Розщеплення коллагенсодержащего сировини і його застосування.
Перспективний напрямок обробки коллагенсодержащего сировини - його ферментація.
Практика застосування ферментних препаратів показує, що не всі ферменти, що володіють високою протеолітичної активністю, при обробці м'яса дають належний ефект. При цьому має велике значення оптимум дії ферментів, природа їх активаторів та інгібіторів, специфічність до розриву пептидних зв'язків при гідролізі тваринних білків. Відомо кілька способів обробки м'яса ферментами ін'єкції розчину в кровоносну систему тварин, шприцевание розчину ферменту в шию, поверхнева обробка м'яса ферментами, додавання ферментного розчину до м'ясного фаршу.
Найбільш прийнятним методом для сучасного виробництва виявилося шприцевание ферментного розчину в шию. До складу шпріцуемого розчину крім ферментного препарату входить кухонна сіль і харчові добавки. Характер і глибина змін внутрішньом'язової сполучної тканини під дією протеолітичних ферментів залежить від специфічності протеїназ що містяться в препаратах.
Найбільш глибокі зміни сполучнотканинних прошарків відбувалися під дією фіціна, т. К. Цей фермент здатний гідролізувати нативний еластин при природному рН м'яса. Що стосується харчових ферментних препаратів мікробного походження, що не володіють коллагеназной і еластазного активністю, то їх дію на внутрішньом'язово сполучну тканину обмежується звільненням колагенових волокон від цементуючого їх основної речовини.
Це сприяє зниженню стійкості колагенових волокон до гідротермічної впливу і більш швидкому розм'якшення м'яса в процесі теплової обробки. Проводячи біохімічну оцінку м'яса, все дослідники прийшли до єдиної думки, що в результаті обробки м'яса ферментними препаратами періваріваемость його зростає. Мабуть, це пов'язано з наявністю в ньому білків вже підданих більш-менш глибокої деструкції. Особливо це стосується колагену і еластину білків, найбільш важко розщеплюються травними ферментами.
Така обробка дозволила збільшити вихід натуральних напівфабрикатів на 11 за рахунок використання для цих цілей жорстких частин яловичих туш. У США для м'якшення сполучної тканини запропоновано тушу після забою і розбирання шприцевать водним розчином ферментів, що містить коллагеназу, отриману з Cl. histolyticum і еластазу - зі свинячої підшлункової залози. Результати досліджень з вивчення можливості ферментації коллагенсодержащего сировини в ковбасному виробництві дозволили встановити наступне - застосування протосубтилина Г20х як самостійного ферменту, так і в комплексі з ЕПЖ, викликає дуже значні деструктивні зміни, в першу чергу, м'язової тканини односортной яловичини, не надаючи належного впливу на сполучну - ферментація односортной яловичини ЕПЖ сприяє поліпшенню фізико-хімічних властивостей цієї сировини -оброблення коллагенсодержащего сировини целесообразн про проводити на стадії посолу м'яса або при складанні фаршу перед шприцеванием його в оболонку.
Підвищена резистентність колагенових і еластинових волокон до термічної дезагрегации зумовлює ряд вад готових виробів.
Для зниження цих негативних проявів використовують жиловку цієї сировини. Узагальнення результатів досліджень, виконаних М.М. Ліпатова, В.Г. Борескова і ін. Дозволило припустити, що альтернативою операції жиловки при виробництві м'ясопродуктів із сировини з високою масовою часткою сполучної тканини є біотехнологічна модифікація такого сировини за рахунок впливу на нього протеолітичними ферментними препаратами, що володіють коллагеназной і еластазного активністю.
Забезпечення сталого підйому в цьому напрямку може бути досягнуто за рахунок розробки ефективних мікробних препаратів. Здатністю синтезувати специфічні ферменти, що розщеплюють тваринні білки, мають багато мікроорганізми. Серед них виділяються види, ефективно гідролізуючі білки типу колагену, еластину, кератину.
