WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«В.В. Аксёнов СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ БИОКОНВЕРСИИ НАТИВНЫХ КРАХМАЛОВ И КРАХМАЛОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ СООБЩЕНИЕ II. ...»

Технология переработки

3. Стойкие эмульсии для молочных жиросодержащих продуктов / А.Ю. Просеков, А.С. Романов, В.М. Кудинова [и др.] // Молочная пром-сть. – 2001. – № 11. – С. 32.

4. Субботина, М.А. Кедровые композиции – новые ингредиенты для производства майонезов / М.А. Субботина // Масла и жиры: отраслевые ведомости. – 2004. – №3. – С. 5.

В.В. Аксёнов

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ БИОКОНВЕРСИИ

НАТИВНЫХ КРАХМАЛОВ И КРАХМАЛОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

СООБЩЕНИЕ II. ПРОВЕДЕНИЕ БИОКОНВЕРСИИ НАТИВНЫХ КРАХМАЛОВ

В ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРАХ

На основе полученных экспериментальных данных автор статьи показывает, что при использовании в качестве реакционной среды электроактивированных сред общая продолжительность процесса гидролиза кукурузного и ржаного крахмалов уменьшается в три раза. Это позволяет сделать вывод о целесообразности использования местного зернового сырья, например, ржи, как перспективного источника нативного крахмала с целью получения пищевых паток различного назначения.

Гидролиз нативных крахмалов – кислотный, кислотно-ферментативный, двойной ферментативный – проводится в водных системах. С одной стороны, вода является средой, в которой происходят тепловые, массообменные и диффузионные процессы, с другой – молекулы воды непосредственно участвуют в реакциях гидролиза крахмала, являясь реагентом.



Поэтому целесообразно осуществить попытки активации воды с целью интенсификации процессов ферментативного гидролиза. В связи с вышеизложенным, использование методов электрохимической активации водных растворов в процессах ферментативной биоконверсии нативных крахмалов представляет определенный интерес.

Электроактивированные растворы (ЭАР) широко используются в различных отраслях промышленности, в том числе в пищевой и перерабатывающей [1–2]. Так, например, использование электроактивированных растворов в производстве макаронных изделий и при хлебопечении улучшает структурно-механические свойства теста и готовой продукции [3]. Электроактивированные водные растворы также применялись для гидролиза крахмалов [4], в производстве солода [5], для повышения степени экстрагирования сахара из свекловичной стружки [6; 16].

Обработка электроактивированной водой приводит к уменьшению высыхания мяса при хранении, сокращению времени посола фарша и увеличению выхода колбасы [7]. В масложировой отрасли использование ЭАР позволяет повысить стойкость жиров к окислению при хранении [8], а также степень извлечения масла [9].

Анолит (кислая фракция ЭАР, отбираемая у анода) используется как антисептическое средство при обработке сырья, тары и оборудования в пищевой промышленности [10], для увеличения сроков хранения овощей и фруктов [11–12], для консервирования кормов [13]. Известно применение ЭАР для раскисления молока [14] и при изомеризации лактозы в лактулозу [15; 22; 23].

Физической сущности процессов, происходящих при электрохимической обработке различных водных растворов, посвящено много работ [12–13; 17–26]. Изменение свойств и активности водных растворов обусловлено, главным образом, двумя основными факторами: модификацией состава растворов в результате электрохимических реакций на электродах и переходом водных растворов в метастабильное состояние с избыточной потенциальной энергией.

Многими исследователями было установлено изменение физико-химических свойств растворов в результате электродиализной обработки: изменение активной кислотности, электропроводности, температур кристаллизации и испарения, коэффициента поверхностного натяжения, коэффициента вязкости и т.д. [17–21].





Однако с фундаментальных позиций механизмы влияния электроактивированных растворов на химические и биохимические реакции освещены недостаточно полно.

Вестник КрасГАУ. 2008. № 6

Анализ сущности физико-химических процессов, протекающих при электрохимической активации водных растворов, привел к выдвижению рабочей гипотезы о возможности использования кислой фракции электроактивированной воды (анолита) в процессах ферментативной биоконверсии крахмалов.

