Роль эндогенных и микробных фитаз в процессе получения и сбраживания ржаного сусла

Жульков, Андрей Юрьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль эндогенных и микробных фитаз в процессе получения и сбраживания ржаного сусла
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Роль эндогенных и микробных фитаз в процессе получения и сбраживания ржаного сусла"

На правах рукописи

003488043

ЖУЛЬКОВ АНДРЕЙ ЮРЬЕВИЧ

Роль эндогенных и микробных фитаз в процессе получения и сбраживания ржаного

сусла

Специальность: 03.00.04 - Биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О ДЕК 2009

Москва - 2009

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Биохимия и зерноведение» ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель: - доктор технических наук,

профессор

Карпиленко Геннадий Петрович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор

Траубенберг Светлана Евгеньевна

Защита состоится 22 декабря 2009 г. в 12-00 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д.212.148.07 при Г'ОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д.11, ауд. 302, корпус А.

Автореферат размещен на сайте www.mgupp.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУ 1Ш. Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим направлять ученому секретарю Совета.

- кандидат биологических наук, доцент

Шатилова Татьяна Ивановна

Ведущая организация: Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН

Автореферат разослан

Ученый секретарь Совета д.т.н., ст. н.с.

Богатырева Т.Г

1. Общая характеристика работы

1.]. Актуальность темы

Рожь, наряду с пшеницей, является основным сырьем, перерабатываемым на этиловый спирт. Она из-за проблем, связанных с получением в ряде случаев вязких технологических сред относится к трудно перерабатываемому сырью. Вместе с тем, рожь имеет, но сравнешпо с пшеницей, такие особенности биохимического состава, в частности, активный комплекс собственных ферментов, которые при определенных условиях можно рассматривать как позитивные.

Однако, существующие технологические режимы низкотемпературных механико-ферментативных схем переработки сырья, внедренные на отечественных спиртовых заводах, в должной степени не используют этот факт.

Известно, что кроме активных амилаз, протеаз, рожь обладает и фитазной активностью. Применение фитазы, как эндогенной, так и микробной приводит к разложению зернового фитина, который представляет собой смесь кальциевых и магниевых солей фитиновой кислоты и является преобладающей формой накопления фосфора в зерне.

Продукты гидролиза фитина - инозит и фосфорная кислота имеют большое технологическое значение для спиртового производства. Неорганические фосфаты, проявляют свое действие при стерилизации, сохраняя сахара в слабокислых условиях и при брожении, стабилизируя кислотность бражек. Фосфор необходим для роста и развития дрожжевых клеток. Гидролиз фитина способствует снижению расхода ферментных препаратов, так как фитин зернового сырья выступает как ингибитор многих ферментов. Кроме того он позволяет высвободить ценные микроэлементы, такие как кальций, цинк, магний и др.

Процесс гидролиза фитина может быть осуществлен под действием как эндогенных, так и микробных фитаз. Следует отметить, что в настоящее время исследователи проявляют значительный интерес к поиску микроорганизмов -продуцентов фитаз. О применении микробных фитаз в промышленных условиях в нашей стране говорить пока рано, однако, разработки зарубежных ученых свидетельствуют о перспективности их использования.

Выше изложенное свидетельствует о том, что исследования, посвященные разработке научных основ технологии этанола из зерна ржи, базирующейся на изучении данных о распределении фитина в зерне ржи и его гидролиза под действием эндогенных и микробных фитаз, являются актуальными и перспективными.

1.2. Цели н задачи исследования

Целью данной работы является исследование биотехнологических процессов деструкции фитииа зерна ржи под действием эндогенной и микробной фитазы и выявлении их роли в процессах получения и сбраживания ржаного сусла.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

- охарактеризовать фитазный комплекс фуражного зерна ржи и его фракций;

- разработать схему выделения и очистки фитазы из фракции шелухи зерна ржи;

- изучить действие зерновой и микробной фитазы на стандартном и зерновом

субстрате;

- разработать процессуальную схему получения ржаного сусла с использованием фитаз, па основе дифференцированного способа переработки зерна;

- исследовать процесс получения ржаного сусла с использованием фитаз;

- исследовать процесс сбраживания ржаного сусла, полученного с использованием зерновой и микробной фитаз;

- выявить влияние действия фитаз на содержание этилового спирта и летучих примесей в бражке.

1.3. Научная новизна

Впервые проведено комплексное исследование по изучению фитазного комплекса сырья спиртового производства и выявлена роль эндогенной и микробной фитаз в технологии этанола из зерна ржи.

Разработана схема выделения и очистки зерновой фитазы. Получен препарат фитазы из зерна ржи со степенью очистки 105 раз. Определены опгимумы рН и температуры при действии эндогенной и микробной фитаз на стандартном и зерновом субстрате.

На основе изучения кинетики гидролиза фитииа фракции шелухи зерна ржи, научно обоснована эффективность процесса получения ржаного сусла, предусматривающего дифференцированный способ переработки зерна.

В результате проведения модельных опытов установлено, что среди ряда факторов, зависящих от гидролиза фитина и влияющих на процесс сбраживания ржаного сусла, основным является ингибирующее действие фитина на ферменты ржи, ферментных препаратов и спиртовых дрожжей.

Впервые выявлено влияние качественных показателей ржаного сусла, полученного с использованием эндогенной и микробной фитаз, на процесс его сбраживания, содержание этанола и летучих примесей в зрелой бражке, в зависимости от используемой расы спиртовых дрожжей.

1.4. Практическая значимость

Данные, полученные в ходе проведения экспериментов, позволяют рационально использовать сырье и микробные ферментные препараты с активной фитазой в технологии этанола.

Предложенный дифференцированный способ переработки зерна ржи дает возможность эффективно гидролизовать фитин сырья и повысить качественные характеристики осахаренного сусла.

Рекомендуемые режимы и стадия внесения микробной фитазы позволяет интенсифицировать процесс сбраживания, увеличить выход спирта, при одновременном снижении летучих примесей в бражке.

1.5. Апробация работы

Материалы диссертации представлены на V и VI Научно-практических конференциях с международным участием «Высокоэффективные технологии, методы и средства их реализации» (Москва, 2007г., 2008г.); VII Международной научно-технической конференции «Техшгка и технология пищевых производств» (Могилев, 2009г.).

1.6. Публикации

По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, в т. ч. 4 публикации в научных журналах, рекомендованных ВАК.

1.7. Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов и библиографии, включающей 192 источника. Работа изложена на 165 страницах, содержит 23 таблицы и 34 рисунка.

2. Обзор литературы

В обзоре литературы обобщены сведения о строении и биохимическом составе зерна ржи, а также об особенностях его переработки в спиртовом производстве. Дана характеристика ферментативного комплекса зерна ржи и ферментных препаратов, применяемых в технологии этанола. Основное внимание уделено фитазам - ферментам, гидролизующих фитин. Рассмотрены вопросы, касающиеся влияния состава сусла на эффективность процесса его сбраживания.

3. Экспериментальная часть

3.1. Материалы и методы исследования

В работе использовали фуражное зерно ржи, полученное со спиртового завода ОАО «Алвист» (Тверская область). Ферментные препараты:

• 'Гермамил - термоустойчивая бактериальная а-амилаза (Novozymes);

• Коверзим - глюкоамилаза (Ende Industries);

• Кормофит - микробная фитаза, продуцируемая грибной культурой Pénicillium canescens (Россия)

• Спиртовые дрожжи: S. cerevisiae раса XII, сухие дрожжи «Angel» (Китай) и «Фермиол» (США).

Показатели качества зерна ржи определяли в соответствии с ГОСТами. Содержание водорастворимого белка определяли по методу Лоури (Lowry et. al., 1951); аминный азот - методом формольного титрования, активность фитазы -колориметрическим методом (Синицин и др., 2006), в качестве стандартного субстрата использовали рисовый фитин (Sigma, США). Гсль-хроматографшо проводили с использованием геля Toyoperl HW-55F.

Бродильную активность дрожжей определяли весовым методом, содержание растворимых сухих веществ, кислотность и pH сусла - общепринятыми в спиртовой промышленности методами. Концентрацию спирта и действительного экстракта в зрелой бражке осуществляли дистилляционным методом. Определение побочных продуктов брожения проводили методом газовой хроматографии согласно ГОСТ 30536-97, с использованием газового хроматографа HP-FFAP (США).

3.2. Исследование фитазного комплекса зерна ржи

С целью прогнозирования режимных параметров процесса переработки зерна ржи, направленных на эффективный гидролиз фитина сырья необходимо было на первом этапе работы определить общее содержание данного компонента в зерна и его распределение в зерновке.

В качестве объектов исследования использовали помол ржи, а также фракции периферических частей зерна, которые получали двумя способами:

- рассевом помола с выделением крупки;

- последовательным снятием с зерновки внешних оболочек с получением образцов шелухи.

Установлено (табл. 1), что максимальное количество фитина содержится в образце Шелуха III (15% снятия). В данной фракции концентрируется около 90% от общего количества фитина сырья.

Таблица 1 - Содержание зольных соединений и фитина в зерне и его периферических частях

Сырье Массовая доля фракции, % Массовая доля, % на с. в. Пропет от исходного в зерне, %

Зола Фитин Зола Фитин

Зерно 100 1.20 0,40 100 100

Крупка 15 1,97 1,43 24,6 53.6

Шелуха I 5 6,20 0,76 25,8 9,5

Шелуха II 10 4,72 1,39 39.3 34.8

Шелуха III 15 4,39 2,32 54,9 87,0

Шелуха IV 20 2,95 1,80 49,2 90,0

Далее в работе была определена фитазная активность зерна ржи и его периферических частей (табл. 2).

Таблица 2 - Фитазная активность зерна ржи и его периферических частей

Сырье Фитазная активность

FTU, ед/г сырья FTU ед/г фитина сырья

Зерно 0,03 7,50

Крупка 0,08 5,61

Шелуха I ■ . - -

Шелуха II 0,06 4.29

Шелуха III 0.19 8,33

Шелуха IV 0,14 8,06

Установлено, что фитазная акгивность в образцах шелухи в первую очередь определяется процентом снятия наружных частей зерна. Так в образце Шелуха I (5% снятия) фитазная активность практически не определяется. Максимальная акгивность фитазы выявлена в образце Шелуха III (15% снятия), она превышает активность в целом зерне более чем в 6 раз. Именно поэтому данный образец использован для выделения зерновой фитазы.

3.3. Выделение и очистка фитазы из оболочек зерна ржи

Разработанная схема выделения и очистки фитазы ржи включала следующие этапы: экстракцию водой в соотношении 1:10, ступенчатое осаждение сульфатом аммония, гель-хроматографию на колонке с TSK- gel Toyopcarl HW - 55F.

На рисунке 1 представлены данные по гель-хроматографии белковой фракции, полученной осаждением сульфатом аммония от 40 до 60% насыщения. Из шести основных фракций фитазпая активность обнаруживается лишь в одной - 18 фракция (II пик), выходящей с объемом элюции 76 мл, что соответствует 80000 Да.

№ фракций

Рисунок 1 Фракционирование зерновой фитазы методом гель-хроматографии

На рисунке 2 приведена схема выделения и очистки фитазы ржи, по которой был получен препарат фитазы из зерна ржи со степенью очистки 105 раз (табл. 3).

