The Influence of Acoustic Treatment on the Activity of Amylases of the Microbial Enzyme Preparation
Authors: Карпенко Д.В. , Гордюшин М.Г. 
Published: September 2024

В статье подчеркнута актуальность задачи повышения активности целевых ферментов микробных ферментных препаратов, применяемых в пивоваренном производстве, в том числе, амилаз. Указана перспективность достижения этой цели за счет применения волновых и полевых воздействий, включая обработку звуком слышимого диапазона. Отмечены ферменты и их группы, активность которых была повышена в результате акустической обработки. Представлены результаты изучения влияния акустического воздействия звуком слышимого диапазона (20–20 000 Гц) на амилолитическую активность комплексного ферментного препарата микробного происхождения «Церемикс Плюс МГ». Предварительной обработке подвергали раствор ферментного препарата в течение 60 мин при фиксированной частоте, мощность источника звука составила 5 Вт, после чего его использовали для гидролиза раствора растворимого крахмала. Направление и интенсивность акустического воздействия оценивали по концентрации редуцирующих веществ как продуктов гидролиза крахмала, сравнивая ее с аналогичным показателем контрольного варианта, в котором гидролиз проводили ферментным препаратом, не подвергавшимся обработке звуком. Показано, что изучаемое воздействие имеет нелинейный характер, его результаты зависят от частоты звука. Определены частоты (2000 и 20 000 Гц), при которых амилолитическая активность в опытных вариантах по сравнению с контрольными снижалась на 12 и 14% соответственно, а также частоты (6000 и 16 000 Гц), обеспечившие в условиях экспериментов активацию амилаз ферментного препарата на 14 и 25% соответственно. Полученные данные сопоставлены с результатами аналогичной обработки солодовой вытяжки и величинами активности амилаз растительного происхождения в опытных вариантах. Выявлены отличия и сходства в изменениях активности амилаз различного происхождения, сформулирована гипотеза о причинах выявленных различий. Высказано предположение о целесообразности продолжения исследований в обсуждаемой области с целью уточнения рациональных частот звука, обработка которым может обеспечить технологически значимое увеличение амилолитической активности ферментного препарата.

The article emphasizes the relevance of the task of increasing the activity of target enzymes of microbial enzyme preparations used in brewing production, including amylases. The prospects for achieving this goal through the use of wave and field influences, including processing by the sound in the audible range, are indicated. Enzymes and their groups whose activity increased as a result of acoustic treatment were noted. The results of a study of the influence of acoustic exposure to sound of the audible range (20–20,000 Hz) on the amylolytic activity of the complex enzyme preparation of microbial origin “Ceremix Plus MG” are presented. The enzyme preparation solution was pretreated for 60 min at a fixed frequency, the power of the sound source was 5 W, after which it was used to hydrolyze the soluble starch solution. The direction and intensity of the acoustic effect were assessed by the concentration of reducing substances as products of starch hydrolysis, comparing it with a similar indicator in the control variant, in which hydrolysis was carried out with an enzyme preparation that was not subjected to sound treatment. It is shown that the effect under study is nonlinear and its results depend on the frequency of sound. The frequencies (2,000 and 20,000 Hz) at which amylolytic activity in the experimental variants decreased by 12 and 14%, respectively, compared to the control ones, were determined, as well as the frequencies (6,000 and 16,000 Hz) that ensured the activation of enzyme preparation amylases under experimental conditions by 14 and 25%, respectively. The data obtained were compared with the results of a similar treatment of malt extract and the activity values of plant-derived amylases in experimental variants. Differences and similarities in changes in the activity of amylases of various origins were identified, and a hypothesis was formulated about the reasons for the identified differences. It has been suggested that it is advisable to continue research in the area under discussion in order to clarify the rational frequencies of sound, the processing by which can provide a technologically significant increase in the amylolytic activity of the enzyme preparation.