Параметры, влияющие на процесс гидролиза

Параметры, влияющие на процесс гидролиза

Общий азот – общее содержание азота в растворе.

Аминный азот - входящий в состав аминокислот, содержащихся в исследуемом субстрате.

Разница – небелковый азот (в виде неорганических компонентов).

Отношение аминного азота к общему – степень гидролиза – характеризует степень расщепления белковых молекул.

 

,                                    

где N_аа - массовая доля аминного азота в растворе гидролизата, %;

N_аа0 - массовая доля аминного азота в негидролизованном сырье (фон), %;

N_общ - массовая доля общего азота, %.

 

Массовую долю аминного азота определяли методом формольного титрования. Метод основан на связывании аминогрупп с формалином и косвенном определении их количества по результатам титрования карбоксильных групп.

 

Массовую долю общего азота можно определить Методом Къельдаля. Сущность метода состоит в разложении органического вещества пробы кипящей концентрированной серной кислотой с образованием солей аммония, переводе их в аммиак, отгонки аммиака паром в раствор серной кислоты, количественном определении аммиака методом обратного титрования.

Температура и рН

Температура гидролиза

Важный параметр, влияющий на процесс гидролиза. Посколько при недостаточной температуре ферментные вещества не смогут в достаточной степени активизировться, а при избытке температуры они будут разрушены. Исследования показали, что наибольшая активность гепатопанкреатина наблюдается при температуре 50 – 55С

Вид сырья

В связи с тем, что количество промысловых видов рыб велико, отходы каждого из них могут рассматриваться в качестве потенциального источника для получения ферментативных белковых гидролизатов. В этом случае определенный интерес представляет изучение кинетических характеристик ферментативного гидролиза в зависимости от вида гидролизуемого сырья.

Были изучены данные по гидролизу тканей атлантической трески, путассу, морского окуня, которые различаются по аминокислотному составу, содержанию жира, белка и общего азота.

Через 3 часа после начала процесса гидролиза степень гидролитического расщепления тканей трески составляет 40,8 %, путассу – около 35% а морского окуня – почти в 2 раза меньше (23 %).

 

 

Причиной может являться то, что белки, входящие в состав тканей трески и путассу являются более подходящим субстратом для данного ферментного препарата и поэтому расщепляются более эффективно.

 

Тип ферментного препарата

Выбор ферментного препарата для гидролиза того или иного рыбного сырья имеет большое значение в виду специфичности действия ферментов к белкам различного происхождения. Эффективность гидролитического расщепления белковых молекул, входящих в состав определенного сырья, может различаться при использовании для этих целей разных ферментов.

Например возьмем ткани трески и три ферментных препарата

из гепатопанкреаса камчатского краба

из гепатопанкреаса краба-стригуна

препарата на основе панкреатина из поджелудочной железы свиней и крупного рогатого скота)

При одинаково высокой активности действия, расщепление тканей трески будет происходить по-разному. Так как среда и условия обитания трески и краба схожи, и так как краб питается гидробионтами и рыбой, его пищеварительная система «настроена» на переработку рыбного белка и с ней содержатся необходимые для этого ферменты. Для ферментов панкреатина рыбный белок не знаком, поэтому разрушать его он будет медленнее. 

В этом случае необходимо выбрать один из препаратов краба. И основным параметром при этом станет экономическая сторона вопроса: Какой краб подойдет лучше для получения препарата.

3.4.

Метод электрофореза

Метод электрофореза в градиентном полиакриламидном геле используется для определения молекулярно-массового состава гидролизатов. Этот метод основан на миграции белковых макромолекул в полиакриламидном геле под действием электрического поля, что позволяет разделять белки в широком диапазоне молекулярных масс.

В порах полиакриламидного геля, действующего как молекулярное сито, большие белки тормозятся значительно сильнее, чем малые белки. Вследствие этого белки, обладающие высокой молекулярной массой остаются в начале гелевой пластинки, тогда как низкомолекулярные белки мигрируют в ней от отрицательного электрода к положительному. Таким образом, сложная смесь белков делится на ряд фракций, которые при окрашивании гелевой пластинки проявляются на ней как ряд полос, расположенных в соответствии с их молекулярной массой.