Таблица 3. - Очистка фитазы из зерна ржи

Этап Белок по Лоури, мг/мл Фнтазная активность [Р04 '1, г/л Удельная активность, ед/мг белка Степень очистки

1, Экстракция Н2О 0,077 0,075 0,97 1

2. Осаждение (Ш^Си 40 - 60% насыщения 0,041 0,280 6,83 7,04

3. Гель-хроматография на колонке с Т8К^е1 'Гоуореаг! Н\У-55Р 0,018 1,84 102,3 105,3

Рисунок 2 Схема выделения и очистки препарата фитазы из зерна ржи

Экспериментально установлено, что фитаза ржи имеет оптимум рН 4,5 - 5,0, как при действии на стандартном субстрате, так и зерновой смеси. ГГодкисление затора до рН 3,0, либо проведение процесса при естественном рН замеса 6,3 снижает уровень фитазной активности до 40%. Температурный оптимум составляет 40-45°С. Температура 65-70°С - вторая основная пауза механико-ферментативного способа обработки сырья характеризуется активностью фитазы на зерновом субстрате на уровне 40-50% от максимальной, на стандартном -снижается до остаточной 5-10%. Прогрев замеса при температуре выше 70°С приводит почти к полной инактивации фитазы ржи.

3.4. Характеристика ферментного препарата фитазы микробного происхождения

Ферментный препарат фитазы под названием Кормофит, разработан учеными РАН и используется как кормовая добавка к сухим кормам. Помимо фитазы, продуцируемой грибной культурой РетсИНит сапехсет, препарат содержит карбогидразы - ферменты, расщепляющие полисахариды, такие как целлюлоза, (З-глкжаны, ксиланы, гемицеллюлозы, декстрозы.

Методом гель-хроматографии на колонке с Т8К^е1 Тоуореаг1 Н\У-55 была определена молекулярная масса микробной фитазы, которая составила 12000 -23000 Да.

При изучении влияния рН на активность исследуемого препарата Кормофит установлено, что оптимум рН при гидролизе фитина зернового субстрата сдвигается в кислую область относительно стандартного субстрата и соответствует рН 4.5 - 5,0, в то время как на стандартном имеет значение оптимума 5,5.

Также можно отметить, что в целом расширяется диапазон рН, при котором Кормофит работает достаточно активно. При рН 4,0 и 6,0 на зерновом субстрате активность составляет около 80% от максимальной (рис. 3).

-*— стандартный субстрат зерновой субстрат рН

Рисунок 3 Влияние рН на активность ферментного препарата Кормофит

При исследовании влияния температуры (рис. 4) на активность ферментного препарата Кормофит установлено, что температурный оптимум при действии на стандартный субстрат имеет четко выраженный пик при 45°С. Снижение температуры до 35°С и увеличение ее до 55°С сопровождается уменьшением фитазной активности соответственно до 70% и 50%.

Исследование влияния температуры на активность препарата, проведенное на зерновом субстрате, показало, что оптимум температуры сдвигается в область более высоких температур, также расширяется диапазон варьирования температур, при которых Кормофит проявляет достаточно высокую активность.

3.5. Получение ржаного сусла с использованием зерновой фитазы

Получение ржаного сусла проводили по механико-ферментативному способу (режим Регламента). В соответствии с ним измельченное зерно поступает в смеситель, куда подают воду в соотношении 1:3 (1:4) и а-амилазу. Замес выдерживают при температуре около 50°С в течение 20-30 мин (первая пауза). Затем его быстро нагревают до 70-75°С и выдерживают в течение 120-150 мин. (вторая пауза) при постоянном перемешивании. Далее готовый замес подогревают до 95-98°С и выдерживают в непрерывном потоке при перемешивании в течение 90-120 мин (третья пауза).

Общая продолжительность водно-тепловой обработки замеса составляет 3-4 часа. Ферментные препараты дозируются в зависимости от их активности на 1 г. условного крахмала: 1,5-2,0 ед. АС (либо 0,2-0,4 ед. АС при использовании термостабильных препаратов) и 6,0-6,5 ед. ГлС на стадию осахаривания (четвертая пауза), которая протекает при температуре 56-58°С в течение 30 мин.

Данная технологическая схема использована в качестве базовой для разработки режимов получения сусла из ржи с участием собственных ферментов зерна, в частности фитазы. Для этого снижена температура обработки замеса на первой паузе с 50°С до 40-45°С, так как данный температурный интервал является,

>0 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ТО 75 80 85 90

Температура, С

-А—стандартный субстрат ■ зерновой субстрат

Рисунок 4 Влияние температуры на активность ферментного препарата Кормофит

как установлено, оптимальным для действия зерновой фитазы и увеличена ее продолжительность с 30 мин до 2-х часов.

Кроме того, в работе исследовано влияние исходной активной кислотности замеса на процесс получения сусла из зерна ржи.

Установлено (табл. 4), что предложенное изменение режима не оказывает влияния на активную кислотность сусла. Вероятно, ферментативный гидролиз фитина сырья под действием собственных фитаз ржи при данном способе получения сусла протекает слабо. Причиной тому может быть недостаточная фитазная активность ржи, равная, в зависимости от партии зерна ржи, 0,03-0,04 ед. РТШг зерна и незначительная концентрация фитина в перерабатываемом сырье, а также его реологические характеристики. Известно, что ржаные замесы обладают повышенной вязкостью.

Таблица 4 - Влияние продолжительности обработки замеса на активную и титруемую кислотность сусла

Время обработки замеса, при 40-45°С, мин рН сусла Кислотность сусла, град.

30 6,3 0,23

60 6,1 0,25

120 6,2 0,28

180 6,2 0,30

Альтернативным вариантом получения сусла может быть выделение фракции из зерна, в которой сосредоточены фитин и фитаза ржи и ее предварительная обработка. Ранее установлено, что дифференцированная переработка зерна является эффективным способом в спиртовой отрасли.

Принципиальная процессуальная схема предлагаемого способа переработки зерна ржи приведена на рисунке 5. Она включает в себя стадию шелушения зерна и обработку шелухи в смеси с водой, в том числе с подкислением до рН 5,0, и обработкой при 1=40-45°С. Дифференцированный способ переработки ржи позволяет, во-первых, повысить уровень фитазной активности в расчете на 1 г сырья до 0,20-0,25 ед. РТО; во-вторых, сократить затраты, связанные с использованием серной кислоты, вносимой для подкисления и создания оптимального уровня рН для действия фитазы ржи; в-третьих, такое техническое решение дает возможность сохранить или снизить незначительно рН всего замеса, что в свою очередь, определяет эффективность гидролиза крахмала термостабильной а-амилазой препарата Термамил, имеющей оптимум рН в нетральной зоне.

Вода ^

Н2804

обработка смеси при 1=40-45°С, рН 5,0-5,2

одноступенчатое дробление 1

Вода Помол

а-амилаза

Замес

глюкоамилаза

Рисунок 5 Процессуальная схема получения ржаного сусла на основе дифференцированного способа переработки зерна

В работе были получены и проанализированы по основным показателям качества следующие образцы осахарешюго сусла.

Контроль I - режим получения сусла из исходного зерна ржи по Регламенту.

Контроль II - режим получения сусла из исходного зерна ржи по Регламенту с измененной первой паузой (1^40-45°С, Т=3 часа).

Опыт 1 - предлагаемый способ с выделением 15% шелухи, ее смешиванием с водой при гидромодуле 1 : 10 и обработкой при естественном рН замеса в течение 3-х часов при 1=40-45°С, вводом обработанного затора из шелухи в смесь измельченной фракции эндосперма с водой и дальнейшем проведением процесса по режиму Регламента.

Опыт II - процесс вели аналогично Опыту I, но с подкислением замеса из шелухи до рН 5,0.

Опыт III - вели аналогично Опыту II с увеличением продолжительности обработки шелухи до 10-ти часов.

Сравнительная характеристика образцов осахарешюго сусла, приведенная в таблице 5, показывает, что дифференцированная подготовка сырья улучшает технологические показатели сусла: повышается массовая доля сухих веществ в среднем на 0,9-2,1%, сбраживаемых углеводов на 0,9-2,0%, растет видимая доброкачественность сусла.

Лучшим является Опыт III, в котором на стадии обработки шелухи смесь подкисляли до рН 5,0 (оптимум для действия фитазы ржи) и увеличивали продолжительность выдержки до 10-ти часов.

Таблица 5 - Сравнительная характеристика образцов осахарешюго сусла

Показатели Вариант получения сусла

Контроль I Контроль II Опыт I Опыт II Опыт III

Массовая доля сухих веществ, % 14,2 14,8 15,1 15,9 16,3

Массовая доля сбраживаемых углеводов, % 10,9 11,4 11,8 12,5 12,9

Массовая доля Сахаров, % 4,9 5,5 4,9 5,2 6,5

Массовая доля аминного азота, % 0,061 0,074 0,055 0,055 0,079

Титруемая кислотность, град. 0,18 0,24 0,19 0,20 0,25

Видимая доброкачественность, % 76,7 77,0 78,1 78,6 79,1

3.6. Получение сусла с использованием микробной фитазы

В связи с длительностью процесса гидролиза фитина зерна ржи под действием эндогенных фитаз в работе исследовали возможность ускорения стадии предобработки фракции шелухи путем использования микробных фитаз.. Норма внесения препарата Кормофит составила 0,2 едЛи/г шелухи или 0,03 ед.ГГО/г зерна; гидромодуль: сырье : сода варьировался в пределах от 1 : 4 до 1 : 10. Процесс гидролиза проводили при температуре 40 - 45 °С, рН 5,0 - 5,2.

Анализ данных, представленных на рисунке 6, позволяет сделать следующие выводы:

1. Дополнительное внесение в смесь шелухи с водой микробной фитазы в рекомендуемой дозировке интенсифицирует процесс гидролиза фитина ржи. При равном гидромодуле (1 : 10) в контрольном образце степень гидролиза фитина через 6 часов составляет около 40%, тогда как в опытном уже через 2 часа превышает 80%.

2. Снижение гидромодуля замедляет процесс деструкции фитина ржи. Вероятнее всего, данный факт может быть связан с высокой вязкостью проб, полученных при низком гидромодуле.

3. Оптимальными условиями протекания процесса предобработки фракции шелухи на основе гидролиза фитина ржи нод действием эндогенной и микробной фитаз являются : гидромодуль 1 : 8 1 : 10; продолжительность - 2-3 часа.

0 1 2 3 4 5 6

Время гидролиза, ч

• Контроль (без Ф1Т) • Опыт 1 (ГМ 1 :10) " Опыт 2 (ГМ 1 :8) а Опыт 3' (ГМ 1:6) ^ Опыт 4 (Ш 1 :4)

Рисунок 6 Гидролиз фитина ржи под действием эндогенной и микробной фитазы

На следующем этапе работы исследовали влияние способа получения сусла, которое получали по двум вариантам: Вариант А - классический метод переработки зерна в соответствии с режимами Регламента; Вариант Б -дифференцированный метод переработки зерна с выделением фракции шелухи и ее предварительной предобработки при 40 - 45 °С в течение 3-х часов, а также стадии и норм внесения микробной фитазы на отдельные показатели качества сусла.

