Ферментативный катализ как эффективный способ извлечения биологически ценных веществ из облепихового сырья

Материалы XVII Всероссийского конгресса с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты нутрициологии и диетологии. Лечебное, профилактическое и спортивное питание»

ние полисахаридов и белковых веществ в грибах колеблется в значительных пределах, что связано с генетической принадлежностью и продуктивностью штаммов, условиями их культивирования и составом питательных сред.

Результаты проведенных ранее исследований показали возможность использования биомассы гриба Aspergillus oryzae как субстрата в биотехнологии функциональных добавок. Показано, что мицелиальные грибы в процессе глубинного культивирования синтезируют биологически полноценный белок, ценные полисахариды. Однако отмечено, что уровень образования белковых веществ в биомассе гриба недостаточно высокий и не превышает 25%.

Цель исследований состояла в разработке условий получения грибной биомассы с повышенным содержанием белка и полисахаридов методом твердофазного культивирования.

Материал и методы. Объектом исследования служил непатогенный штамм гриба Aspergillus oryzae, отличительной особенностью которого является его высокая скорость роста и способность к пониженному спорообразованию, что делает его перспективным для использования в технологиях, основанных на твердофазном культивировании. Поверхностное культивирование гриба осуществляли при 30°С на питательных средах, содержащих пшеничные отруби, соевую муку, сухую зерновую барду, пивную дробину и их комбинации в различных соотношениях. Культуру тестировали по уровню накопления биомассы, белковых веществ, полисахаридов и гидролитических ферментов.

Результаты и обсуждение. Установлено, что содержание белка в поверхностной культуре гриба достигало 82,0%, что более чем в 3 раза превышает показатели в глубинной культуре. Культивирование микромицета на средах, содержащих соевый шрот и зерновую барду, обеспечивало повышение уровня белковых веществ в 1,5 раза, а также увеличение содержания незаменимых аминокислот в практически в 2 раза по сравнению с аналогичными показателями в исходных средах. При этом основное увеличение содержания незаменимых аминокислот приходилось на метионин, изолейцин, лейцин, фенилаланин, триптофан. Высокий уровень накопления аминного азота свидетельствовал о повышенном синтезе протеолитических ферментов грибом A. oryzae на данных средах.

На средах с пшеничными отрубями достигнут более высокий уровень синтеза полисахаридов (хитино-глюкано-маннанового комплекса), что может быть использовано в технологиях получения биопрепаратов с преобладающим содержанием пищевых волокон. Результаты исследований биосинтетической способности селекционированного штамма A. oryzae подтвердили высокую биологическую ценность микробной биомассы, выращенной на вторичном сырье пищевых производств.

Заключение. В результате разработаны условия культивирования продуцента и сконструированы питательные среды, обеспечивающие наиболее высокий уровень синтеза основных биополимеров в микробной биомассе, что позволяет направленно регулировать биотехнологическим процессом и получать целевой продукт с заданным составом.

Таким образом, метод твердофазного культивирования гриба Aspergillus oryzae на подобранных питательных средах может быть использован в технологиях получения белково-аминокислотных ингредиентов и биодобавок с сорбирующими свойствами - источников пищевых волокон.

Научно-исследовательская работа по подготовке рукописи проведена за счет субсидии на выполнение госзадания в рамках Программы научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 гг. (тема № 0529-2015-0108).

Серба Е.М., Соколова Е.Н., Курбатова Е.И., Волкова Г.С., Борщева Ю.А., Римарева Л.В.

ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ КАТАЛИЗ КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ ЦЕННЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ОБЛЕПИХОВОГО СЫРЬЯ

ВНИИПБТ - филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва

Сырьевые ресурсы растительного происхождения России представлены достаточно широкой разновидностью плодово-ягодных культур, которые обладают ценным природным потенциалом. Особенности биохимического состава, а также структуры растительной ткани традиционных видов плодово-ягодных культур описаны в литературе достаточно широко. Высокая биологическая ценность плодово-ягодного сырья определяется широким спектром находящихся в них функциональных пищевых ингредиентов, способных поддержать на должном уровне координированную работу физиологических и регуляторных систем организма.

Одним из представителей рода дикоросов можно выделить облепиху, которая содержит в своем составе достаточно богатый состав биологически ценных компонентов (витамины, полифенольные соединения, гликозиды, дубильные вещества, полиненасыщенные жирные кислоты, органические кислоты, макро- и микроэлементы, каро-тиноиды, пектиновые вещества, пищевые волокна и др.). Но при этом, технологий переработки плодово-ягодного сырья с извлечением максимального количества физиологически активных веществ практически нет.

Наиболее инновационным и регулируемым способом является биокатализ, который позволяет целенаправленно воздействовать на биополимеры и максимально интенсифицировать процесс извлечения биологически ценных ингредиентов.

Цель работы - изучение биокаталитического воздействия ферментных препаратов различной субстратной специфичности на выход основных полимеров облепихового сырья.

Материал и методы. Объектами исследований служили ягоды дикорастущей облепихи, произрастающей в средней полосе России, в Вологодской области.Для проведения исследований использовали ферментные препараты - источники ферментов пектолитического, целлюлолитического и протеолитического действия.