Известно, что ферментативный гидролиз крахмалов является более перспективным по сравнению с кислотным гидролизом с экономических и экологических позиций [24–26]. Следует отметить, что ферменты обладают оптимальной активностью в строго определенных диапазонах рН, и их активность увеличивается в присутствии ионов Ca+2. В связи с этим для получения электроактивированных водных растворов нами использовались растворы солей кальция (CaCl2 и (CH3COO)2Ca) и отбиралась кислая фракция ЭАР, имеющая рН в диапазоне от 4,5 до 5,5 и окислительно-восстановительный потенциал в диапазоне +530 – +810 мВ.

Объектами исследований являлись нативные крахмалы: кукурузный и ржаной и процессы ферментативной биоконверсии этих крахмалов в глюкозные патоки. В качестве ферментера использовался газовихревой реактор. Применялись ферменты производства ООО «Сиббиофарм»: Амилосубтилин (-амилазная активность 1520 ЕА) и Глюкалюкс (глюкоамилазная активность 5020 ЕА).

Определение глюкозы, мальтозы и трисахаридов проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматогрофе Bruker. Методика определения приведена в работе [27].

Опыты с кукурузным крахмалом №1–10 (табл. 1) были проведены в дистиллированной воде, где рН среды корректировалось добавлением раствора соляной кислоты, опыты №10–24 (табл. 1) – в электроактивированной среде.

Показано, что на первых двух стадиях желатинизации и разжижения в присутствии -амилазного препарата гидролиз кукурузного крахмала идет до образования декстринов, как в дистиллированной воде, так и в электроактивированной воде. Образование глюкозы и мальтозы было незначительное (табл. 1, №1, 11). При использовании активированной среды наблюдается заметное количество трисахаридов (табл. 1, №11).

Таблица 1 Результаты биоконверсии кукурузного крахмала в различных средах (содержание крахмала 30%, температура желатинизации 95оС, рН=4,5–5,5)

–  –  –

Технология переработки Известно, что при использовании кукурузного крахмала в классических ферментерах для получения высокоосахаренной патоки с глюкозным эквивалентом (ГЭ), равными 63–67% и содержанием глюкозы 40– 43%, мальтозы 33–37% требуется 70–76 часов [24–25].

Такое содержание глюкозы было достигнуто менее чем за 6 часов при использовании в качестве среды электроактивированной воды (табл. 1, №12–13).

Наибольший процент биоконверсии кукурузного крахмала был достигнут в дистиллированной воде за 42 часа (табл. 1, №9) и за 16 часов в электроактивированной воде (табл. 1, №16) в расчете на глюкозу.

–  –  –

Следует отметить, что биоконверсия ржаного крахмала в условиях, аналогичных кукурузному крахмалу, протекает заметно быстрее. Так, например, в неактивированных средах наибольший выход глюкозы в случае ржаного крахмала был достигнут через 36 часов (табл. 2, №6). Для кукурузного крахмала аналогичный выход наблюдается через 42 часа (табл. 1, №9). Однако применение электроактивированной среды нивелирует эту разницу и сравнимые выходы глюкозы, как для кукурузного, так и для ржаного крахмалов, наблюдались за одинаковое время (табл. 1, №24; табл. 2, №15).

Большая продолжительность процесса, сравнимая с классическим (72 часа), приводит к заметному снижению выхода глюкозы, как в случае кукурузного, так и ржаного крахмалов (табл. 1, №8–24; табл. 2, №16–20). Вероятно, снижение выхода глюкозы вызвано несколькими причинами, главными из которых являются: термическое разложение глюкозы; ее реакции с белками; образование ретроградированного крахмала.

Таким образом, можно сказать, что рожь является альтернативным источником крахмала, почти не уступающая по своим технологическим свойствам кукурузе.

В связи с тем, учитывая что на значительных территориях Российской Федерации товарная кукуруза не культивируется, было бы целесообразно вовлечь в переработку на пищевые патоки другие разновидности крахмалов и, в первую очередь, таковыми являются ржаной и пшеничный крахмалы. Следует отметить, что промышленного производства ржаного крахмала в России не имеется, хотя рожь дает стабильно высокие урожаи, в том числе и в условиях Сибири и Урала.

Вестник КрасГАУ. 2008. № 6

Объяснение причин, вызывающих ускорение ферментативного гидролиза крахмалов, было сделано с учетом исследований, проведенных К.К. Калниньшем [28–30]. Основным положением выдвигаемой им теории является то, что повышение каталитического ускорения химических и биохимических реакций, в первую очередь, обеспечивается переносом электронов, а переход протона только облегчает этот перенос. Этот электронно-протонный эффект снижает энергию электронно возбужденных состояний молекулярных комплексов, в том числе и ферментативных. При рассмотрении элементарных стадий реакции перенос электрона имеет особое значение как акт, предшествующий химическому превращению молекул. Вероятность переноса электрона видимо зависит от степени протонно-донорно-акцепторных взаимодействий между реагирующими молекулами, а последние, очевидно, испытывают воздействие со стороны третьей частицы – катализатора.