Установлено (табл. 6), что внесение ферментного препарата с активной фитазой на стадию осахаривания разваренной массы независимо от варианта его получения не приводит к повышению массовой доли сухих веществ в сусле (даже в случае увеличения нормы в 2 раза). Определяющим является норма внесения фитазы на стадию предобработки шелухи. Так, уменьшение количества препарата Кормофит с 0,03 ед.РТи/г зерна (оптимальная доза) до 0,015 ед.РТО/г зерна сопровождается снижением содержания сухих веществ в сусле с 16,1% до 15,5%.

Таблица 6 Изменение содержания сухих веществ и свободных Сахаров в зависимости от варианта получения осахаренного сусла

Вариант получения Норма внесения фитазы, ед 1'Ти/г зерна Массовая доля в сусле, %

сусла на стадию предобработки шелухи на стадию осахаривания С.В. Р.В.

Вариант А 1. 14.8 5,5

2. - 0,015 14,8 5,6

3. - 0,030 15,0 5,8

4. - 0,060 14,9 6,7

Вариант Б 5. 0,030* 16,1 6,4

6. 0,015 - 15,5 5,3

7. 0,015 0,015 15,4 5,7

8. 0,015 0,030 15,6 6,0

9. 0,015 0,060 15,5 6,9

* - оптимальная доза внесения микробной фигам, позволяющая гидролизовать фитин ржи примерно на 90%

Показано, что целесообразнее вносить препарат полностью на стадию предобработки фракции шелухи, а не в два приема.

3.7. Исследование процесса сбраживании ржаного сусла,

полученного с использованием зерновой и микробной фитазы

Предложенная схема переработки ржи, основанная на выделении фракции шелухи и стадии ее предобработки позволяла:

> проводить глубокий гидролиз фитина сырья, являющегося ингибитором ряда ферментов;

> накапливать в осахаренном сусле остатки фосфорной кислоты;

> повышать показатели качества сусла, в том числе увеличивать массовую долю в нем сбраживаемых углеводов, свободных Сахаров, аминного азота и др.

Для выявления влияния на процесс сбраживания сусла каждого из перечисленных факторов и установления наиболее значимого в работе была изучена динамика выделения диоксида углерода на модельных опытах.

В качестве основного сырья для приготовления сусла, предназначенного к сбраживанию, для выявления влияния первых двух факторов, в данной серии экспериментов использовали фракцию эндосперма, выбор которой основывался следующими причинами. Во-первых, в ней содержалось минимальное количество фитина и фитазы ржи, что позволяло, при необходимости, исключить их влияние на процессы, протекающие при получении сусла и его сбраживании. Во-вторых, рядом исследователей установлено, что фракция эндосперма в отличие от исходного зерна ржи характеризуется существенным снижением количества некрахмальных полисахаридов. Последние влияют не только па вязкость сред на отдельных этапах переработки зерна, но могут играть и экранирующую роль, снижающую доступность крахмала сырья к ферментативному воздействию.

Для получения сопоставимых результатов по сериям был выбран следующий режим переработки сырья. Помол, полученный после дробления фракции эндосперма, которая представляла собой зерновку после удалении 15 % внешних поверхностных слоев, разделяли на две части. Меньшую (15 % от общей массы помола) смешивали с водой (гидромодуль 1 : 10), подкисляли раствором НгБС^ (или смесью двух кислот Н2304 и 11;Р04) до рН = 5,0 и проводили обработку при 40-45 °С в течение трех часов.

При получении опытных образцов сусла к помолу добавляли определенное количество сухого рисового фитина.

В Серии 1 (С1) для подкисления среды использовали раствор ¡ ЬВОд.

В Серии 2 (С2) подкисление также осуществляли раствором Н280|. В смесь добавляли ферментный препарат Кормофит с дозировкой 10 ед РТО/г фитина сырья, что позволяло проводить полный гидролиз фитина

В Серии 3 (СЗ) для подкисления среды использовали растворы Нг.Я04 и Н3Р04. Последний вносили в количествах, соответствующих 100%-ному гидролизу фитина, содержащегося в пробе.

Далее предварительно обработанную часть помола направляли на соединение с основной частью (85% от общей массы измельченного сырья) и проводили механико-ферментативную обработку и осахаривание разваренной массы по режиму Регламента. Всего было получено десять образцов сусла:

> К - контроль (без внесения фитина);

> 01 (С1); 01 (С2); 01 (СЗ) — опыт с внесением 0,5 % фитина к массе помола;

> 02(С1); 02 (С2); 02 (СЗ) - опыт с внесением 1,0 % фитина к массе помола;

> 03 (С1); 03 (С2); 03 (СЗ) - опыт с внесением 2,0 % фитина к массе помола. В образцы сусла вносили спиртовые дрожжи. Сбраживание контролировали

по выделению С02. Анализ., полученных данных позволяет сделать следующие выводы:

1. Процесс сбраживания зависит от присутствия фитина в сусле, причем, с увеличением его массовой доли в пределах от 0,5 % до 2,0 % закономерно снижается как интенсивность брожения, так и абсолютное количество выделившегося СО2. К примеру, через 24 часа сбраживания контрольного образца образовалось 7,25 г С02 на 100 г сусла, а в опытных - соответственно 7,00; 6,25 и 5,80 г С02 на 100 г сусла. Процесс сбраживания контрольного образца завершался на 10-15 часов раньше, чем опытных.

2. Ферментативный гидролиз фитина, осуществленный под действием микробной фитазы, повышает эффективность сбраживания ржаного сусла. Причем, наибольшая интенсивность сбраживания соответствовала пробе 03 (С2), в которой на стадии получения сусла использовали максимальное количество фитина. Вместе с тем, уровень различий в динамике выделения диоксида углерода в опытных образцах сусла, подвергнутых гидролизу фитина не столь существенный, как для образцов без гидролиза.

3. Дотшштельное внесение в сусло Н3РО4 в концентрациях, соответствующих полному гидролизу фитина, в количествах близких к его содержанию в зерне - проба 01 (СЗ) практически не влияет на процесс сбраживания; при больших концентрациях Н3Р04 сбраживание незначительно интенсифицируется на первых этапах.

Для получения более наглядной зависимости влияния варианта получения сусла на интенсивность сбраживания сусла был рассчитан часовой прирост СОг на 100 г сусла. На рисунке 8 приведены данные но сбраживанию контрольного и опытных образцов сусла, полученных с максимальным количеством фитина,

внесенным в замес (2,0 % к массе помола). Лучшим по динамике часового прироста С02 являлся образец сусла 03(С2) в котором при его получении использована микробная фитаза.

Время сбраживания, ч -♦—К ~»-03(С1) ОЗ(С2) 03 (СЗ)

Рисунок 8 Интенсивность сбраживания ржаного сусла в зависимости от варианта

его получения

Таким образом, среди первых двух факторов более значимым является ингибирующее действие фитина па отдельные группы ферментов как эндогенного, так и микробного происхождения. В меньшей степени на процесс сбраживания влияет дополнительное накопление в сусле остатков фосфорной кислоты. Возможно, данный факт связан с тем, что зерновое сусло с позиции фосфорного питания для дрожжей и так является полноценным.

На следующем этапе работы выявлено влияние расы спиртовых дрожжей на динамику выделения дрожжей диоксида углерода при сбраживании сусла, полученного с использованием эндогенной и микробной фитаз. Для сбраживания применяли спиртовые дрожжи S. cerevisiae расы XII, а также сухие дрожжи "Angel" (Китай) и "Фермиол" (США). Последние относятся к термотолерантным и работают при температуре 33-35 °С.

Установлено, что получение сусла из ржи по дифференцированной схеме переработки зерна с использованием фитаз (опытный вариант), но сравнению с классической схемой (контрольный вариант) интенсифицирует процесс сбраживания. Длительность брожения сокращается в среднем на 12 - 18 часов.

Также показано, что в контрольном варианте за первые 18-24 часа исследуемые расы дрожжей по уменьшению интенсивности сбраживания располагаются в следующий ряд: Раса XII —» "Angel" —> "Фермиол".

При сбраживании опытных образцов сусла данная зависимость меняется (рис. 9). Максимальная интенсивность выделения С02 выявлена при сбраживании сусла дрожжами "Фермиол". В целом за первые 12-18 часов исследуемые расы дрожжей по уменьшению интенсивности сбраживания располагаются в следующий ряд: "Фермиол" —» "Angel" —> Раса XII.

Время сбраживания, ч

дрожжи расы XII —В—дрожжи "Angel" -тАт—дрожжи "Фермиол"

Рисунок 9 Влияние расы дрожжей на интенсивность сбраживания ржаного сусла опытного варианта (Вариант III)

Таким образом, установлено, что гидролиз фитина ржи под действием эндогенной и микробной фитаз оказывает большее позитивное действие в случае сбраживания сусла (по показателю выделения С02) сухими спиртовыми дрожжами.

Вместе с тем известно, что сухие спиртовые дрожжи более чувствительны, по сравнению с традиционными к присутствию в сбраживаемой среде ингибиторов, так как важнейшей их особенностью является повышенная проницаемость мембран.

3.8. Анализ зрелой бражки по содержанию этилового спирта и летучих примесей

Полученные образцы зрелой бражки были проанализированы на содержание этилового спирта (табл. 7). Установлено, что концентрация этилового спирта в дистилляте зависит от: расы используемых дрожжей и способа получения осахаренного сусла.

Максимальный выход спирта обнаружен в пробах бражки, полученных с использованием сухих дрожжей. Так, для контрольного варианта крепость дистиллята при сбраживании сусла дрожжами "Angel" и "Фермиол" составила 7,07 -7,10 об.%, против 6,92 об.% для образца, где использовали дрожжи расы XII.

Таблица 7 - Содержание этилового спирта в зрелой бражке

№ Вариант получения сусла Раса дрожжей Продолжительность брожения, час. Концентрация спирта, об.%

I Вариант I Чистая культура расы XIJ 72 6,92

2 Вариант И Чистая культура расы XII 66 7,23

3 Вариант III Чистая культура расы XII 66 7,19

4 Вариант I Сухие дрожжи "Angel" 72 7,10

5 Вариант 11 Сухие дрожжи "Angel" 66 7,29

6 Вариант III Сухие дрожжи "Angel" 66 7,24

7 Вариант I Сухие дрожжи "Фермиол" 66 7,07

8 Вариант 11 Сухие дрожжи "Фермиол" 60 7,30

9 Вариант III Сухне дрожжи "Фермиол" 60 7,26

В опытных вариантах значения соответственно составляют 7,29 - 7,30 об.% и 7,24 - 7,26 об.%. Причем можно отметить, что в случае продолжительного гидролиза (10 часов) фитина ржи под действием собственной фигазы (Вариант II) накапливается больше этилового спирта, чем при более кратковременном (2 часа) гидролизе под действием эндогенной и микробной фигаз (Вариант ГН). Возможно, данный факт связан с более глубоким гидролизом гемицеллюлоз фракции шелухи под действием ферментного комплекса ржи и, как следствие, с улучшением технологичности получаемых сред. Кроме того, он может быть следствием накопления повышенного количества аминокислот, что способствует снижению уровня потребления дрожжами сбраживаемых углеводов. Однако, с технологической точки зрения предпочтителен Вариант III получения сусла.

