Отримання та використання глюкозооксидази в технології харчових продуктів - Автореферат

Серед ферментів, які продукуються міцеліальними грибами, важливе місце займає глюкозооксидаза (b-D-глюкоза: О2 - оксидоредуктаза) (ГО), що каталізує окиснення b-D-глюкози до глюконової кислоти. Цей фермент використовується в харчовій промисловості для вилучення кисню і глюкози з харчових продуктів, при приготуванні яєчного порошку і мясних виробів у висушеному стані відбувається потемніння готового продукту у звязку з утворенням меланоїдинів. Глюкозооксидазу використовують у консервній, виноробній промисловостях для вилучення кисню, що сприяє підвищенню стійкості продуктів тривалого зберігання і збереженню кольору. Глюконова кислота (Е 574) використовується у світовій харчовій промисловості як регулятор кислотності і розпушувач, засіб, інгібуючий мікроорганізми, як звязувальна речовина для іонів металів. Дисертаційна робота виконувалась в напрямку науково-дослідних робіт проблемної науково-дослідної лабораторії Одеської національної академії харчових технологій за темою “Розробка біотехнологічних процесів цільового спрямованого регулювання функціональних, фізіологічних та технологічних властивостей продуктів та БАД: (тема 1/06-П № 654 від 16.11.2005 р; № державної реєстрації 0106U001445, код КПКВ-2201920) і відповідно до теми держбюджетної науково-дослідної роботи кафедри технології консервування ОНАХТ “Розробка біотехнологічних процесів виробництва харчових продуктів профілактичного та дієтичного призначення”.Визначено актуальність і перспективність використання мікроорганізмів, продукуючих глюкозооксидазу, як ферменту, що знайшов застосування в різних галузях харчової промисловості: для попередження окислення шляхом видалення кисню повітря з вершкового масла, яєчного порошку, для підвищення стійкості пива, вина, соків. Глюкоза, як легкозасвоюване джерело енергії, використовується грибом у першій фазі, а сахароза - у фазі інтенсивного росту. Так як утворення глюконової кислоти з глюкози залежить від величини РН (оптимум 5,5), при низьких концентраціях глюкози активна кислотність (РН) середовища знижується повільно, що сприяє синтезу грибом тільки глюконової кислоти. Досліджено термін інкубації гриба Asp. niger при встановлених раніше параметрах: температура 30 °С, живильне середовище - суміш 20 г/дм3 глюкози 20 г/дм3 сахарози, при постійному перемішуванні на качалці 125 хв-1, що забезпечує необхідну кількість кисню. Внаслідок ушкодження клітинних мембран пероксидом водню і зниження РН, внутрішньоклітинна глюкозооксидаза починає переходити в культуральну рідину, особливо в значних кількостях на 6 і 7 добу інкубації. глюкозооксидаза з гриба Asp. niger АТСС 186808 є внутрішньоклітинним ферментом.Розроблено параметри культивування гриба Asp. niger на живильних середовищах цукрів із суміші глюкози і сахарози у концентраціях 20 г/дм3, що забезпечують максимальне продукування глюкозооксидази. Розроблено параметри екстракції внутрішньоклітинної глюкозооксидази з біомаси гриба Asp. niger, підданій ультразвуковій обробці протягом 10 хв при 10 КГЦ. Ступінь очищення препарату при осадженні ацетоном підвищився в 18,5 разів, гель-фільтрації на Сефадексі G 150 - в 51,6 разів, на ДЕАЕ - в 53,2 рази. Встановлено оптимальні параметри процесу гідролізу сахарози інвертазою (b-фруктофуранозидазою): концентрація сахарози 10 %, масова частка фруктофуранозидази 50 мг/100 г сахарози, температура 40 ?С, тривалість 2 год. Встановлено параметри окиснення розчинів з глюкозою глюкозооксидазою: концентрація глюкози в субстраті 5 %, глюкозооксидази 36,2 од/г глюкози, РН 5,0...5,5.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. На підставі узагальнених результатів експериментальних і аналітичних досліджень обґрунтована можливість використання штаму гриба Asp. niger АТСС 166808 для одержання внутрішньоклітинної глюкозооксидази.

2. Розроблено параметри культивування гриба Asp. niger на живильних середовищах цукрів із суміші глюкози і сахарози у концентраціях 20 г/дм3, що забезпечують максимальне продукування глюкозооксидази.

3. Розроблено параметри екстракції внутрішньоклітинної глюкозооксидази з біомаси гриба Asp. niger, підданій ультразвуковій обробці протягом 10 хв при 10 КГЦ. Ступінь очищення препарату при осадженні ацетоном підвищився в 18,5 разів, гель-фільтрації на Сефадексі G 150 - в 51,6 разів, на ДЕАЕ - в 53,2 рази. При цьому активність глюкозооксидази в препаратах склала відповідно 2958, 8270 і 8256 од/мг білка.