–  –  –

Предполагают, что основными определяющими каталитические свойства амилолитических ферментов функциональными группами являются карбоксильные группы аспаргиновой и глутаминовой кислот и имидозольная группа гистидина, входящие в состав активной полости ферментов [31–34].

Вероятная схема механизма ферментативного гидролиза крахмала представлена на рисунке.

С позиций теории электронно-протонного переноса в рассматриваемой каталитической паре роль электрофила выполняет протонно-имидазольный комплекс, а нуклеофила – остаток карбоксильной группы.

Обладая большей электроакцепторностью, атомы кислорода -О1- и -О2- будут оттягивать электронную плотТехнология переработки ность на себя, продуцируя тем самым частичный положительный заряд на С1 (рис.). В то же время, приобретая частичный отрицательный заряд, атом -О1- будет подвергаться электрофильной атаке протонноимидазольным комплексом. Действие активных каталитических групп в ферментах согласовано и они действуют по принципу “push-pull”.

Очевидная анолитная фракция электроактивированных водных растворов способствует такому электронно-протонному переносу, так как может иметь большее количество «активных» электронов, получаемых в процессе электродиализа.

Таким образом, на основании полученных экспериментальных данных можно сделать вывод, что при использовании в качестве реакционной среды электроактивированных сред общая продолжительность процесса гидролиза кукурузного и ржаного крахмалов уменьшается в 3 раза.

Это позволяет сделать вывод о целесообразности использования местного зернового сырья, например, ржи, как перспективного источника нативного крахмала с целью получения пищевых паток различного назначения.

Литература

1. Бахир, В.М. Электрохимическая активация водных растворов и ее технологическое применение в пищевой промышленности / В.М. Бахир, Н.Г. Цикоридзе, Л.Е. Спектор // Обзорная информация. Сер.

Пищевая пром-сть. – 1988. – Вып. 3. – 80 с.

2. Богатырева, А.Е. Активирование веществ и его технологическое применение / А.Е. Богатырева, Л.И. Шушунова, Г.М. Цыганов // Обзоры по электронной технике. – М.: Электроника, 1984. – 39 с.

3. Пащенко, Л.П. Электрохимия в технологии хлеба, макаронных и кондитерских изделий: учеб. пособие / Л.П. Пащенко, Т.В. Санина, А.И. Бывальцев. – Воронеж, 2001. – 233 с.

А.с.1078935 СССР, МКИ3 С 14В3/11. Способ гидролиза крахмала / Н.Д. Лукин, Н.Г. Гулюк, Е.К. Коптелова [и др.]. – Заявл. 04.07.81; опубл. 05.07.82.

А.с. 1279235 СССР, МКИ3 С12С1/00. Способ производства солода / К.А. Калунянц, Т.В. Филатов, 5.

А.И. Садова [и др.]. – Заявл. 14.03.84; опубл. 29.12.84.

6. Степанова, Е.Г. Технологические эффекты процесса экстрагирования сахара с применением ЭАЖС / Е.Г. Степанова, Е.П. Кошевой // Изв. вузов. Пищевая технология. – 1992. – №3–4. – С.55–57.

7. Борисенко, Л.А. Научно-технические основы интенсивных технологий посола мясного сырья с применением струйного способа инъецирования многокомпонентных и активированных жидких систем: автореф. дис. … д-ра техн. наук / Л.А. Борисенко. – М., 1999. – 49 с.

А.с. 1231868 СССР, МКИ5’ С11В3/02. Способ регенерации окисленных жиров / А.Г. Лиакумович, 8.

З.И. Хабулова, П.А. Кирпичников [и др.]. – Заявл. 05.04.82; опубл. 07.07.83.

9. Кошевой, Е.П. Совершенствование подготовки масличных материалов к извлечению масла с применением реагентов / Е.П. Кошевой, Д.Г. Кварацхелия, В.А. Леонтьев // Изв. вузов. Пищевая технология.

– 1994. – №1–2. – С.90–91.