На завершающем этапе работы проведены исследования по анализу зрелой бражки на содержание вредных примесей. Полученные данные (табл. 8, 9) позволили сделать следующие выводы:

• Минимальное количество примесей содержат образцы бражки, полученные с применением дрожжей расы XII и "Фермиол". Сухие дрожжи "Angel" накапливают значительно больше примесей за счет фракции сивушных масел;

• Метаболизм дрожжей расы XII характеризуется накоплением в бражке ацетальдегида. Этой фракции накапливается примерно 2,5 - 3,0 раза больше, чем при использовании сухих дрожжей;

« Основная доля примесей приходится на фракцию сивушных масел, причем в ней преобладает изоамилол.

Таблица 8 - Сравнительный анализ содержания летучих примесей в контрольных образцах бражки (получение сусла по Варианту I)

Летучие примеси, мг/дм3 безводного спирта Чистая культура раса XII Сухие дрожжи

"Лиге!" * "Фермиол" **

Ацетапьдегид 747,50 304,15 345,80

Этилацетат 140,09 211,08 165,19

Метанол (об,%) 0,0080 0,0061 0,0044

1-Пропанол 401,92 904,77 301,27

2-Г1ронанол 1,90 5,30 4,01

Изобутанол 1390,21 1540,15 1080,75

1- Бутанол 7,00 10,16 5,03

Изоамилол 3400,18 6009,5 4681,13

Общее количество примесей 6088,80 8985,11 6583,18

* время сбраживания 72 часа, I = 28-30°С; ** время сбраживания 66 ч, I = 33-35 С

Таблица 9 - Сравнительный анализ содержания летучих примесей в опытных образцах бражки (получите сусла по Варианту II)

Летучие примеси, иг/дм3 безводного спирта Чистая культура раса XII Сухие дрожжи

"Алее!" * "Фермиол"

Ацетальдегид 65093 297,07 330,42

Этилацетат 77,65 155,80 120,71

Метанол ( об.%) 0,0075 0,0060 0,0050

1-Пропанол 312,03 810,85 272,14

2-Пропанол 3,17 4,24 2,92

Изобутанол 1042,80 1495,61 944,73

1- Бутанол 5,54 9,90 7,74

Изоамилол 2970,67 5572,42 4150,00

Общее количество примесей 5062,79 8345,89 5828,66

% к общему количеству в контроле 83,1 92,9 88,25

* время сбраживания 66 часа, {= 28-30иС; ** время сбраживания 48 часов, 1 = 33-35 С

В процентном отношении наиболее существенно в зависимости от варианта получения сусла изменяется содержание альдегидов, в меньшей степени эфиров и сивушных масел. Возможно, это связано с тем, что в процессе длительной предобработки фракции шелухи в Варианте II идет достаточно глубокий гидролиз крахмала сырья под действием эндогенных амилаз, среди которых, как известно, преобладает р-амилаза. Накопившиеся на этой стадии сахара на последующих этапах механико-ферментативной обработки могут вступать в реакцию меланоидинообразования, которая, в свою очередь, является источником образования альдегидов.

Б делом изучение процессов на стадии сбраживания осахаренного сусла показывает, что предлагаемая схема переработки ржи с использованием дрожжей расы XII и "Фсрмиол" позволяет повысить крепость бражки на 0,2-0,Зоб.% и снизить содержание в ней летучих примесей на 20-25%, в том числе, за счет-фракции альдегидов почти в 2 раза.

Выводы

1. Впервые определены содержание фитина и фитазная активность в зерне ржи и его периферических частях. Установлено, что во фракции Шелухи (15% снятия) концентрируется до 90% от общего количества фитата сырья, ее фитазная активность достигает максимума (0,19 ед.Р'ГО/г сырья для данной фракции против 0,03 ea.FTU /г для зерна).

2. Разработана схема выделения и очистки зерновой фитазы. Получен препарат фитазы из -зерна ржи со степенью очистки 105 раз.

3. Определены оптимумы рН и температуры при действии эндогенной и микробной фитаз на стандартном и зерновом субстрате. Для зерновой фитазы оптимум рП 5,0, температуры 40 - 45 °С, для микробной фитазы - рН 4,5 - 5,5, температуры 45 - 55 °С.

4. Проведена сравнительная характеристика образцов осахаренного сусла в зависимости от вариантов переработки ржи. Показано, что дифференцированная подготовка сырья, заключающаяся в выделении фракции шелухи и се обработке при рН 5,0 и температуре 40 - 45 °С в течение 10 часов улучшает показатели сусла: повышает массовую долю сухих веществ lia 0,9 -2,0%, ОРВ на 0,9 - 2,0%.

5. Установлено, что дополнительное внесение в смесь фракции Шелухи и воды микробной фитазы в рекомендуемой дозировке (0,2 ед.РТи/ г шелухи) интенсифицирует процесс гидролиза фитина ржи, при этом его продолжительность сокращается с 10-ти до 2-х часов.

6. Обоснована стадия внесения микробной фитазы. Выявлено, что лучшими показателями качества характеризуются образцы сусла, в которых вся рекомендованная норма фитазы вносится на стадию предобработки шелухи. Дробное внесение фитазы (на стадию предобработки и на стадию осахаривания) снижает содержание C.B. в сусле с 16,1% до 15,5%.

7. Изучена на модельных опытах динамика выделения диоксида углерода в зависимости от вариантов получения сусла (массовой доли фитина;

подкисления среды II2SO4; H2S04 и Н3РО4; внесения ферментного препарата Кормофит). Установлено, что с увеличением массовой доли фитина в сырье от 0,5% до 2,0% снижается интенсивность брожения сусла; дополнительное внесение Н3РО4 в концентрациях, соответствующих полному гидролизу фитина ржи практически не влияет на процесс сбраживания; ферментативный гидролиз фитина сырья повышает эффективность сбраживания ржаного сусла.

8. Исследована динамика выделения диоксида углерода при получении сусла по предлагаемому способу с предобработкой шелухи и показано, что по интенсивности сбраживания спиртовые дрожжи можно расположить в следующий ряд: "Фермиол" —» "Angel" —> Раса XII.

9. Изучено влияние варианта получения сусла и используемой расы дрожжей на содержание этилового спирта в зрелой бражке. Установлено, что сбраживание опытных образцов сусла, полученных по схемам, предусматривающим гидролиз фитина сырья, характеризуется большим накоплением этанола (7,19 - 7,30 об.% против 6,92-7,10 об.% для контроля). Максимальное количество этанола содержит бражка, полученная с использованием сухих дрожжей "Фермиол" и "Angel".

10. Методом газовой хроматографии определен качественный и количественный состав летучих примесей в образцах дистиллята бражки. Установлено, что на накопление примесей влияют: вариант получения сусла и раса спиртовых дрожжей.

11. На основании проведенных экспериментов рекомендуется следующий способ получения и сбраживания ржаного сусла:

- выделение из зерна ржи фракции Шелухи в количестве 15% от общей массы сырья, смешивание ее с водой при гидромодуле 1 : 10, внесение микробной фитазы (0,2 ед. FTU/ г шелухи) и предобработка при рН 5,0, температуре 40 -45 °С в течение 2 часов;

- смешивание обработанной фракции Шелухи с оставшейся фракцией Эндосперма (общий гидромодуль 1 : 4), проведение обработки в соответствии с режимом механико-ферментативного способа по Регламенту.

- сбраживание осахаренного сусла с использованием спиртовых дрожжей расы XII или "Фермиол".

Разработанный способ позволяет повысить крепость бражки на 0,2-0,3 об.% и снизить содержание в лей летучих примесей в среднем на 20 - 25%, в том числе за счет фракции альдегидов, почти в 2 раза.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Жульков А.Ю. Исследование фитазиог о комплекса зерна ржи [Текст] / Витол И.С., Жульков А.Ю., Карпиленко Г. П. Н В сб.: V Научно-практической конференции с международным участием «Высокоэффективные технологии, методы и средства их реализации», Москва, 2007, с. 171 - 172.

2. Жульков А.Ю. Метод оценки степени растворения крахмала при получении осахаренного сусла Крикунова JI.H., Жульков А.Ю., Карпиленко Г.П. // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2008, № 1, с. 12 - 14.

3. Жульков А.Ю. Выделение и характеристики фитазы ржи [Текст] / Жульков А.Ю., Витол И.С., Карпиленко Г.П. // В сб.: VI Научно-практической конференции с международным участием «Высокоэффективные технологии, методы и средства их реализации», Москва, 2008, с. 77 - 79.

4. Жульков А. Ю. Выделение фитазы из оболочек зерна ржи [Текст] / Жульков А. Ю., Карпиленко Г.П. // Тезисы докладов VII Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств», Могилев, 2009, с. 93.

5. Жульков А.Ю. Роль зерновой фитазы при производстве и сбраживании ржаного сусла. Часть I. Исследование фитазного комплекса ржи [Текст] / Жульков А.Ю., Витол И.С., Карпиленко Г.П. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2009, № 5, с. 50 - 55.

6. Жульков А.Ю. Роль зерновой фитазы при производстве и сбраживании ржаного сусла. Часть II. Способы и режимы получения сусла [Текст] / Жульков А.Ю., Витол И.С., Карпиленко Г.П. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2009, № 6, с. 48 - 50.

7. Жульков А.Ю. Исследование процесса сбраживания ржаного сусла, полученного с использованием зерновой и микробной фитаз [Текст] / Жульков А.Ю., Витол И.С., Карпиленко Г.П. И Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2009, т. 4, № 5, с.31 - 36.

Подписано в печать 12.11.09. Формат 60x90'/,6. Усл. печ. л. 1,75. Тиране 100 экз. Заказ 220.

Издательский комплекс МГУПП 125080, Москва, Волоколамское шоссе, 11

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Жульков, Андрей Юрьевич

Введение.

1. Обзор литературы.

1.1.Рожь - основное сырье для спиртового производства.

1.1.1. Производство зерна ржи — агропромышленные аспекты.

1.1.2.Особенности переработки зерна ржи в спиртовом производстве.

1.2. Строение и биохимический состав зерна ржи.

1.2.1. Особенности строения и состава зерна ржи.

1.2.2. Амилолитические ферменты.

1.2.3. Протеолитические ферменты.

1.3. Ферментные препараты, используемые в технологии спиртового производства.

1.3.1. Амилолитические ферментные препараты.

1.3.2. Протеолитические ферментные препараты.

1.3.3. Цитолитические ферментные препараты.

1.4. Фитазы - ферменты, гидролизующие фитин.

1.4.1. Фитазы растений.

1.4.2. Микробные фитазы.

1.5. Способы подготовки крахмалосодержащего сырья к сбраживанию.

1.5.1. Режимы механико-ферментативной обработки сырья.

1.6. Влияние состава сусла на эффективность процесса его сбраживания.

1.6.1. Обмен углеводов.

1.6.2. Обмен белков.

1.6.3. Фосфорный обмен.

2. Экспериментальная часть.

2.1. Методы исследования.