При цьому перевариваемость сировини збільшується в 2,0 - 2,5 рази. Такі гідролізати є чудовою основою для отримання харчових добавок, модифікованих продуктів і кормових концентратів. Ряд методів отримання ферментативних гідролізатів запропонований французькими дослідниками, які використовували ферменти тваринного панкреатин, трипсин, хімотрипсин, рослинного фицин, бромелаин, папаїн і мікробного B. subtilis Str. fradiae Str. griseus походження.
Відповідно до цього способу для отримання гідролізатів використовують мікробні протеолітичні препарати з B. subtilis, P. latex, A. melleus. Для більш ефективного гідролізу білків тваринного походження пропонується ряд комбінованих способів. При цьому застосовується попередня кислотна або лужна обробка, а потім - ферментативний гідроліз. Останнім часом зріс практичний інтерес до способів раціонального використання малоцінних коллагенсодержащих продуктів забою птиці для отримання білкових гідролізатів, які знаходять застосування не тільки як компонент їжі, але і як дієтичний продукт для лікувального харчування.
Вітчизняними дослідниками проведені роботи та досягнуті добрі результати по отриманню гідролізатів з голів і ніг сухопутної птиці. Для ферментативної обробки з подальшим отриманням білково-жирової емульсії пропонується використання препаратів ферментів з P. wortmannii ВКМ-2091 і Str. chromogenes graecus 0832, які відповідно більшою мірою мають коллагеназной і кератінолітіческой активностями.
Конкретні умови гідролізу, певні з допомогою методів математичної статистики, лягли в основу нового способу отримання білково-жировий добавки - замінника основної сировини в рецептурах фаршевих м'ясних виробів. Спосіб полягає в наступному промиті свіжі ноги і голови сухопутної птиці подрібнюють, а потім гомогенізують з додаванням води. Це необхідно для руйнування тканинних структур і часткової механічної деструкції особливо міцних білків - колагену і кератину.
Подрібнене сировину гомогенати нагрівають до 80 - 90оС для часткової деструкції усталених білків. Потім сировину піддають ферментативної обробці. Підготовлені гомогенати сировини охолоджують і вносять специфічну ензимна композицію на основі мікробних препаратів. В результаті максимально утворюються водорозчинні білкові фракції, періваріваемость гідролізату в 2,0 - 2,5 рази вище, ніж вихідної сировини.
Виготовлені відповідно до рекомендацій і технологічними інструкціями готові вироби мають хороший товарний вигляд, високі смакові властивості та біологічну цінність при збільшенні виходу на 1,5 - 3,0. Аспекти застосування на харчові цілі специфічного коллагенсодержащего сировини - шкварки, одержуваної у вигляді відходу при витоплення жирів і містить 22 - 44 білків в основному колагену, відомі 3. гомогенізовані шквара - цінне білкове сировину. В її складі присутні такі незамінні амінокислоти, як валін, лізин, фенілаланін.
Для поліпшення функціонально-технологічних властивостей шкварки також доцільно застосування ферментів, специфічних до гідролізу фібрилярних білків. У нейтральній зоні рН при помірних температурах найефективнішими виявилися протеолитические препарати глибинної культури мікроміцетів Penicillium wortmannii. Отриманий гідролізат відрізняється наступними показниками значна частка вільних амінокислот і спільні зміни у фракційному складі білків.
В результаті порушення білково-ліпідних комплексів створюються умови для додаткового отримання жиру. Можливості гідролізатів різного коллагенсодержащего сировини мають величезні перспективи при отриманні спеціальних продуктів харчування, в тому числі профілактичних. Застосування ферментних препаратів при обробці шкіряної сировини є одним з перспективних методів вдосконалення технологічних процесів шкіряного виробництва. Присутність в шкурі розчинних і нерозчинних компонентів різної хімічної природи, багатоступенева структурна організація основного білка шкіри - колагену - визначають складний характер реакцій при ферментативної обробці.