Технологии пищевых продуктов

Вязкость ферментолизатов плодово-ягодного сырья определяли вискозиметрическим методом; содержание редуцирующих сахаров - методом Шомоди-Нельсона, растворимых сухих веществ - рефрактометрическим методом. Содержание фенольных веществ определяли спектрофотометрическим методом с использованием реактива Фолина-Чокальтеу.

Результаты и обсуждение. Исследованный химический состав ягод облепихи показал, что основным полимером являются пектиновые вещества, представленные в виде протопектина и растворимого пектина, а также наличие белковых веществ и полисахаридов, входящих в состав их клеточных стенок. Поэтому для биокаталитической деструкции данного вида сырья целесообразно применение ферментов пектолитического, протеолитического и гемицеллюлазного действия.

В данной работе исследовано действие индивидуальных ферментов пектолитического действия, на плоды облепихи. Полигалактуроназа оказала наибольшее воздействие на пектиновые полимеры облепихового сырья: выход сока-самотека увеличился на 44%, редуцирующих углеводов - на 51%. По-видимому, это связано с деструкцией пектиновых веществ,выполняющих функцию структурирующего агента в центральном слое клеточной стенки и обладающих сильной способностью к набуханию.

На деструкцию полисахаридов, находящихся в клеточных стенках облепихи, наибольшее воздействие оказали ферменты целлюлолитического действия, что привело к повышению сока-самотека на 27,0%, увеличению его экстрактивности на 8,0% и содержания редуцирующих углеводов - на 80%.Ферменты протеолитического действия способствовали увеличению аминного азота в ферментолизате на 20%.

Далее исследовали совместное воздействие ферментов пектолитического, целлюлолитического и протеолитического действия. Установлено, что комплекс, состоящий из полигалактуроназы, гемицеллюлаз и протеаз наиболее перспективен в отношении получения экстрактов с повышенным содержанием биологически ценных компонентов. Отмечено повышение выхода фенольных веществ - на 40%; редуцирующих сахаров - на 30%; сока-самотека - на 55%, аминного азота в жидкой фракции - на 28%, экстрактивности - на 15%.

Заключение. Таким образом, использование ферментных системс подобранным биокаталитическим комплексом позволит регулировать процессы деструкции высокомолекулярных полимеров облепихового сырья для направленного выделения биологически ценных веществ с целью использования получаемых ингредиентов при конструировании продуктов по мажорным компонентам, а следовательно, и по функциональным свойствам.

Исследования проведены в рамках поддержки фундаментальных научных исследований президиума Российской академии наук № 529-2018-0111.

Симоненко С.В., Сидорова Е.В., Антипова Т.А., Мануйлов Б.М., Симоненко Е.С.

РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННОГО МОЛОКА

НИИ детского питания - филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Истра, Московская область

Актуальность. Питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения, а детское питание играет главнейшую роль в жизни человека. Потребности детского растущего организма в пищевых веществах и энергии значительно выше, чем у взрослого человека, это связано с тем, что в организме ребенка идет процесс активного роста. В связи с этим, встает острая необходимость создания специализированных продуктов питания для детей, которые наиболее часто содержат функциональные ингредиенты, оказывающие благоприятное воздействие на организм ребенка. К функциональным ингредиентам относятся бифидо-, лакто- и молочнокислые бактерии, пищевые волокна, витамины, минеральные вещества и микроэлементы, полиненасыщенные жирные кислоты, олигосахариды, протеины и антиоксиданты.

На сегодняшний день в перечне продуктов для питания детей отсутствуют продукты на основе комбинированного молока различных видов сельскохозяйственных животных, как в России, так и за рубежом. Разработка таких продуктов имеет мировой уровень новизны и актуальности.

Цель исследования - разработка технологии производства специализированных продуктов для детского питания на основе комбинированного молока различных видов сельскохозяйственных животных.

Материал и методы. В качестве материала исследований использована комбинация молока коровьего, козьего, кобыльего. В качестве функциональных ингредиентов были использованы бактериальные концентраты, инулин, кислота аскорбиновая (витамин С), тиамина хлорид (витамин В1). Методы исследований: органолептические, физико-химические.

Результаты и обсуждение. Разработаны рецептуры и состав жидкого кисломолочного продукта на основе комбинированного молока трех видов сельскохозяйственных животных (коров, коз, кобыл), сбалансированного по аминокислотному составу и обладающего повышенной пищевой и биологической ценностью.

Технологический процесс производства включает следующие стадии: получение комбинированного молока путем смешивания согласно рецептуре предварительно очищенного и охлажденного коровьего, козьего и кобыльего молока; подогрев, сепарирование-нормализация, охлаждение; получение многокомпонентной смеси; деаэрация, гомогенизация, температурная обработка и охлаждение смеси до температуры заквашивания; заквашивание и сквашивание. Для заквашивания были использованы следующие бактериальные концентраты: «Бифилакт-АД», «Бифилакт-Д», «БК-Углич-АНВ» производства ФГУП «Экспериментальная биофабрика» Россельхозакадемии