2.1.1. Определение физических и химических показателей зерна ржи.

2.1.2. Определение массовой доли редуцирующих Сахаров.

2.1.3. Определение белка по методу Лоури.

2.1.4. Определение фракционного состава белков.

2.1.5. Определение содержания фитина.

2.1.6. Определение фитазной активности колориметрическим методом.

2.1.7. Фракционирование белков методом гель-хроматографии.

2.1.8. Определение видимой доброкачественности сусла.

2.1.9. Исследование динамики сбраживания сусла.

2.1.10. Определение концентрации спирта и массовой доли экстрактивных веществ в бражке.

2.1.11. Определение побочных продуктов брожения методом газовой хроматографии.

2.2. Характеристика исследуемого образца зерна ржи по физическим и химическим показателям.

2.3. Исследование фитазного комплекса зерна ржи.

2.3.1. Выделение фитазы из оболочек зерна ржи.

2.3.2. Очистка фитазы ржи с помощью метода гель-хроматографии.

2.3.3. Определение оптимальных условий действия зерновой фитазы.

2.4. Характеристика ферментного препарата фитазы микробного происхождения.

2.4.1. Фракционирование ферментного препарата фитазы методом гель-хроматографии.

2.4.2. Определение оптимальных условий действия микробной фитазы.

2.5. Получение ржаного сусла с использованием зерновой и микробной фитазы.

2.5.1.Разработка метода оценки степени растворения крахмала.

2.5.2.Получение сусла с использованием зерновой фитазы.

2.5.3. Получение сусла с использованием микробной фитазы.

2.6. Исследование процесса сбраживания ржаного сусла, полученного с использованием зерновой и микробной фитаз.

2.6.1. Изучение динамики накопления диоксида углерода на модельных опытах.

2.6.2. Влияние расы спиртовых дрожжей на динамику выделения диоксида углерода при сбраживании сусла, полученного с использованием эндогенной и микробной фитаз.

2.6.3. Анализ зрелой бражки по содержанию этилового спирта.

2.6.4. Анализ зрелой бражки по содержанию летучих веществ.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль эндогенных и микробных фитаз в процессе получения и сбраживания ржаного сусла"

Актуальность темы. Основные этапы производства этилового спирта из крахмалсодержащего сырья основаны на биотехнологических процессах, происходящих при переработке зерна в соответствии с низкотемпературными режимами под действием миробных амилаз, протеаз, целлюлаз, гемицеллюлаз. Причем, ферментные препараты цитолитического действия применяются в основном для получения этанола из ржи и ячменя.

Рожь, наряду с пшеницей, является основным сырьем, перерабатываемым на этиловый спирт. Она из-за проблем, связанных с получением в ряде случаев вязких технологических сред, относится к трудно перерабатываемому сырью. Вместе с тем, рожь имеет, по сравнению с пшеницей, такие особенности биохимического состава, в частности, активный комплекс собственных ферментов, которые при определенных условиях молено рассматривать как позитивные.

Однако, существующие технологические режимы механико-ферментативных схем, так называемых низкотемпературных, переработки сырья, внедренные на отечественных спиртовых заводах, в должной степени не используют этот факт.

Известно, что кроме активных амилаз, протеаз, рожь обладает и фитазной активностью.

Применение физазы, как эндогенной, так и микробной приводит к разложению зернового фитина, который представляет собой смесь кальциевых и магниевых солей фитиновой кислоты и является преобладающей формой накопления фосфора в зерне.

Продукты гидролиза фитина - инозит и фосфорная кислота имеют большое технологическое значение для спиртового производства. Неорганические фосфаты, проявляют свое действие при стерилизации, сохраняя сахара, в слабокислых условиях и при брожении, стабилизируя кислотность бражек. Фосфор необходим для роста и развития дрожжевых клеток. В процессе гидролиза высвобождаются ценные микроэлементы, такие как кальций, цинк, магний и др. Гидролиз фитина способствует снижению расхода ферментных препаратов, так как фитин зернового сырья выступает как ингибитор многих ферментов.

Процесс гидролиза фитина может быть осуществлен под действием как эндогенных, так и микробных фитаз. Следует отметить, что в настоящее время исследователи проявляют значительный интерес к поиску микроорганизмов - продуцентов фитаз. О применении микробных фитаз в промышленных условиях в нашей стране говорить пока рано, однако, научные и практические результаты зарубежных ученых свидетельствуют о перспективности использования ферментных препаратов фитазы.

Выше изложенное свидетельствует о том, что исследования, посвященные разработке научно-практических основ технологии этанола из зерна ржи, базирующиеся на изучении распределения фитина в зерне ржи и его гидролиза под действием эндогенных и микробных фитаз, являются актуальными и перспективными.

Цели и задачи исследования. Целью данной работы является исследование биотехнологических процессов деструкции фитина зерна ржи под действием эндогенной и микробной фитазы и выявлении их роли в процессах получения и сбраживания ржаного сусла.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

- охарактеризовать фитазный комплекс фуражного зерна ржи и его фракций;

- разработать схему выделения и очистки фитазы из фракции шелухи зерна ржи;

- изучить действие зерновой и микробной фитазы на стандартном и зерновом субстрате;

- разработать процессуальную схему получения ржаного сусла с использованием фитаз, на основе дифференцированного способа переработки зерна;

- исследовать процесс получения ржаного сусла с использованием фитаз;

- исследовать процесс сбраживания ржаного сусла, полученного с использованием зерновой и микробной фитаз;

- выявить влияние действия фитаз на содержание этилового спирта и летучих примесей в бражке.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование по изучению фитазного комплекса сырья спиртового производства и выявлена роль эндогенной и микробной фитаз в технологии этанола из зерна ржи.

Разработана схема выделения и очистки зерновой фитазы. Получен препарат фитазы из зерна ржи со степенью очистки 105 раз. Определены оптимумы рН и температуры при действии эндогенной и микробной фитаз на стандартном и зерновом субстрате.

На основе изучения кинетики гидролиза фитина фракции шелухи зерна ржи, научно обоснована эффективность процесса получения ржаного сусла, предусматривающего дифференцированный способ переработки зерна.

В результате проведения модельных опытов установлено, что среди ряда факторов, зависящих от гидролиза фитина и влияющих на процесс сбраживания ржаного сусла, основным является ингибирующее действие фитина на ферменты ржи, ферментные препараты и спиртовые дрожжи.

Практическая значимость. Данные, полученные в ходе проведения экспериментов, позволяют рационально использовать сырье и микробные ферментные препараты с активной фитазой в технологии этанола.

1. Обзор литературы

1.1. Рожь— основное сырье для спиртового производства

Заключение Диссертация по теме "Биохимия", Жульков, Андрей Юрьевич

Выводы

1. Впервые определены содержание фитина и фитазная активность зерна ржи и его периферических частей. Установлено, что во фракции Шелухи (15% снятия) концентрируется до 90% от общего количества фитата сырья, ее фитазная активность достигает максимума (0,19 efl.FTU/r сырья для данной фракции против 0,03 efl.FTU /г для зерна).

2. Разработана схема выделения и очистки зерновой фитазы. Получен препарат фитазы из зерна ржи со степенью очистки 105 раз.

3. Определены оптимумы рН и температуры при действии эндогенной и микробной фитаз на стандартном и зерновом субстрате. Для зерновой фитазы оптимум рН 5,0, температуры 40 - 45 °С, для микробной фитазы — рН 4,5 - 5,5, температуры 45 - 55 °С.

4. Проведена сравнительная характеристика образцов осахаренного сусла в зависимости от вариантов переработки ржи. Показано, что дифференцированная подготовка сырья, заключающаяся в выделении фракции шелухи и ее обработке при рН 5,0 и температуре 40 - 45 °С в течение 10 часов улучшает показатели сусла: повышает массовую долю сухих веществ на 0,9 - 2,0%, ОРВ на 0,9 - 2,0%.

5. Установлено, что дополнительное внесение в смесь фракции Шелухи и воды микробной фитазы в рекомендуемой дозировке (0,2 efl.FTU/ г шелухи) интенсифицирует процесс гидролиза фитина ржи, при этом его продолжительность сокращается с 10-ти до 2-х часов.

7. Изучена на модельных опытах динамика выделения диоксида углерода в зависимости от вариантов получения сусла (массовой доли фитина; подкисления среды H2SO4; H2SO4 и Н3РО4; внесения ферментного препарата Кормофит). Установлено, что с увеличением массовой доли фитина в сырье от 0,5% до 2,0% снижается интенсивность брожения сусла; дополнительное внесение Н3РО4 в концентрациях, соответствующих полному гидролизу фитина ржи практически не влияет на процесс сбраживания; ферментативный гидролиз фитина сырья повышает эффективность сбраживания ржаного сусла.

11.На основании проведенных экспериментов рекомендуется следующий способ получения и сбраживания ржаного сусла:

- сбраживание осахаренного сусла с использованием спиртовых дрожжей расы XII или "Фермиол".

Разработанный способ позволяет повысить крепость бражки на 0,2—0,3 об.% и снизить содержание в ней летучих примесей в среднем на 20 - 25%, в том числе за счет фракции альдегидов, почти в 2 раза.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Жульков, Андрей Юрьевич, Москва

1. Авдеев А.Н., Носовская J1.T., Лаптева Н.К. Технологическая оценка зерна ржи перспективных сортов как сырья для производства крахмала // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003, №3, с. 66 - 67.

2. Алексеев В.П., Грунин Е.А. Качество ректификованного спирта // Производство спирта и ликёроводочных изделий. 2001, №1, с.34 - 35.

3. Андреев Н.Р. Научное обеспечение комплексной переработки ржи на крахмал, корма и спирт // Хранение и переработка сельхозсырья. — 1999, № 1, с.28 -29.

4. Андреенко Т.В. Разработка комплексной технологии получения этилового спирта и сухого кормопродукта повышенной усвояемости из ИК-обработанного зерна ржи. Диссертация на соиск. уч. ст. канд. тех. Наук.-М.-2008, -136 с.

5. Аношина А.Н., Егоров И.М., Егоров С.А., Кушаков И.С. и др. Технология низкотемпературного разваривания крахмалистого сырья в производстве спирта // Производство спирта и ликёроводочных изделий. 2002, №4, с. 37-39.

6. Антипова JLB. Применение ферментных препаратов протеолитического действия в пивобезалкогольной промышленности. -М.: Агро-НИИТЭИПП. 1992, сер.22, вып. 1, - 24 с.

7. Берри Д. Биология дрожжей (пер с англ.). М.: Мир, 1985, - 96 с.

8. Бондарь М.В. Разработка технологии получения и сбраживания осветленного сусла при переработке зернового сырья на этанол. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. Воронеж. -1999. 20 с.

9. Борисенко Н.А. Разработка технологии ферментированных продуктов на основе зерна ржи. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. — М.: 1996,-25 с.

10. Ю.Бущук В., Кембэлл У.П., Древе Э. и др. Рожь (пер. с англ.).- М.: Колос, 1980.-247 с.

11. П.Быков В.Г., Павлюченков А.К. Зерновой комплекс России в период рыночных преобразований в АПК // Хранение и переработка сельхозсырья. 2004, № 5, с. 7 -10.