10. Русанова, Л.А. Бактерицидные свойства электроактивированных водных растворов / Л.А. Русанова, Г.И. Касьянов // Экология человека: пищевые технологии и продукты: тез. докл. – М., 1995. – С.25.

А.с. 1341743 СССР МКИ4 А14F4/04. Способ хранения цитрусовых плодов / Н.Г. Цикоридзе, А.Г. Лиакумович, Р.Г. Дадиани [и др.]. – Заявл. 24.07.83; опубл. 22.11.84.

12. Исагулян, Э.А. Влияние активированных растворов на сохранение огурцов / Э.А. Исагулян, Т.В. Мгебришвили, Е.И. Донченко // Изв. вузов. Пищевая технология. – 1993. – №3–4. – С.47–49.

13. Соколов, А.В. Производство и применение продуктов электролиза воды / А.В. Соколов, С.П. Замана // Вестн. РАСХН. – 1992. – №2. – С.45–46.

14. Технологический регламент регулирования кислотности молока и жидких молочных продуктов методом униполярной активации. – Ташкент, 1991. – 92 с.

15. Рябцева, С.А. Технология лактулозы / С.А. Рябцева. – М.: Делипринт, 2003. – С.75–86.

16. Экстракция сахарозы их свекловичной стружки с применением электрохимически активированных растворов / В.А. Лосева, А.А. Ефремов, И.В. Квитко [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2003. – №6. – С.48–49

17. Механизм изменения реакционной способности активированных веществ / В.М. Бахир, П.А. Кирпичников, А.Г. Лиакумович [и др.] // Изв. АН Уз. ССР. – 1982. – №4. – С.70–75.

18. Физическая природа явлений активации веществ / В.М. Бахир, П.А. Кирпичников, А.Г. Лиакумович [и др.] // Изв. АН Уз.ССР.– 1983. – №1. – С.60–64.

19. Бахир, В.М. Регулирование физико-химических свойств технологических водных растворов униполярным электрохимическим воздействием и опыт его практического применения: автореф. дис. … канд.

техн. наук / В.М. Бахир. – Казань, 1984. – 16 с.

Вестник КрасГАУ. 2008. № 6

20. Большаков, А.С. Технологические свойства активированной воды / А.С. Большаков, Л.А. Сарычева, А.А. Борисенко // Изв. вузов. Пищевая технология. – 1992. – №2. – С.56–58.

21. Рогов, В.М. Электрохимическая технология изменения свойств воды / В.М. Рогов, В.Л. Филипчук. – Львов, 1989. – 128 с.

22. Применение электроактивированных растворов для получения лактулозы / А.Г. Храмцов, С.А. Рябцева, И.А. Евдокимов [и др.] // Изв. вузов. Пищевая технология. – 1997. – №6. – С.25–27.

23. Деминерализация лактозосодержащего сырья методом электродиализа / А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, Г.С. Варданян [и др.] // Обзорная информация. Сер. Молочная пром-сть. – М.: АгроНИИТЭИММП, 1992. – 32 с.

24. Технология крахмала и крахмалопродуктов / Н.Н. Трегубов [и др.]. – М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. – 472 с.

25. Крахмал и крахмалопродукты / под ред. Н.Г. Гулюка. – М.: Агропромиздат, 1985. – 279 с.

26. Ладур, Т.А. Ферментативный гидролиз крахмала – важный резерв повышения эффективности производства крахмалопродуктов / Т.А. Ладур, З.М. Бородина, Р.М. Карненко //Сахарная пром-сть. – 1983. – №9. – С. 37–38.

27. Влияние условий предварительной желатинизации на уровень ферментативной конверсии картофельного и ржаного крахмалов при производстве патоки / В.В. Аксёнов, Н.Л. Лукьянчикова, С.В. Морозов [и др.] // Пища. Экология. Качество: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. – Новосибирск, 2004. – С.150–152.

28. Калниньш, К.К. Электронное возбуждение в химии / К.К. Калниньш. – СПб.: Изд-во СПГУТД, 1998. – 324 с.

29. Калниньш, К.К. // Докл. АН СССР. – 1988. – Т.299. – №1. – С.143.

30. Калниньш, К.К. // Изв. АН. Сер. Химия. – 1992. – №5. – С. 1048.

31. Thoma, J.A. Free amino acids at the active site of -amylase / J.A. Thoma, D.E. Koshland // J.Molec.Biol. – 1960. – P.169–175.

