Розробка біотехнології функціональних інгредієнтів із зернової сировини
Вантажиться...
Дата
2015
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 03.00.20 - біотехнологія. Дисертацію присвячено науковому обґрунтуванню і розробці комплексної переробки вторинних продуктів переробки зерна у функціонально фізіологічні інгредієнти.
Досліджено біохімічний склад пшеничних і житніх висівок, на підставі чого зроблено висновки про можливість їх використання як джерела для виробництва функціонально фізіологічних інгредієнтів.
Обрано ферментні препарати, які здатні активно проводити деградацію полісубстратного комплексу висівок - ɑ-амілаза, глюкоамілаза, протеаза, мультиферментний препарат Viscozyme L. В умовах експерименту визначено оптимальні умови ферментолізу пшеничних і житніх висівок, за яких вихід цільових компонентів набуває максимуму. Охарактеризовано біохімічний склад та фізіологічні властивості отриманих ферментолізатів пшеничних і житніх висівок, які підтверджують доцільність використання методів біомодифікації для вилучення вуглеводно-білкової суміші, поліфенолів, ксилоолігосахаридів та активованих харчових волокон.
Оптимізовано параметри процесу ферментолізу пшеничних і житніх висівок. Розроблено та економічно обгрунтовано технології отримання вуглеводно-білкового концентрату, сиропу БАВ, препарату ксилоолігосахаридів «Пребіксил™» та препарату поліфенолів «Зепофен™». Медико-біологічними дослідженнями доведено безпеку та ефективність використання препарату поліфенолів «Зепофен™» як антиоксиданта.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 03.00.20 - биотехнология. Диссертация посвящена научному обоснованию и разработке комплексной переработки вторичных продуктов переработки зерна в функционально физиологические ингредиенты. На первом этапе работы исследован биохимический состав пшеничных и ржаных отрубей, полученных с разных зерноперерабатывающих предприятий Украины за 2011, 2012 и 2013 года, и изучена возможность их использования в качестве источника для производства функционально физиологических ингредиентов, на основании которых совершен выбор ферментных препаратов, а также определение их активностей. Установлены оптимальные параметры процесса ферментолиза отрубей для получения углеводно-белкового концентрата (ГМ 10, pH 5, Т = (55±1)°С, продолжительность 60 мин, с (ɑ-амилаза) = 0,001%, с (глюкоамилаза) = 0,0006 %, с (протеаза) = 0,005 %). Изучены и определены оптимальные условия второго этапа ферментолиза отрубей мультиферментным препаратом Viscozyme L для получения ксилоолигосахаридов (КОС), полифенолов и активированных пищевых волокон (ГМ 10, pH 4, Т = (50±1) °С, с (Viscozyme L) = 0,001 %, продолжительность 4 часа). Исследовано влияние степени измельчения отрубей на выход полифенолов и КОС при ферментативном гидролизе. Установлено, что размер частиц отрубей 750 мкм дает максимальный выход полифенолов (90 % пшеничные, 91 % ржаные) и КОС (86,6 % пшеничные, 86,2 % ржаные). Охарактеризован биохимический состав полученных ферментолизатов пшеничных и ржаных отрубей, подтверждающий целесообразность использования методов биомодификации для извлечения углеводно-белковой смеси, полифенолов, ксилоолигосахаридов и активированных пищевых волокон. Исследован процесс фракционирования полифенолов и КОС из ферментолизатов отрубей. Установлено, что соотношение (концентрат БАВ : этиловый спирт) 1:3 позволяет получить водно-спиртовый экстракт полифенолов и осадить водорастворимые КОС. Характеристику полученных препаратов полифенолов и КОС проводили хроматографическими методами. В препаратах полифенолов преобладающей является феруловая кислота, а в препаратах КОС - ксилотриозы и ксилотетрозы, обладающие самым высоким пребиотическим эффектом среди прочих КОС. Антиоксидантные свойства полифенолов отрубей определяли методом антирадикального анализа, основанным на способности препаратов антиоксидантов отдавать подвижный атом водорода или электрон стабильному свободному радикалу 2,2'-дифенилпикрилгидразилу в спиртовом растворе. Для препарата полифенолов, полученного из пшеничных отрубей, показатель антиоксидантной активности составил 1270 у.е.а./мл, для препарата полифенолов из ржаных отрубей - 1116,3 у.е.а./мл, соответственно. Использование препарата КОС и концентрата БАВ, пшеничных и ржаных отрубей в качестве пребиотика показало высокое стимулирующее действие на рост пробиотических культур L. acidophilus и В. bifidum, сравнимое с классическим пребиотиком лактулозой. Количество клеток L. acidophilus и В. bifidum, выросших на среде с добавлением препарата КОС, составило 1,4·10 КОЕ/см и 9,2·10 КОЕ/см . Количество клеток L. acidophilus и В. bifidum, выросших на среде с добавлением сиропа БАВ, составило 1,9·109 КОЕ/см’и 1,Г 1010 КОЕ/см ’. Медико-биологические исследования проводили на базе научно- исследовательского института медицины транспорта Украины. В качестве модели использовали субхроническую интоксикацию животных эпихлогидрином, вводимая доза препарата полифенолов была лечебной (2,1 мл/кг) и выбрана по аналогии с