12. Быков В.Г., Павлюченков А.К. Зерновые ресурсы и рынок зерна в Российской Федерации // Хранение и переработка сельхозсырья. -2003, №9, с. 22-23.

13. Валиханов М.Н., Игамназаров Р.П., Асамов Д.К. Фитаза прорастающих семян хлопчатника и ее свойства // Физиология растений 1984, т. 31, №2, с. 328-336.

14. Вардонян Г.С. Биосинтез фермента фитазы грибом Aspergillus niger. Диссертация на соиск. уч. ст. канд. тех. наук. — СПб, 1999, - 129 с.

15. Вардонян Г.С., Шмелева В.Г., Яковлев В.И. Синтез ферменты фитазы микроорганизмами // Тезисы докладов Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы создания новых лекарственных средств». СПб., 1996, с. 10.

16. Васильева Н.Я., Маслова О.П., Цурикова Н.В. Комарова Н.П. Опыт применения микробных ферментных препаратов на Мичуринском экспериментальном заводе // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2000, № 1, с. 24-25.

17. П.Васильева Н.Я., Цурикова Н.В., Широкова Т.Ю. и др. Сбраживание крахмалсодержащего сырья с применение ферментного препарата Целловиридин Г2х // Хранение и переработка сельхозсырья. 2001, № 4, с. 46^7.

18. Востриков С.В., Бондарь М.В., Мальцева О.Ю., Федорова Е.В. Изучение влияния концентрации засевных дрожжей на накопление этилового спирта и примесей при сбраживании осветленного сусла // Тезисы XXXV научной конференции. Воронеж, 1997, - с. 57.

19. Востриков С.В., Бондарь М.В., Анашин А.Н. Федорова Е.В. Сравнительный анализ динамики накопления этилового спирта при сбраживании осветленного и традиционного сусел // Известия ВУЗов. Пищевая технология. 1997, № 6, с.41 - 42.

20. Востриков С.В., Губрий Г.Г., Горшков Е.А. Влияние температуры на образование побочных продуктов при сбраживании осветленного зернового сусла // Известия ВУЗов. Пищевая технология. — 2001, № 1, с. 36-38.

21. Востриков С.В., Губрий Г.Г., Горшков Е.А., Бондарь М.В. Оптимизация процесса получения и сбраживания осветленного сусла с применением Протосубтилина Г10Х на стадии приготовления замеса // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2001, № 4, с. 51 —52.

22. Востриков С.В., Мальцева О.Ю., Федорова Е.В. Динамика накопления примесей этилового спирта при сбраживании различных видов сусла // Известия ВУЗов. Пищевая технология. — 1999, № 1, с. 19 — 21.

23. Востриков С.В., Яковлев А.Н., Бунин М.А. Влияние различных факторов на накопление аминного азота в процессе вводно-тепловой обработки зернового сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. -2004, № 10, с. 34-35.

24. Гильзин В.М. Исследование биохимических особенностей различных частей зерна ржи и промежуточных продуктов его помола с целью рационального формирования сортов ржаной муки. Диссер. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. -М.: 1977, — 162 с.

25. Главарданов Р. Ферменты Ново-Нордиск в современном производстве спирта // Современные технологии в спиртовой и ликероводочной промышленности: Докл. Межд. научн.-практ. конф. -М.: 1997. с.79-86

26. Голенков В.Ф. Проблемы биохимии ржи в связи с оценкой ее качества. Дисс. на соискание уч. ст. докт. биол. наук. -М.: 1973, 405 с.

27. ГОСТ 30536-97. Водка и спирт этиловый. Газохроматографическийметод определения содержания токсичных микропримесей.148

28. Грачева И.М. Биосинтез высших спиртов дрожжами /Микробиология т.1. -М.: ВИНИТИ, 1972, с. 97 170.

29. Грачева И.М., Кривова А.Ю. Технология ферментных препаратов. -М.: Элевар, 2000, 512 с.

30. Громов С.И. Особенности низкотемпературной переработки зернового сырья на спиртовых заводах // Ликероводочное производство и виноделие. 2005, № 4, с. 4 - 6.

31. Громов С.И. Особенности переработки отдельных видов зернового сырья в спиртовом производстве // Ликероводочное производство и виноделие. 2003, № 3, с. 8 - 10.

32. Гунькина Н.И., Фараджева Е.Д. Исследование физико-химических свойств глюкоамилазы дрожжей Saccharomyces cerevisiae Y—717 // Хранение и переработка сельхозсырья. 2001, №7, с. 33 --35.

33. Гунькина Н.И., Фараджева Е.Д. Применение дрожжей Saccharomyces cerevisiae Y—717 в производстве спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2002, № 3, с. 14-15.

34. Детерман Г. Гель-хроматография. М.: Мир,1970, - 252 с.

35. Дубодел Н.П. Исследование клейковинных белков ржи. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. биол. наук. М.: 1978, - 24 с.

36. Дубодел Н.П., Груздев Л.Т., Синячкин Е.И., Вакар А.Б. Компонентный и аминокислотный состав белковых фракций клейковины ржи // Прикладная биохимия и микробиология. 1977, т. 13, № 5, с. 769 - 775.

37. Дудкин М.С. Определение содержания пищевых волокон в пшеничных и ржаных отрубях // Вопросы питания. -1988, № 1, с. 5 6.

38. Дячкина А.Б. Роль эндогенных и микробных протеаз при получении и сбраживании ржаного сусла. Автореферат дисс. на соискание уч. ст. канд. технических наук. — М., 2005, —24 с.

39. Егоров Г.А. Технологические свойства зерна. — М.: Агропромиздат, 1985,-334 с.40.3абродский А.Г. Водно-тепловая обработка сырья в спиртовом производстве / под ред. Философова М.С. Киев: 1959, - 158 с.

40. Зуева Н.В., Востриков С.В., Влияние ферментных препаратов различного действия на динамику накопления сбраживаемых углеводов // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2008, № 4, с. 7-9.

41. Иванова Л.А., Войно Л.И., Иванова И.С. Пищевая биотехнология. Кн. 2 Переработка растительного сырья / под ред. И.М. Грачевой. М.: КолосС, 2008, - 472 с.

42. Использование комплексных ферментных препаратов в производстве рожь содержащих комбикормов: Рекомендации. М.: Информагротех, 1988,- 16 с.

43. Кадиева А.Т. Разработка интенсивной технологии этанола на основе целенаправленного применения мультэнзимных систем и новых рас спиртовых дрожжей. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. -М., 2003,-29 с.

44. Кадиева А.Т., Иванова Л.А., Римариева Л.В. Разработка гидролитических мульэнзимных композиций для создания высокоэффективной технологии спирта // В сб.: Доклады IV международной конф. «От фундаментальной науки к новым технологиям». М., 2001, с. 71-72.

45. Кадиева А.Т., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Римарева Л.В. Влияние экстремальных температур и осмоса на культурально-морфологические свойства новых рас спиртовых дрожжей Saccharomyces cerevisiae 985 —

46. Т и 987 — ОН Производство спирта и ликероводочных изделий 2003, №4, с.19-20.

47. Казаков Е.Д. Зерноведение с основами растениеводства. — М.: Колос, 1983,-352 с.

48. Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. Биохимия зерна и хлебопродуктов. СПб.: ГИОРД, 2005, -512 с.

49. Казаков Е.Д., Кретович B.JI. Биохимия зерна и продуктов его переработки. М.: Агропромиздат, 1989, — 368 с.

50. Калинина О.А., Гусева Т.И., Колдин Э.Н., Скворцов Е.А. Оптимизация переработки зерна ржи в спиртовом производстве // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2004, № 1, с. 18—20.

51. Калинина О.А., Леденев В.П., Крикунова JI.H. Разработка высокоэффективной малоотходной технологии этанола из зерна ржи на основе механокавитационной обработки. I. Стадия приготовления замеса // Хранение и переработка сельхозсырья 2002, № 6, с. 35-40.

52. Каминский Э. Биохимическая характеристика сортов ржи, возделываемых в Польше // Биохимия зерна, 1958, сб. 4, с. 108.

53. Козьмина Н.П. Биохимия зерна и продуктов его переработки. -М.: «Колос», 1976, 375с.

54. Коновалов С.А. Биохимия дрожжей. М.: Пищевая промышленность, 1980,-240 с.

55. Кошевая В.Н., Емельянова Н.А., Салманова JI.C., Мальцев П.М.

56. Содержание и некоторые физико-химические свойства некрахмальных151полисахаридов ржи // Прикладная биохимия и микробиология. — 1978, т. 14, № 5, с.742-745.

57. Кретович B.JI. Биохимия зерна и хлеба. — М.: Наука, 1991, — 136 с.

58. Кретович B.JI. Биохимия растений, М.: Высшая школа, 1980, 445с.

59. Кретович B.JI., Токарева P.P., Петрова Т.В., Дроздова Т.В., Кульман А.Г., Бранопольская С.А. Ауэрман Л.Я., Смирнова Н.И. Биохимическое, коллоидно-химическое и технологическое исследование созревания ржи // Биохимия зерна, 1951, № 1, с. 65.

60. Крикунова Л. Н. Разработка ресурсосберегающих технологий этанола из крахмало- и инулинсодержащего сырья на основе новых для спиртовой отрасли способов его переработки. Дисс. на соискание ученой степени доктора техн. наук. М., 2008, 278 с.

61. Крикунова Л. Н., Сумина Л.И. Технология этанола на основе получения и сбраживания концентрированного сусла из ИК-обработанного ячменя. Часть I. Подбор мультэнзимной композиции // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2009, № 2, с. 51 -54.

62. Крикунова Л. Н., Сумина Л.И. Технология этанола на основе получения и сбраживания концентрированного сусла из ИК-обработанного ячменя. Часть I. Оптимизация процесса получения сусла // Хранение и переработка сельхозсырья. 2009, № 4, с. 49 -54.

63. Кузнецова Е.А., Синицин А.П., Корячкина С .Я., Пригарина О.М. Применение комплексного ферментного препарата на основе фитазы при подготовки зерна пшеницы и ржи для производства зернового хлеба // Известия ВУЗов. Пищевая технология, 2006, № 5, с. 23 24.

64. Лаптева Н.К. Современное производство и качество зерна ржи, новые сорта с улучшенными хлебопекарными свойствами муки // Хранение и переработка сельхозсырья. 2000, № 5, с. 52 —53.

65. Леденев В.П., Галлямова Л.П., Ибрагимова С.И., Шелехова Т.М. и др. Зависимость образования побочных продуктов в зрелой бражке откачества сырья // Производство спирта и ликероводочных изделий. -2002, №3, с. 12-13.

66. Леденев В.П., Калинина О.А. Влияние механокавитационной обработки зерна ржи на процессы получения концентрированных сред // Производство спирта и ликероводочных изделий 2001, №1, с. 19 -20.

67. Лихтенберг Л.А. Гидродинамическая обработка зернового замеса в технологии спирта. М.: АгроНИИТЭИПП, 1993, сер. 24, вып.З, - 32 с.

68. Лукерченко В.Н. Новое в организации биохимических процессов при производстве спирта. // Ферментная и спиртовая промышленность. — 2002, № 1, с. 32-33.

