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

• Автор: Жульков, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Обзор литературы
1.1 .Рожь - основное сырье для спиртового производства
1.1.1. Производство зерна ржи — агропромышленные аспекты
1.1.2.0собенности 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
Литература

Введение
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 можно рассматривать как позитивные.
Однако, существующие технологические режимы механикоферментативных 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

В большинстве сухих семян фитаза мало активна. Однако при проращивании, т.е. в условиях повышения температуры и влажности активность фермента резко увеличивается. В результате происходит гидролиз фитатов и высвобождение неорганического фосфата, необходимого для развития растения. Так, при проращивании гороха Н. Эскин и С. Вайбе (151) наблюдали к десятым суткам снижение содержания фитина на 71 - 75% при одновременном 15-кратном увеличении фитазной активности. Подобные данные были получены при проращивании риса (163), пшеницы (166), хлопка (13). Активация собственных фитаз семян растений рассматривается некоторыми авторами как способ удаления фитатов из пищевых продуктов. После предварительного замачивания и нагревания при температуре 60 °С в течение 10 часов было отмечено дефосфорилирование 90% фитатов бобов фасоли (Phasoleus vulgaris) (149). Подобные воздействия снижали
содержание фитатов пшеницы (166), гороха (146), хлопковой муки (13, 157), но не были эффективны применительно к соевым бобам (148, 179).
Ржаная фитаза обладает значительной активностью. Оптимальная активность фермента наблюдается при температуре 48-60°С и pH 4,8-5,3. Скорость реакции пропорциональна количеству фермента лишь при низких концентрациях. Гидролиз фитина сильно замедляют неорганические фосфаты.
При ферментативном гидролизе фосфорная кислота отщепляется постепенно; временно возникают различные фосфорные сложные эфиры
инозита, которые в конечном итоге дают инозит и неорганический фосфат.