человеком (450 мг/день). Введение препарата полифенолов «Зепофен™» на фоне индукции эпихлоргидрином развития оксидативного стресса показало эффективность и безопасность применения данного препарата как антиоксиданта. Оптимизированы параметры процесса ферментативного гидролиза пшеничных и ржаных отрубей мультиферментным препаратом Viscozyme L с помощью методов математического моделирования. Разработаны и экономически обоснованы технологии получения функциональных пищевых ингредиентов: углеводно-белковый продукт, сироп КОС и полифенолов, препарат КОС «Пребиксил™», препарат полифенолов «Зепофен™». Изучены органолептические, физико-химические и микробиологические показатели качества полученных функциональных ингредиентов. Показано, что препараты КОС «Пребиксил™» и полифенолов «Зепофен™» могут храниться 24 месяца при температуре (18 ± 1) °С. Разработан проект нормативной документации на получение функциональных пищевых ингредиентов из зернового сырья: препаратов КОС «Пребиксил™» (ТУ У 24.14 - 02071062 - 001: 2015 и ТИ) и ПФ «Зепофен™» (ТУ У 24.14 - 02071062 - 002: 2015 и ТИ). Проведена промышленная апробация разработанной технологии, которая подтвердила возможность выпуска препарата полифенолов «Зепофен™» и препарата КОС «Пребиксил™» на промышленной базе предприятия ООО НПО «Ариадна» (г. Одесса) и в лаборатории технологии фитопрепаратов ОНАПТ (г. Одесса). Рассчитана себестоимость полученных функциональных ингредиентов. Срок окупаемости проекта составляет 1 год 2 месяца.
The thesis for obtaining the scientific degree of candidate of technical sciences on specialty 03.00.20 - biotechnology. The dissertation was devoted to scientific substantiation and development of complex processing of secondary products of grain processing into physiological functional ingredients. Investigated the biochemical composition of wheat and rye bran whereby conclusions about the possibility of their use as the sources for production of the functional physiological ingredients. Chosen enzymes that are able to actively pursue degradation of the bran’s polysubstrate complex - a-amylase, glucoamylase, protease, multyenzyme preparation Viscozyme L. In the experiment the optimal conditions enzyme hydrolysis of wheat and rye bran, which yield components becomes maximum. Characterized a biochemical composition and physiological properties of the fermentation liquid of wheat and rye bran, which supports the use of methods of biotransformation into extract carbohydrate-protein mixture, polyphenols, xylooligosaccharides and activated dietary fiber. Optimized processing parameters of enzyme hydrolysis of wheat and rye bran. Developed and economically justified technologies of carbohydrate-protein concentrate, syrup of xylooligosaccharides and polyphenols preparation of xylooligosaccharides "Prebiksyl" and preparation of polyphenols "Zepofen". Biomedical studies have shown the safety and effectiveness of preparation of polyphenols "Zepofen" as antioxidant.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 03.00.20 - биотехнология. Диссертация посвящена научному обоснованию и разработке комплексной переработки вторичных продуктов переработки зерна в функционально физиологические ингредиенты. На первом этапе работы исследован биохимический состав пшеничных и ржаных отрубей, полученных с разных зерноперерабатывающих предприятий Украины за 2011, 2012 и 2013 года, и изучена возможность их использования в качестве источника для производства функционально физиологических ингредиентов, на основании которых совершен выбор ферментных препаратов, а также определение их активностей. Установлены оптимальные параметры процесса ферментолиза отрубей для получения углеводно-белкового концентрата (ГМ 10, pH 5, Т = (55±1)°С, продолжительность 60 мин, с (ɑ-амилаза) = 0,001%, с (глюкоамилаза) = 0,0006 %, с (протеаза) = 0,005 %). Изучены и определены оптимальные условия второго этапа ферментолиза отрубей мультиферментным препаратом Viscozyme L для получения ксилоолигосахаридов (КОС), полифенолов и активированных пищевых волокон (ГМ 10, pH 4, Т = (50±1) °С, с (Viscozyme L) = 0,001 %, продолжительность 4 часа). Исследовано влияние степени измельчения отрубей на выход полифенолов и КОС при ферментативном гидролизе. Установлено, что размер частиц отрубей 750 мкм дает максимальный выход полифенолов (90 % пшеничные, 91 % ржаные) и КОС (86,6 % пшеничные, 86,2 % ржаные). Охарактеризован биохимический состав полученных ферментолизатов пшеничных и ржаных отрубей, подтверждающий целесообразность использования методов биомодификации для извлечения углеводно-белковой смеси, полифенолов, ксилоолигосахаридов и активированных пищевых волокон. Исследован процесс фракционирования полифенолов и КОС из ферментолизатов отрубей. Установлено, что соотношение (концентрат БАВ : этиловый спирт) 1:3 позволяет получить водно-спиртовый экстракт полифенолов и осадить водорастворимые КОС. Характеристику полученных препаратов полифенолов и КОС проводили хроматографическими методами. В препаратах полифенолов преобладающей является феруловая кислота, а в препаратах КОС - ксилотриозы и ксилотетрозы, обладающие самым высоким пребиотическим эффектом среди прочих КОС. Антиоксидантные свойства полифенолов отрубей определяли методом антирадикального анализа, основанным на способности препаратов антиоксидантов отдавать подвижный атом водорода или электрон стабильному свободному радикалу 2,2'-дифенилпикрилгидразилу в спиртовом растворе. Для препарата полифенолов, полученного из пшеничных отрубей, показатель антиоксидантной активности составил 1270 у.