69. Лукерченко В.Н. Ферментные препараты для производства спирта на установках малой и средней мощности. Ч. 1-2 // Пищевая промышленность, 1999, № 9, с. 14 16, № 10, с. 12 - 14.

70. Лукин Н.Д., Ладур Т.А., Томанн Р. Биоконверсия ржаной муки с использованием собственной ферментной системы II Хранение и переработка сельхозсырья. 1999, № 4, с. 34—38.

71. Майоров А.Ю., Курамшин Р.А., Еникеев Ш.Г. Сухие активные дрожжи в производстве спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2002, № 4, с. 22.

72. Максимова Е.М. Разработка комплексной ресурсосберегающей технологии этанола на основе целенаправленного изменения реологических характеристик зерна. Дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. -М.: 2001,-180с.

73. Мальцева О.Ю. Образование примесей в процессе сбраживания осветлённого зернового сусла. Автореф. дис. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. Воронеж: 1999, - 20с.

74. Маринченко В.А., Кислая Л.В., Мудрак Т.Е., Серова Ю.З. Применение термотолерантных дрожжей расы К-81 в производстве спирта //

75. Ферментная и спиртовая промышленность. — 1987, № 3, с. 24 26.153

76. Маринченко В.А., Кислая Л.В., Мудрак Т.Е., Серова Ю.З., Добролииская Г.М. Сбраживание сусла из крахмалосодержащего сырья термотолерантными дрожжами // Ферментная и спиртовая промышленность. 1985, № 5, с. 24-26.

77. Маринченко В.А., Смирнов В.А., Устинников Б.А. Технология спирта. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, - 416 с.

78. Мосолов В.В. Протеолитические ферменты. —М.: Наука, 1971,-414 с.80.0стерман Л.А. Хроматография белков и нуклеиновых кислот. — М.:1. Наука, 1985,-536 с.

79. Павлова В.Ф., Муромцев Г.С. Роль микроорганизмов в трансформации соединений фосфора почвы // Проблемы сельскохозяйственной микробиологии. 1980, № 1, р. 34 - 47.

80. Пахомов А.И. Проблемы рынка зерна и эффективность его использования в спиртопроизводстве. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. эконм. наук. -Воронеж: 1994, —18 с.

81. Плешков Б.П., Шебшелева З.П. Крищенко В.П. Фракционный и аминокислотный состав белков зерна ржи в процессе созревания // Известия ТСХА, 1966, № 2, с. 137 143.

82. Полторак О.М., Чухрай Е.С. Физико-химические основы ферментативного катализа. — М.: Высшая школа, 1971, — 312 с.

83. Полыгалина Г.В. Технохимический контроль спиртового и ликероводочного производства. — М.: Колос, 1999, — 334 с.

84. Поляков В.А., Римарева Л.В. О научном обеспечении биотехнологии ферментных препаратов для перерабатывающих отраслей АПК // Хранение и переработка сельхозсырья, 2003, № 8, с. 106 111.

85. Поляков В.А., Римарева Л.В., Ксандопуло Г.Б. Перспективные биотехнологические процессы для спиртовой промышленности // Производство спирта и ликероводочных изделий. -2002, №1, с. 6 -8.

86. Поляков В.А., Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Хричикова Т.Н.,

87. Приезжева Л.Г., Голенков В.Ф. Изменение белкового комплекса зерна озимой пшеницы при созревании // Прикладная биохимия и микробиология, 1968, т.4, вып.2, с. 131.

88. Рид Дж. Ферменты в пищевой промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1971,-416 с.

89. Римарева Л.В. Новые расы дрожжей для повышения эффективности спиртового производства // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2000, № 1, с. 18 - 20.

90. Римарева Л.В. Перспективы использования протеолитических ферментных препаратов // Пищевая промышленность. — 1996, № 3, с. 44—45.

91. Римарева Л.В. Повышение эффективности биотехнологических процессов спиртового производства // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2003, № 4, с. 13-18.

92. Римарева Л.В. Эффективный ферментный препарат для протеолиза растительного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. — 1995, № 6, с. 40.

93. Римарева Л.В., Войнарский И.Н., Яровенко В.Л. Рольпротеолитических ферментов в повышении активности солода и155интенсификации спиртового брожения // Ферментная и спиртовая промышленность. 1981, № 3, с. 27-30.

94. Римарева JI.B., Макеев Д.М., Устинников Б.А. Влияние протеолитических ферментов на выход спирта // Пищевая промышленность. — 1993, № 2, с. 28.

95. Римарева JI.B., Оверченко М.Б., Гернет A.M. Скрининг активных рас дрожжей с термотолерантными и осмофильными свойствами для интенсификации производства этанола // Пиво и напитки. —2000, № 1, с. 34-36.

96. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И. Зависимость физиологической активности спиртовых дрожжей S. cerevisiae 985-Т и 987-0 от экстремальных температур и осмоса // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2005, № 2, с. 25 — 27.

97. ЮО.Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И. Технологические аспекты использования сухих дрожжей в производстве спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2003, № 1, с. 15 -16.

98. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Кадиева А.Т. Интенсификация спиртового производства на основе использования мультиэнзимных систем // Производство спирта и ликероводочных изделий. -2004, № 2, с.26 28.

99. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Кадиева А.Т., Шелехова Т.М. Технологические аспекты получения высококачественного спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий. -2002, №3, с. 16-19.

100. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Кадиева А.Т., Шелехова Т.И., Веселовская О.В. Рациональный выбор расы дрожжей // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2001, № 2, с.19-21.

101. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Абрамова И.М. теоретические и практические основы ферментативного катализа полимеров зернового сырья в спиртовом производстве // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2008, № 3, с. 4 - 9.

102. Римарева Л.В., Оверченко М.Б. использование протеолитического ферментного препарата из Aspergillus oryzae в спиртовом брожении // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2009, № 4, с. 12 — 14.

103. Юб.Рукман Л., Рябая О. Аминокислотный состав зерна ржи // Хлебопродукты. 2000, № 6, с. 15-17.

104. Рукман Л., Рябая О. Содержание витаминов в зерне ржи и продуктов из нее // Хлебопродукты. 1999, № 11, с. 24 - 26 с.

105. Рускова И.Н. Исследованиережимов гидротермической обработки ржи. Автореферат дисс. На соисканик уч. степени канд. тех. наук., М., 1961,-29 с.

106. Савчук М.Я., Максимюк О.И. Влияние условий сбраживания на качество ректификованного спирта. // Ферментная и спиртовая промышленность. 1985, № 2, с. 20-21.

107. Сергеев В.Н. Состояние спиртовой и ликероводочной промышленности России // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2002, № 4, с.5-11.

108. Сергиенко Н.Н, Бригаденко М.К. Зависимость качества спирта от дозировок осахаривающих материалов // Пиво и напитки. —1999, №2, с. 61-62.

109. Сидоркин В.Ю. Способ механико-ферментативной обработки замеса на спиртзаводе ЗАО «Союз+» / Ликероводочное производство и виноделие. -2002, №11, с. 4 5.

110. Сизенко Е.И. Научное обеспечение производства и переработки зерна озимой ржи в Российской Федерации // Хранение и переработкасельхозсырья. — 2003, № 5, с. 7 8.157

111. Смолкина Е. Функциональные виды зернового хлеба // Хлебопродукты. 2002, № 11, с. 30 - 31.

112. Солярек JL, Леденев В.П., Петров Р.А. Ферментные препараты «Новозаймс А/С» в производстве спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2001, № 1, с. 32 — 34.

113. Солярек Л., Назарова П.Г., Чечнев Р.В. Эволюция ферментных препаратов «Новозаймс» для производства спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2003, № 2, с. 23 — 25.

114. Сотников В.А., Марченко В.В., Гамаюрова В.В. Лимитирующий фактор низкотемпературного разваривания крахмалистого сырья // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2005, № 1, с. 12 -16.

115. Сотников В.А., Федоров А.Д., Гамаюрова B.C., Котельникова Н.И., Котельников М.В. Способ низкотемпературного разваривания крахмалистого сырья в производстве спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий. —2002, № 1, с. 13-15.

116. Способ получения сахаросодержащего продукта из ржаной муки / Попадич И.А., Шуб И.С., Базина И.В., Потейкина М.В. Патент РФ № 2013449, 1994.

117. Способ получения этилового спирта / Сотников В.А., Федоров А.Д. и др. Патент РФ №2199586, 2003.

118. Способ производства этилового спирта / Федоров А.Д., Кесель Б.А., Дьяконский П.И., Наумова Р.П. и др. Патент РФ №2138555, 1999.

119. Стабников В.Н. Этиловый спирт. -М.: Пищевая промышлен-ность, 1976.-272 с.

120. Сумина Л.И. Факторы, определяющие процесс получения концентрированного сусла из ячменя // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2009, № 1, с. 29 - 31.

121. Тер-Мовсесян А.Ж. Нейтральные протеазы зерна ржи и их белковые ингибиторы. Дисс. на соискание уч. ст. канд. биол. наук. М., 1981. -134 с.

122. Технология спирта. / Под ред. B.JI. Яровенко. -М.: Колос, 1999. 464 с.

123. Типовой технологический регламент производства спирта из крахмалистого сырья. М.: 1998, -78 с.

124. Туршанов М.В. Разработка энергосберегающей технологии этилового спирта на основе новых способов подготовки сырья. Автореферат дисс. н соискание уч. степени канд. техн. наук. М., 2009, - 25 с.

125. Устинников Б.А., Громов С.И. Внедрение гидроферментативной обработки крахмалистого сырья на спиртовых заводах. М.: АгроНИИТЭИПП, 1992, сер. 24, вып. 1, с. 32.

126. Устинников Б.А., Зотов В.Н., Козлов А.Б. Применение корундовых измельчителей для тонкого помола зерна в спиртовом производстве // Ферментная и спиртовая промышленность — 1985, №1, с. 6-9.

127. Устинников Б.А., Пыхова С.В., Громов С.И, Карайчев С.И. Производство спирта с использованием механико-ферментативной обработки сырья. -М.: АгроНИИТЭИПП 1989, сер.,24, вып. 4, с. 32.

128. Фертман Г.И., Шойхет М.И. Технология спиртового и ликероводочного производства. М.: Пищевая промышленность, 1973, -280 с.

129. Фосфор в окружающей среде / под ред. Э Грифа, А Битона, Д. Спенсера, Д. Митчелла. М.: Мир, 1977, - 757 с.

130. Фурсов О.В. Амилазы и их регуляция в зерне злаковых. Дисс. докт. биол. наук. 1990.

131. Хефтман Э., Кастер Т., Нидервизер Ф., Кацимпулас Н., Куксис А., Кротыо Р., Рональд Р. Хроматография. Практическое приложение метода. В 2-х частях. Пер. с англ./ под ред. Э. Хефтмана. — М.: Мир, 1986, 4.1.

132. Химико-технологический контроль производства солода и пива (под ред. П.М. Мальцева). — М.: Пищевая промышленность, 1976,-447 с.

133. Хорунжина С.И. Биохимические и физико-химические основы технологии солода и пива. М.: Колос, 1999. - 312 с.

