Препараты, содержащие пентозаназу
24.10.2014
До сих пор изучались только амилолитические и протеолитические компоненты ферментных препаратов, вырабатываемых из плесневых грибов. При этом не учитывалось присутствие в этих препаратах других ферментов, гидролизующих углеводы, в частности пентозаны.
Изучение этой группы ферментов началось недавно и касалось в основном проросшего зерна ячменя. По имеющимся данным, разрушение пентозанов происходит под действием нескольких ферментных систем, в которые входят: арабинозидаза, отщепляющая арабинозу из арабоксилана и олигосахаров; экзоксиланаза, образующая ксилобиозу из арабоксилана и олигосахаров (после удаления арабинозы); ксилобиаза, освобождающая ксилозу из ксилобиозы, и эндоксиланаза, разрушающая цепи ксилана независимо от того, имеются ли в них боковые арабинозные цепочки.
Аналогичные системы ферментов обнаруживаются также и в культурах плесневых грибов, культивируемых в средах, содержащих пентозы или пентозаны. Пентозаназы, следовательно, являются ферментами адаптивного типа, накапливающимися при соответствующем составе культуральной среды. Присутствие ферментов, разрушающих растворимые пентозаны ржаной муки, в бактериях ржаного теста было установлено и показано ранее. В настоящее время в пивоваренной промышленности применяются ферментные комплексные препараты, получаемые из культур гриба Triechotecium roseum; они имеют сложный состав компонентов (табл. 182). Кроме собственно пентозаназ, гидролизующих пентозаны, входящие в состав слизистых веществ злаков, эти ферменты содержат значительное количество протеиназ, гемицеллюлаз и целлобиаз (амилолитическая активность этих препаратов очень незначительна).
В пищевой промышленности США используется препарат ферментов, вырабатываемый из плесеней — пентозаназа — гексозаназа (Роциме НР-150), гидролизующий полимеры пентоз и гексоз; этот препарат стандартизован по раствору слизистых веществ семян рожкового дерева. Он применяется для улучшения хлебопекарных свойств пшеничной муки, а также для гидролиза так называемой «хвостовой фракции», содержащей много пентозанов и получаемой при производстве пшеничного крахмала.
Данных, характеризующих воздействие этой группы ферментов на хлебопекарные свойства пшеничной и ржаной муки, очень мало. Грибные пентозаназы, например, лишенные протеаз и амилолитической активности, снижают высоту амилограммы ржаной муки, но это не оказывать отрицательного влияния на свойства мякиша ржаного хлеба, как это можно было бы ожидать в случае интенсивной декстринизации крахмала. По-видимому, понижение вязкости происходит за счет разжижения растворимых пентозанов, что свидетельствует об очень сложном комплексе факторов, влияющих на изменения вязкости клойстеризуемой мучной болтушки в амилографе. Препарат пентозаназа улучшает структуру мякиша ржаного хлеба; деполимеризация растворимых пентозанов под влиянием фермента положительно сказывается на распределении воды в процессе выпечки. Следует отметить, что препараты пентозаназы не осуществляют глубокого гидролиза пентозанов, содержание пентоз в свободном виде (арабинозы и ксилозы) в тесте при добавлении этого фермента не повышается; возможно, что их действие заключается только в изменении растворимости пентозанов.
Исследования влияния комплексного ферментного препарата, полученного из культуры гриба Trichotecium roseum, на хлебопекарные свойства пшеничной муки показали, что этот препарат воздействует на реологические свойства клейковины и теста; происходит ослабление клейковины, что обусловливает повышение объема хлеба из муки с чрезмерно крепкой, крошащейся клейковиной. Наряду с этим отмечается некоторое повышение содержания растворимых пентозанов и суммарного количества восстанавливающих сахаров.
Испытанные ферментные препараты оказывают многостороннее воздействие на компоненты муки, поэтому необходимо провести ряд исследований, чтобы объяснить сложный комплекс протекающих процессов.
Была изучена также пентозаназная активность нескольких ферментных препаратов, предназначенных для гидролиза растительных клеточных стенок; целлюлазы НВК, вырабатываемой из Aspergillus niger, Целлциме — также целлюлазы некоторых штаммов Aspergillus niger и целлюлазы из Trichoderma viride, имеющей фирменное название Мейцелазе. Субстратом служили препараты водорастворимых пентозанов пшеничной муки, состоящие из арабоксиланов и имеющие значительную вязкость (1 %-ный водный раствор их при 30° С имел вязкость 18,1 спз). Кроме того, препараты испытывались также на способность гидролизовать карбоксиметилцеллюлозу и белковые вещества. Активность пентозаназы выражалась по снижению вязкости раствора пентозанов в ацетатном буфере при pH 5,0 и 30°С в течение 30 мин. Единица активности этого фермента соответствовала количеству фермента, необходимого для снижения вязкости испытуемого 1%-ного раствора пентозанов на 50%; наряду с этим определяли количество восстанавливающих сахаров, образовавшихся под действием фермента, и количество пентозанов, перешедших в раствор при обработке этим препаратом «хвостовых фракций» пшеничной муки. Активность этих ферментных препаратов приведена в табл. 183.
Кислотный оптимум пентозаназ изученных препаратов лежал в пределах pH 4,0—5,0, а оптимум температуры находился для целлюлазы НБК и Целлцнме при 40—51° С, для Мейцелазе — 47—53° С.
Активность ферментных препаратов проявилась в сильном разжижении водных растворов пентозанов пшеничной муки и в растворении фракции нерастворимых пентозанов, полученных из той же муки. В этих опытах к субстрату было добавлено равное по пентозаназной активности количество ферментных препаратов. Однако влияние их на нерастворимые пентозаны было различным, наибольшее действие оказывал препарат Мейцелазе, а наименьшее — Целлциме (табл. 184).
Аналогичное явление наблюдалось, когда в качестве субстрата была взята «хвостовая фракция» пшеничной муки; наиболее интенсивное растворение пентозанов было получено при добавлении препарата Мейцелазе (рис. 125).
Следовательно, способность к гидролизу нерастворимых пентозанов пшеничной муки не находится в прямой зависимости от собственно пентозаназной активности ферментного препарата, а обусловлена какими-то другими ферментами. Влияние этих изучаемых препаратов на хлебопекарные свойства муки изучалось не методом непосредственной выпечки хлеба с добавлением фермента, а несколько более сложным путем.
При добавлении к пшеничной муке ее «хвостовых фракций» сильно повышается водопоглотительная способность муки и снижается объем и пористость хлеба. При проведении опытов к муке добавляли 15% хвостовых фракций, обработанных и необработанных препаратами ферментов; контролем служила мука с добавлением 15% чистого крахмала, с добавлением необработанных ферментами хвостовыми фракциями с этими же фракциями, подвергнутыми автолизу. При добавлении хвостовых фракций резко снижается удельный объем хлеба по сравнению с контрольной мукой; предварительный гидролиз этих фракций ферментными препаратами снимает их отрицательное влияние на качество хлеба, причем наиболее эффективное действие оказывает препарат Мейцелазе (рис. 126).
Автолиз хвостовых фракций также несколько улучшает хлебопекарные свойства муки с примесью их, но в меньшей степени, чем при обработке их ферментными препаратами. В результате проведенных исследований было установлено, что отрицательное влияние этих фракций на хлебопекарные свойства муки обусловлено их пентозановыми компонентами и может быть устранено добавлением ферментов, гидролизующих эти вещества.