е.а./мл, для препарата полифенолов из ржаных отрубей - 1116,3 у.е.а./мл, соответственно. Использование препарата КОС и концентрата БАВ, пшеничных и ржаных отрубей в качестве пребиотика показало высокое стимулирующее действие на рост пробиотических культур L. acidophilus и В. bifidum, сравнимое с классическим пребиотиком лактулозой. Количество клеток L. acidophilus и В. bifidum, выросших на среде с добавлением препарата КОС, составило 1,4·10 КОЕ/см и 9,2·10 КОЕ/см . Количество клеток L. acidophilus и В. bifidum, выросших на среде с добавлением сиропа БАВ, составило 1,9·109 КОЕ/см’и 1,Г 1010 КОЕ/см ’. Медико-биологические исследования проводили на базе научно- исследовательского института медицины транспорта Украины. В качестве модели использовали субхроническую интоксикацию животных эпихлогидрином, вводимая доза препарата полифенолов была лечебной (2,1 мл/кг) и выбрана по аналогии с человеком (450 мг/день). Введение препарата полифенолов «Зепофен™» на фоне индукции эпихлоргидрином развития оксидативного стресса показало эффективность и безопасность применения данного препарата как антиоксиданта. Оптимизированы параметры процесса ферментативного гидролиза пшеничных и ржаных отрубей мультиферментным препаратом Viscozyme L с помощью методов математического моделирования. Разработаны и экономически обоснованы технологии получения функциональных пищевых ингредиентов: углеводно-белковый продукт, сироп КОС и полифенолов, препарат КОС «Пребиксил™», препарат полифенолов «Зепофен™». Изучены органолептические, физико-химические и микробиологические показатели качества полученных функциональных ингредиентов. Показано, что препараты КОС «Пребиксил™» и полифенолов «Зепофен™» могут храниться 24 месяца при температуре (18 ± 1) °С. Разработан проект нормативной документации на получение функциональных пищевых ингредиентов из зернового сырья: препаратов КОС «Пребиксил™» (ТУ У 24.14 - 02071062 - 001: 2015 и ТИ) и ПФ «Зепофен™» (ТУ У 24.14 - 02071062 - 002: 2015 и ТИ). Проведена промышленная апробация разработанной технологии, которая подтвердила возможность выпуска препарата полифенолов «Зепофен™» и препарата КОС «Пребиксил™» на промышленной базе предприятия ООО НПО «Ариадна» (г. Одесса) и в лаборатории технологии фитопрепаратов ОНАПТ (г. Одесса). Рассчитана себестоимость полученных функциональных ингредиентов. Срок окупаемости проекта составляет 1 год 2 месяца.
The thesis for obtaining the scientific degree of candidate of technical sciences on specialty 03.00.20 - biotechnology. The dissertation was devoted to scientific substantiation and development of complex processing of secondary products of grain processing into physiological functional ingredients. Investigated the biochemical composition of wheat and rye bran whereby conclusions about the possibility of their use as the sources for production of the functional physiological ingredients. Chosen enzymes that are able to actively pursue degradation of the bran’s polysubstrate complex - a-amylase, glucoamylase, protease, multyenzyme preparation Viscozyme L. In the experiment the optimal conditions enzyme hydrolysis of wheat and rye bran, which yield components becomes maximum. Characterized a biochemical composition and physiological properties of the fermentation liquid of wheat and rye bran, which supports the use of methods of biotransformation into extract carbohydrate-protein mixture, polyphenols, xylooligosaccharides and activated dietary fiber. Optimized processing parameters of enzyme hydrolysis of wheat and rye bran. Developed and economically justified technologies of carbohydrate-protein concentrate, syrup of xylooligosaccharides and polyphenols preparation of xylooligosaccharides "Prebiksyl" and preparation of polyphenols "Zepofen". Biomedical studies have shown the safety and effectiveness of preparation of polyphenols "Zepofen" as antioxidant.
Опис
Журлова, О. Д. Розробка біотехнології функціональних інгредієнтів із зернової сировини [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 03.00.20 "Біотехнологія" / Журлова Олена Дмитріївна ; науч. кер. Л. В. Капрельянц ; Одес. нац. акад. харч. технологій. - Одеса : ОНАХТ, 2015. - 20 с.
Ключові слова
пшеничні та житні висівки, ферментативний гідроліз, ксилоолігосахариди, поліфеноли, харчові волокна, пшеничные и ржаные отруби, ферментативный гидролиз, ксилоолигосахариды, полифенолы, пищевые волокна, Wheat and rye bran, enzymatic hydrolysis, xylooligosaccharides, polyphenols, dietary fiber