Серед підготовчих процесів шкіряного виробництва найбільш трудомістким є обезволашивание. Найбільш перспективним для всіх видів сировини показало себе обезволашивание за допомогою ферментів. Задля досягнення ефекту Обезволашіваніе встановлена доцільність застосування ферментів, що діють на різні класи сполук дерми - білки, вуглеводи, жирові речовини, чільне місце серед яких належить спеціальним протеазам.
Основний фактор прискорення процесу - зміна структури дерми, що сприяє збільшенню її проникності і пористості, швидкості проникнення ферменту до волосяний сумці. Одним з напрямків у проведенні ферментативних обробок є застосування композицій ферментних препаратів. Завдяки ферментативним обробкам, втрати колагену на 20 - 30 менше, ніж при традиційних методах, при цьому з шкури видаляється основна маса неколлагенових білків, вуглеводів, аминосахаров і відбувається поділ структурних компонентів колагену.
Це дозволяє проводити подальше зоління в більш м'яких умовах, із зменшенням концентрації хімічних реагентів і тривалості процесу. Важливою операцією в отриманні м'якої шкіри з гладкою шовковистою лицьовою поверхнею, є процес м'якшення голини. В процесі м'якшення під дією ферментів в покидьки відбувається - розкладання кератози, видалення її та інших продуктів розпаду білків, гідроліз залишків епідермісу, гідроліз і видалення межволоконних речовин, емульгування і видалення ліпідів - видозміна еластинових волокон - поділ колагенових волокон на окремі фібрили. Одним із напрямів удосконалення процесу м'якшення є використання ферментних препаратів, що діють в кислому середовищі, що дає можливість об'єднати в один процес м'якшення і пикелевание.
Мягчение в кислому середовищі сприяє отриманню однорідного грифа і плинності по всій площі шкіри. Через низку істотних переваг, перевага віддається мікробним препаратів.
Відомо, що серозний шар, підлягає видалення, включає жирові і білкові компоненти.
Для їх руйнування розроблений в Московської державної технологічної академії харчових виробництв і отримано в дослідно-промислових умовах препарат шляхом висушування культуральної рідини Rhizopus oryzae. Порівняльні гістологічні дослідження тканин кишкового сировини, обробленого механічним і ферментативним способами, показали повністю ідентичну структуру.
Однак в разі ферментативної обробки поверхню не деформована, на ній повністю відсутні штрихи, порізи та інші механічні дефекти. Розроблене технічне рішення має ряд переваг повністю замінюється складне електромеханічне обладнання по розпушуванню і видалення серозних шарів шляма, відсутні розриви кишок, підвищується якість сировини, поліпшуються умови праці. Основним завданням отримання колагенових мас є максимальна очищення вихідної сировини і виділення цільового продукту - колагену - у вільному від домішок вигляді. Як ферментних препаратів використовують прототерризин П10х джерело Asp. terricoba або протосубтилин Г10х джерело Bac. subtilis. Спосіб характеризується високим ступенем очищення вихідної сировини від баластових компонентів під дією ферментів мікробного походження, їх низькою собівартістю, високим ступенем екологічності виробництва.
Складність і трудомісткість приготування препаратів ферментів, втрата значної частки колагену в результаті неповної його екстракції і денатурації під впливом підвищеної температури, що діє тривалий час, знижують значення методів обробки колагену протеолітичнимиферментами тваринного і рослинного походження.
Нові перспективи та реальна можливість впровадження біотехнологічних методів у виробництво виникає при використанні мікробних ферментних препаратів, що відрізняються високою стабільністю, можливістю варіювати специфіку біохімічних властивостей.
Було проведено вивчення ефективності ферментативного гідролізу баластових компонентів різних коллагенсодержащих джерел із застосуванням низки мікробних препаратів протосубтилина, протомегетеріна, ліпорізіна, виділених з відповідних мікроорганізмів B. subtilis, B. megaterium, R. oryzae. Таким чином, для м'ясної промисловості найбільшу перспективу мають мікробні ферментні препарати і клітини, характерні специфічної активністю щодо фібрилярних білків усталеної структури.