4. Розроблено спосіб імобілізації розчинного препарату глюкозооксидази в поліакриламідному гелі. Встановлено характеристику фізико-хімічних властивостей розчинної та імобілізованої форм ферменту.

5. Визначено закономірності впливу на ступінь інверсії сахарози температури, концентрації цукрів і ферменту, тривалості інверсії. Встановлено оптимальні параметри процесу гідролізу сахарози інвертазою (b-фруктофуранозидазою): концентрація сахарози 10 %, масова частка фруктофуранозидази 50 мг/100 г сахарози, температура 40 ?С, тривалість 2 год.

6. Визначено закономірності впливу на процес окиснення концентрації глюкози і ферменту, тривалості процесу і РН середовища. Встановлено параметри окиснення розчинів з глюкозою глюкозооксидазою: концентрація глюкози в субстраті 5 %, глюкозооксидази 36,2 од/г глюкози, РН 5,0...5,5.

7. Розроблено технологію виробництва діабетичних фруктозо-глюконових сиропів на основі продуктів окислення інвертних цукрів і технологія фруктоовочевих нектарів спеціального призначення. Розроблено нормативну документацію на діабетичні нектари. Наукова новизна підтверджена патентами на "корисну модель" "Спосіб виробництва фруктозо-глюконового сиропу" і "Нектар діабетичного призначення".

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Безусов А.Т. Розробка технології виділення глюкозооксидази з культуральної рідини Asp. niger / А.Т. Безусов, Аббас А.Я. Абдулазіз, І.Р. Біленька // Наукові праці Одеської національної академії харчових технологій. - Одеса: 2006. - Вип. 28. - Т. 1. - С. 60 - 63.

Автором проведені дослідження впливу різних факторів на продукування грибом A. niger глюкозооксидази. Встановлено параметри екстракції внутрішньоклітинної глюкозооксидази із біомас та розроблено принципову технологічну схему отримання ферменту.

2. Безусов А.Т. Иммобилизация глюкозооксидазы из Asp. niger АТСС 166808 /А.Т. Безусов, Аббас А.Я. Абдулазиз, И.Р. Беленькая //Хранение и переработка сельхозсырья. - 2007.- № 5 . - С. 24-29.

Автором встановлені оптимальні умови імобілізації глюкозооксидази шляхом включення ферменту в поліакриламідний гель. Досліджено вплив різних факторів на активність імобілізованого ферменту.

3. Безусов А.Т. Розробка технології нектарів спеціального призначення./ А.Т. Безусов, Біленька І.Р., Аббас А.Я. Абдулазіз // Харчова і переробна промисловість, квітень, 2007,-С. 23-25.

Автором проведені дослідження процесу гідроліза сахарози інвертазою, вплив різних факторів (температури, масової частки сахарози та ферменту, тривалість гідролізу) на ступінь її гідролізу. Встановлено оптимальні параметри окислення розчинів, які містять глюкозу. Розроблено принципову технологічну схему отримання діабетичних нектарів на основі фруктозо-глюконового сиропу та фруктоовочевих пюре.

4. ПАТ. 22931 Україна, МПК С 13 К ІІ/00, С 13 F 3/00 "Спосіб виробництва фруктозо-глюконового сиропу"./ Безусов А.Т., Біленька І.Р., Абдулазіз А.Я. Аббас., № 200700988, Заяв. 31.01.2007; опубл. 25.04.2007, Бюл. №5.

Автором розроблені технологічні параметри виробництва фруктозо-глюконового сиропу.

5. ПАТ. 22932 Україна, МПК С 13 К ІІ/00, С 13 F 3/00 "Нектар діабетичного призначення"./А.Т. Безусов, І.Р. Біленька, Аббас А. Я. Абдулазіз, № 200700990, Заяв. 31.01.2007; опубл. 25.04.2007, Бюл. №5.

Автором розроблено технологічні параметри виробництва нектарів із плодів манго та моркви.

6. Безусов А.Т., Абдулазіз А. Я. Аббас., Біленька І.Р. Розробка технології виділення глюкозооксидази з культуральної рідини A. niger./Тези доповідей І міжнародної науково-практичної конференції "Харчові технології - 2005" 12 - 14 вересня, 2005 р. - Одеса, 2005,- С. 59.

Автором встановлено раціональні умови виділення внутрішньоклітинної глюкозооксидази із біомаси гриба А. niger та запропонована технологічна схема отримання ферменту.

7. Абдулазіз А. Я. Аббас. Розробка способу виробництва фруктозних сиропів для лікувально-профілактичних фруктоовочевих нектарів./ Тези доповідей ІІ міжнародної науково-практичної конференції "Харчові технології - 2006" 17 - 19 жовтня, 2006 р. - Одеса, 2006. С. 216.

Автором встановлено параметри гідролізу розчину сахарози фруктозо фуранозідазою, та умови окислення глюкози інвертного сиропу. Запропонована технологічна схема отримання фруктозо-глюконових сиропів та нектарів на їх основі.