134. Чередниченко B.C., Абрамова И.М., Воробьева Е.Г. Применение ферментных препаратов в производстве спирта // Производство спирта и ликёроводочных изделий, 2001, №1, с. 11.

135. Чешинский Л.С. Рынок зернового сырья для производства спирта // Пиво и напитки, 1999, № 5, с. 38.

136. Чипчар Р.А. Разработка интенсивной технологии и аппаратуры для подготовки крахмалосодержащего сырья к сбраживанию. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. Киев: 1986, -25 с.

137. Шахтимир Э.Л., Перова ЭЛ. Применение способов холодного затирания на спиртовых заводах ФРГ и ГДР // Ферментная и спиртовая промышленность. — 1982, №7, с. 44 — 46.

138. Шахтимир Э.Л., Перова Э.Я., Левит И.М. Технология производства спирта без разваривания сырья. // Ферментная и спиртовая промышленность. 1983, № 7, с. 44 — 47.

139. Ярмош В.И. Состояние и перспективы развития спиртовой и ликероводочной промышленности России // Производство спирта и ликёроводочных изделий. 2003, № 2, с.6 - 8.

140. Al-Asher S., Duvjak Z. Effect of glucose concentration on biomass and phytase productions and the reduction of phytic acid content in canola meal by Aspergillus carbonarius during a solid-state fermentation process //

141. Biotechnol. Progress. 1994, v. 10, № 4, p. 353 - 359.160

142. Bai J., Chen K., Meng Z. Studies on induced mutation of Penicillium stain producing phytase // Shanxi Daxue Xuebao, Ziran Kexueban. 1997, v.20, №4, p. 416-419.

143. Beal L., Meta T. Zinc and phytate distribution in peas. Influence of heat treatment, germination, pH, substrate and phosphorus on pea phytate and phytase // J. Food Sci. 1985, v.50, p. 96 - 115.

144. Chun S.S., Cho Y.Y., Cha W.S. Isolation, purification and characterization of phytase from Aspergillus // Han'gum Yongyang Kwahak Hoechi. 1998, v.27, № 1, p. 38 - 45.

145. Cossens J. Presents of starch protein aggregates in the endosperm of corn // Die Starke, 1998, № 9, p. 346 352.

146. Cyang R., Schwimmer, Burr H.K. Phytate removak from whole dry beans by enzymatic hydrolisis and diffusion // J. Food Sci. 1977, v.42, p. 1098 -1101.

147. Drews E. Der Einfluss der Beschaffenheit der Roggenquellstoffe auf die Qualitat von Korn und Mehl. Dt.:Muller. - Ztg. - 1973, Jg. 71, H.24, S. 506-510.

148. Eskin N.A.M., Wiebe S. Changes in phytase activity and phytate during germination of two fababean cultivars // J. Food Sci. 1983, v.48, p. 270 — 271.

149. Gams T.C. Bin Verzuckeriengsenzym mit niedrigen Temperaturoptimum und Begleitenzymen in drucklosen Starkeaufshloss // Die Branntveinwirtschaft. 1982, № 5, S. 24 - 27.

150. Garieb M. Biosintesis, purification and some proporties of extracellular phytase Aspergillus caneus // Acta Microbiol. Hunng. 1990, v.37, № 2, p. 159-164.

151. Garieb M., Youssef K.A., Nourel Deim M.M. Enhancement of phytase production by the use sea wather and metal ions media // Indian J. Exp. Biol. Chem. 1986, v.24, № 7, p. 426-428.

152. Greaves M.P., Anderson G., Wedley D.M. The hydroliysis of inositol phosphates by Aerobacter aerogenes //Biochim. Biophis. Acta. 1967, v.132, № 2, p. 412-418.)

153. Greiner R.,Konietzny U., Jany KI.-D. Purification and characterization of two phytase from Escherichia coli // Archive Biochem. Biophisyc. 1993, v.303, № 1, p. 107-113.

154. Han J.M. Removal of phytic acid from syobean and cotton seed meals by Aspergillus ficuum phytase // J. Agric. Food Chem. 1988, v.36, p. 11181183.

155. Inlow D., McRae J., Ben-Bassat A. Fermentation of corn starch to ethanol with genetically engineered yeast// Biotechnology and Bioengineering. — 1988, v. 32, p. 227-234.

156. Irving G.C., Cosgrove D.J. Inositol phosphate microbiological origin. Some proporties of partiially purified phosphotases of Aspergillus ficuum NRRL 3135// Aust. J. Biol. Sci. 1974, v.27, p. 361 - 368.

157. Irving G.C., Cosgrove D.J. Inositol phosphate phosphotases of microbiological origin. Some proporties of purified bacterial (Pseudomonas sp.) phytase // Aust. J. Biol. Sci. 1971, v.24, p. 547 - 552.

158. Jamamoto S., Minoda Y., Jamada K. Chemical and physicochemical proporties of phytase Aspergillus terrius // Agric. Biol. Chem. 1972, v.36, № 12, p. 2097-2103.

159. Kikunaga S., Joshinobu K. Biochemical changes in phosphorous compounds and in the activity of phytase and a-amilase in the ryse (Oryza sativa) grain during germination // J. Sci. Food Agric. 1991, v.56, № 3, p. 335-334.

160. Lambrechts С. Utilization of phytase by some yeasts // Biotechnol. Lett. -1992, v. 14, № l,p. 61 -66.

161. Lowry O.H., Rosebrougt N.J., Farr A.L., Randall RJ. Protein measurement with Folin phenol reagent. // J. Biol. Chem. 1951, v. 193, p. 265.

162. Maga J.A. Phytate, its chemistry, occurrence, food interactions, nutrional significance and metods of analisis // J. Agric. Food Chem. — 1982, v.30, № l,p. 1-9.

163. Nayini N.R., Vfrkakis P. The phytase of yeast // Ltbensmmittel-Wissenschaft und Nechnologie. 1984, v. 17, p. 24 - 26.

164. Park J.K., Rivera B.C. Alcohol production from various enzymes -converted starches with or without cooking. // Biotechnology and Bioengineering. 1982, v. 24, № 2, p. 87 - 89.

165. Powar V.K., Jagannathan V. Purification and proporties of phytase specific phosphotase from Bacillus subtilis // J. Bacteriol. — 1982, v. 151, № 3, p. 1102- 1108.

166. Saastamoinen M., Plaami S., Kumpulainen J. Pentosan and p-glucan content of linnist winter rye varieties as compared with of six other, countries // J. Cereal Sci. 1989, v. 10, №3, p. 199 - 207.

167. Segueilha L., Lambrechts C., Bozt H. Purification and proporties of phytase from Schwannijmyces castellii // J. Ferment. Bioeng. 1992, v.74, № l,p. 7- 11.

168. Seinosuke Veda, Yojiro Koba. Alcoholic fermentation of raw starch without cooking by using black-koji amylase // Journal of Fermentation Technology. 1980, v. 58, № 3, p. 234 - 237.

169. Schierbaun F. Studies on Rye Starch Properties and Modification // Starch Starke, 1999, v. 43 № 9, p. 12 16.

170. Shieh T.R., Ware J.H., Survey of microorganisms for the production of extracellular phytase // J. Appl. Microbiol. 1968, v. 16, № 9, p. 1348 -1351.

171. Shieh T.R., Wodzinski R.J., Ware J.H. Regulation of the formation of acid phosphatases be inorganic phosphate in Aspergillus ficuum // J. Bacteriol. -1969, v.100, p. 1161 1165.

172. Shimizu M. Purification and characterization of phytase from Bacillus subtilis (natto) N-77 // Biosci. Biotechnol. Biochem. 1992, v.56, № 8, p. 1266-1269.

173. Skowronski T. Phytase activity in Aspergillus niger // Polish J. Soil Sci. -1976, v.9, p. 145- 150.

174. Skowronski T. Some proporties of partially purifed phytase from Aspergillus niger // Acta Microbiol. Pol. 1978, v27, p. 41 - 48.

175. Sutardi N, Buckle K.A. Phytic acid changes in syobean fermented by traditional inoculum and six stainsof Rhizopus oligosporus // J. Appl. Bacteriol. 1985, v.58, p. 539 - 543.

176. Sutardi N., Buckle R.A. Characterization of extra- and ultracellular phytases from Rizopus oligosporus used in tempeh production // J. Food Microbiol. 1988, v.6, p. 67 - 79.

177. Ullach A.H.J., Barry J. Cyclohexanedione modification of arginine at the fctive site of Aspergillus ficuum phytase // Biochim. Biophis. Res. Commun. 1991, v.178,№ l,p. 45-53.

178. Ullach A.H.J., Dischinger H.C.J. Aspergillus ficuum phytase: complete primary structure elucidation by chemical sequencing // Biochim. Biophis. Res. Commun. 1993, v. 192, № 2, p. 747 - 753.

179. Ullach A.H.J., Gubson D.M. Extracellular phytase (E.C. 3.1.3.8) from Aspergillus ficuum NRRL 3135: purification and characterization // Prep. Biochim.-1987, v.l 7, № 1, p. 63-91.

180. Ullach A.H.J., Phyllippy B.Q. Substrate selectivity in Aspergillus ficuum phytase and phosphatases using mio-inositol hosphates // J. Agric. Food Chem. 1994, v.42, № 2, p. 423 - 425.

181. Vinkx C.J.A., Reynaert H.R., Grobet P.J.; Delcour J.A. Physicochemicaland functional properties of nonstarch polysaccharides. Variability in the164stracture of water-soluble arabinoxylans // Cereal Chemistry. 1993, v. 70, № 3, p. 311 - 317.

182. Volfova O., Dvorakova J., Hanzlicova A., Jandera A. Phytase from Aspergillus niger // Folia Microbiologica. — 1968, v.36, № 6, p. 481 484.

183. Wang H.L., Swain E.W., Hesseltin C.W. Phytase of molds in oriental food fermentation // J. Food Sci. 1980, v.45, p. 1275 - 1282.

184. Xiang W., Zhong Y. Degradation of phytic acid in rapesstd meal by two stains of molds // Weishegwu Xuebao- 1998, v.38, № 1, p. 44 51.

185. Yamada K., Minoda Y., Yamamoto S. Phytase from Aspergillus terreus. Part 1. Production, purification and some proporties of enzyme // J. Agric. Biol. Chem. 1968, v.32, p. 1275 - 1282.

186. Zhong Y., Lin X., Wu Z., Han Y. Studies on screening for a phytase producing Aspergillus oryzae // Shandong Shanxi Daxue Xuebao, Ziran Kexueban. 1997, v.32, № 4, p. 466 - 471.

187. Zydorczyk V.S., Biliaderis C.G. Effect of molecular size physical properties of wheat arabinoxylan // J. Agr. Food Chem. 1992, v. 40, № 4, p. 561 -568.

188. Zyta K. The role of acid phosphatases activity during enzymic dephosphorylation of phytates by Aspergillus niger phytase // World J. Microbiol. Biotechnol. 1993, v.9, p. 117 - 119.

Информация о работе

Жульков, Андрей Юрьевич
кандидата технических наук
Москва, 2009
ВАК 03.00.04

Диссертация

Роль эндогенных и микробных фитаз в процессе получения и сбраживания ржаного сусла - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы