate is dominated by saccharolytic activity, mainly invertase, which amounted to 51.0±4.6 U/cm. It was revealed that, in addition to invertase, the preparation contains enzymes with a wide specificity of action and hydrolytic ability in relation to substrates of various chemical nature. Amylolytic and phytase activities in the ultraconcentrate were 19.0±1.7 and 12.0±1.1 U/cm, respectively. The content of citric acid in the ultrafiltrate was 114.5±5.7 g/dm.