Гель имеет разный градиент пористости и позволяет разделять смесь белков в разном диапазоне молекулярных масс.

 

Рис. 3.2. Установка бумажных фитилей: 1 — охлаждающий столик; 2 — электродные резервуары; 3 — фитили; 4 — гель.

 

Содержание микроэлементов

В работе проведено исследование содержания микроэлементов в гидролизате, полученном из отходов переработки трески (таблица 5.1).

Содержание микроэлементов в гидролизате тканей трески

Микроэлементы	Ni	Cr	Co	Cu	Mn	Cd	Fe	Zn
С, мкг/г сухого вещества	1,27	1,77	0,53	15,58	0,23	0,14	0,01	0,01

 

Таким образом в растворе рыбного гидролизата преобладают медь, хром и никель.

Концентрация кадмия находится в пределах от 0,01 – 0,09 мкг/г сухого вещества, что не превышает установленного норматива по содержанию тяжелых металлов в рыбных продуктах.

Питательный бульон

При анализе данных из таблицы 6.1 можно сделать вывод о том, что питательный бульон, приготовленный на основе ферментативного гидролизата, полученного при однократном внесении гепатопанкреатина, по чувствительности тест-культур полностью удовлетворяет требованиям Отмечается активный рост Escherihia coli 055 К59 3912/41, Pseudomonas aeruginosa 27/99 и Staphilococcus aureus Wood -46.

Характеристика роста и биологические показатели тест-культур на питательном бульоне, приготовленном на основе гидролизатов тканей Атлантической трески

 

Наимено-вание	Разве-дение	ТЕСТ - ШТАММ
		Escherihia coli 055 К59 3912/41	Pseudomonas aeruginosa 27/99	Staphilo-coccus aureus Wood-46	Shigella Flexneri 1a 85/16	Salmonella Typhi Н-901
Белковый Гидролизат трески, полученный при однократном добавлении гепато-панкреатина	10^-6 10^-7 10^-8	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Индол Индол Индол	H2S H2S H2S
Белковый Гидролизат трески, полученный при многократном добавлении гепато-панкреатина	10^-6 10^-7 10^-8	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Индол Индол Индол	Н2S Н2S Н2S
Контроль	10^-6 10^-7 10^-8	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Индол Индол Индол	H2S H2S H2S

 

 

Области применения белковых гидролизатов

Традиционными областями применения белковых гидролизатов в зависимости от степени расщепления белка и степени очистки являются медицинская, пищевая, комбикормовая и микробиологическая промышленности.

В медицине белковые гидролизаты применяются для производства лекарственных препаратов [121], при различных патологиях, сопровождающихся нарушением пищеварения, а также при пищевых аллергиях. В этих случаях решающее значение приобретает лечебное питание [15, 23]. Питательные бульоны, приготовленные на основе рыбных белковых гидролизатов, предназначены для профилактики белковой недостаточности, заболеваний костно-мышечной системы и соединительной ткани, а также для улучшения обмена веществ в организме [19, 68].

В лечебном питании питательные вещества вводят либо в пищеварительную систему, либо непосредственно в кровь. Во всех этих случаях белок должен быть предварительно гидролизован, причем степень гидролиза зависит как от патологии организма, так и от выбранного способа введения [39, 73, 91].

Также продукты ферментативного гидролиза рыбного сырья могут быть использованы при производстве мучных кондитерских изделий профилактического назначения. Это повышает биологическую ценность выпускаемой продукции и является одним из направлений решения проблемы здорового питания населения [141].

Известно, что отдельные белки, такие, как белки молока, яиц, молочной сыворотки и сои могут вызывать аллергические реакции. Причем, даже очень незначительное содержание таких белков в пищевых продуктах оказывает аллергическое действие. В этом случае белки могут быть заменены на соответствующие белковые гидролизаты [137]. Например, гипоаллергенные гидролизаты молочных белков используют в специализированном (для спортсменов), клиническом и детском питании [137, 139]. Содержание в рыбном гидролизате фосфора и кальция особенно важно для детского организма и женщин в период беременности и лактации [36].