32. Thoma, J.A. Comparison of the active sites of alpha- and beta-amylase / J.A. Thoma J., Wakim, L. Steart // Biochem. Biophys. Res. Communs. – 1963. – Vol.12. – P.350–361.

33. Жеребцов, Н.А. О механизме действия амилаз на гликозидные связи крахмала / Н.А. Жеребцов, Л.Ф. Забелина, А.И. Эктова // Биохимия. – 1976. – Т. 41. – Вып.12. – С.2119–2125.

34. Варфоломеев, С.Д. Каталитические центры гидролаз: структура и каталитический цикл / С.Д. Варфоломеев, И.А. Гариев, И.И. Упоров // Успехи химии. – 2005. – Т.74. – Вып.1. – С.67–83.

–  –  –

Яблоня – наиболее распространенная плодовая культура России. К настоящему времени известно более 10 тыс. ее сортов (Еремин и др., 2004). В суровых сибирских условиях селекция яблони ведется в первую очередь на урожайность, высокую адаптационную способность к неблагоприятным климатическим условиям, болезням, продолжительности хранения плодов и др. Многие сорта яблони, успешно произрастающие в более благоприятных климатических условиях, в Сибири вымерзают или не успевают вызреть.



Похожие работы:

«Повестка Заседания Правления Региональной энергетической комиссии Омской област 29 декабря 2015 года Правление № 81 09.30 Об установлении ставок платы за технологическое присоединение к 1. электрическим сетям...»

«Фридрих Ницше ДИОНИСИЙСКИЕ ДИФИРАМБЫ Перевод Алёши Прокопьева опубликован в качестве Приложения в книге : Ханс Хенни Янн. Река без берегов: Роман. Часть вторая: Свидетельство Густава Аниаса Хорна. Книга вторая / Пер. с нем. Т. Баскаковой. — СПб.: Издательство Ивана Л...»

«М.В. Фомин. О раннехристианской живописи Херсонеса—Херсона. ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ УДК: 94 (477.7) М.В. Фомин О РАННЕХРИСТИАНСКОЙ ЖИВОПИСИ ХЕРСОНЕСА—ХЕРСОНА IV—VI ВВ. Вопрос формирования раннехристианской худож...»

«ОСОБЕННОСТИ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ И ОБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ У МОЛОДНЯКА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ В РАЦИОНЫ «ЗАЩИЩЕННОЙ» ФОРМЫ КАРНИТИНА В.Н. Романов1, Н.В. Боголюбова1, В.А. Девяткин1, В.Н. Гришин2, Л.А. Ильина3 Центр биотехнологии и молек...»

«НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ Серия Гуманитарные науки. 2015. № 6 (203). Выпуск 25 УДК 793.3 ХОРЕОГРАФИЯ И ХУДОЖЕСТВЕННАЯ ЛИТЕРАТУРА: ПЕРЕСЕЧЕНИЕ, ВЗАИМОВЛИЯНИЕ, РАЗВИТИЕ КАК ФАКТОР ОСОБОГО ВНИМАНИЯ СОВРЕМЕННОГО БАЛЕТНОГО ИСКУССТВА В....»

«1 Е. А. Чемякин*** 400-летию Царственного Дома Романовых посвящается КАЗАЧЬИ ФАМИЛИИ и. ВСЁ (этимология, гидротопонимика, краеведение) 2012г. ПРЕДИСЛОВИЕ К ПРЕДЫДУЩИМ ИЗДАНИЯМ Уважаемый читатель! После выхода первого издания книги «Казачьи фамилии и.» автор услышал в свой адрес много...»

«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОЦЕССУАЛЬНОЙ И СОМАТИЧЕСКО-ИНТЕГРАТИВНОЙ ТЕРАПИИ (МИПCИТ) Обучающая программа повышения квалификации (свидетельство Государственного образца) РАБОТА С ШОКОВЫМИ ТРАВМАМИ, ТРАВМАМИ РАЗВИТИЯ И ХРОНИЧЕСКИМИ ТЕЛЕСНЫМИ СИМПТОМАМИ ВЕДУЩАЯ ПРОГРАММЫ — ЕЛЕНА РОМАНЧЕНКО 200 акад...»

«Всемирная организация здравоохранения ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КОМИТЕТ Сто тридцать седьмая сессия EB137/10 Пункт 11 предварительной повестки дня 15 мая 2015 г. Будущие сессии Исполнительного комитета и Асс...»








 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.