Оцінка ефективності біотехнологій переробки коллагенсодержащего сировини передбачає економію 10 - 20 основної сировини при отриманні повноцінних м'ясних продуктів і 70 - 100 - в разі вироблення штучних оболонок і плівок. Застосування специфічних ферментних препаратів і клітин дозволяє здійснити принципово нові технології глибокої і комплексної переробки основного, вторинної сировини і не харчових відходів з реалізацією режимів в природних діапазонах температури, рН середовища і тиску, мінімальними енерговитратами, без додаткових капітальних вкладень і небажаних екологічних впливів.
Всі теми даного розділу:
Протеїнази мікробного походження
Протеїнази мікробного походження. Протеолітичні ферменти синтезуються практично усіма живими істотами. У промислових цілях як джерело протеїназ використовуються тварини тканини, рослини і
Виділення і очищення препаратів протеїнази
Виділення і очищення препаратів протеїнази. Сучасний рівень науки і техніки дозволяє отримати не тільки комплексні, а й гомогенні, кристалічні ферменти. Їх, як правило, виділяють
Матеріали і методи дослідження
Матеріали і методи дослідження. Визначення величини рН. Величину рН визначали потенціометрично на рН-метрі ЛПУ-01. Для вимірювань значень рН розчинів в температурі відмінній від 20oС, застосовували
Визначення коллагеназной активності
Визначення коллагеназной активності. Коллагеназной активність визначали за вмістом оксипроліну в суміші, що утворився в результаті дії ферменту на нативний колаген. З цією метою
Визначення змісту амінного азоту
Визначення змісту амінного азоту. Метод заснований на утворенні кольорового комплексу при взаємодії аміногруп амінокислот з гідроксидом міді. У пробірку, що містить 100 мг сухого медн
Визначення гомогенності очищених препаратів
Визначення гомогенності очищених препаратів. Електрофорез проводили за методом Девіса на приладі фірми Reanol Угорщина в лужному буферної системі, рН 8,9. Концентрація акріламіна в мелкопор
Ідентифікація протеїназ в ПААГ
Ідентифікація протеїназ в ПААГ. Для прояву в гелях смуг з протеиназой їх витримували в денатурованому розчині гемоглобіну 2 концентрації протягом 15 - 30 хвилин при температурі 30oС. потім
Розробка умов виділення препарату Penicillium wortmannii BKMF
Розробка умов виділення препарату Penicillium wortmannii BKMF. Для виділення ферментів з різних середовищ в лабораторних умовах і в промисловості найчастіше застосовують органічні розчиніть
Фракціонування протеолітичного комплексного препарату ферментів
Фракціонування протеолітичного комплексного препарату ферментів. Отриманий осадженням органічними розчинниками препарат нами названо протовортманин Г10х. Надалі представляло ін
Вплив температури і рН на активність ферменту
Вплив температури і рН на активність ферменту. Нами була поставлена мета визначити рН і температурні оптимум дії виділених протеиназ Penicillium wortmannii 2091 і дати їх порівняльну х
Дослідження процесів кислотною та термічним інактивації
Дослідження процесів кислотною та термічним інактивації. Вивчення термо- і рН-стабільності ферментів часто несе прикладної характер. Дослідження цих характеристик проводиться залишкової
Вплив іонів металів і інгібіторів на активний центр
Вплив іонів металів і інгібіторів на активний центр. Головною ознакою, що використовуються при відношенні протеолітичних ферментів до того чи іншого класу, є будова каталітичного
Міжпредметні - сучасний принцип навчання
Міжпредметні - сучасний принцип навчання. Удосконалення змісту освіти в школі спирається на комплексне використання в навчанні міжпредметних зв'язків. Це є одним з критер
Міжпредметні зв'язки на уроках хімії
Міжпредметні зв'язки на уроках хімії. Реалізація міжпредметних зв'язків хімії з іншими дисциплінами передбачає здійснення комплексного підходу до відбору навчального матеріалу, тобто залучення