Рыбный коллаген, и продукты его гидролиза используются при производстве желатина, для осветления вин, получения пищевых плёнок, покрытий, съедобных оболочек, в качестве структурообразующего агента [100] в заливках для консервов и рыбных фаршей, формованных рыбных изделий, при производстве искусственной икры, бульонов, студней, соусов, различных оздоровительных напитков и коктейлей или как добавки в хлебопекарном и кондитерском производствах [89].

В пищевой промышленности белковые гидролизаты используют для приготовления соусов, приправ, бульонов или высококалорийных пищевых добавок [18, 19, 89, 100, 145].

Широкое использование получили белковые гидролизаты и в качестве основы для различных ароматизаторов и вкусовых добавок, имитирующих запах и вкус мяса, рыбы и грибов. В качестве субстратов для получения таких ароматизаторов могут быть использованы белки животного, растительного и микробного происхождения, белковые отходы пищевой промышленности.

Одной из распространенных областей применения белковых гидролизатов в пищевой промышленности является получение натуральных колбасных оболочек. В этом случае используют бактериальные ферменты, обладающие низкой коллагеназной активностью [89]. Отходы мясной промышленности, содержащие коллаген, подвергают действию подобных ферментов, и из оставшегося негидролизованного коллагена после его механической или химической обработки получают колбасные оболочки. Как показывают исследования, качество колбасных изделий в натуральной белковой оболочке значительно выше, чем качество аналогичных изделий в целлофане [33, 79].

В комбикормовой промышленности белковые гидролизаты применяются для получения комбинированных кормов. Высокое содержание полноценных белков определяет их особое место в создании кормовой базы животноводства [92, 98]. Так гидролизат, полученный ферментативным способом из рыбы, был использован в качестве белковой добавки и стимулятора роста в корм сельскохозяйственных животных и птиц, а также молоди рыб в условиях искусственного выращивания. Введение в стартовые корма ферментативного белкового гидролизата оказывает положительное воздействие на выживаемость молоди семги. Использование гидролизатов в качестве кормовой добавки цыплят-бройлеров позволило увеличить прирост их массы [57].

В микробиологической промышленности  белковые гидролизаты, служат основой для диагностических питательных сред,

Питательные среды на основе рыбных гидролизатов, имеющие полноценный аминокислотный состав, находят широкое применение как субстраты для роста культур клеток [7, 10, 67, 92]. Такие питательные среды используются для выявления патогенной микрофлоры (кишечной палочки, сальмонеллы, листерии) [32, 66, 85], а также для получения различных бактериальных препаратов, например, препарата «Родер», применяемого для очистки почв и природных вод от нефти и нефтепродуктов [80].

Помимо вышеперечисленных направлений, в зависимости от степени очистки белковые гидролизаты нашли широкое применение в косметологии для получения различных шампуней, лаков для волос и других косметических и парфюмерных средств [23, 52, 81].

 

Параметры, влияющие на процесс гидролиза

Общий азот – общее содержание азота в растворе.

Аминный азот - входящий в состав аминокислот, содержащихся в исследуемом субстрате.

Разница – небелковый азот (в виде неорганических компонентов).

Отношение аминного азота к общему – степень гидролиза – характеризует степень расщепления белковых молекул.

 

,                                    

где N_аа - массовая доля аминного азота в растворе гидролизата, %;

N_аа0 - массовая доля аминного азота в негидролизованном сырье (фон), %;

N_общ - массовая доля общего азота, %.

 

Массовую долю аминного азота определяли методом формольного титрования. Метод основан на связывании аминогрупп с формалином и косвенном определении их количества по результатам титрования карбоксильных групп.

 

Массовую долю общего азота можно определить Методом Къельдаля. Сущность метода состоит в разложении органического вещества пробы кипящей концентрированной серной кислотой с образованием солей аммония, переводе их в аммиак, отгонки аммиака паром в раствор серной кислоты, количественном определении аммиака методом обратного титрования.

Температура и рН

Температура гидролиза

Важный параметр, влияющий на процесс гидролиза. Посколько при недостаточной температуре ферментные вещества не смогут в достаточной степени активизировться, а при избытке температуры они будут разрушены. Исследования показали, что наибольшая активность гепатопанкреатина наблюдается при температуре 50 – 55С