RU
Исследование динамики ферментативного гидролиза некрахмальных полисахаридов рапсового жмыха
Номер: 4 (401), 2025Страницы: 119-124
Раздел: Пищевая инженерия, процессы, оборудование и автоматизация пищевых производств
Автор(ы): Дегтярев И.А., Фоменко И.А., Детинкин И.А.
Аннотация:
Жмых рапса является перспективным источником белка со сбалансированным аминокислотным составом, однако имеет низкую усвояемость. Основные полисахариды рапса, целлюлоза и гемицеллюлоза, не могут быть подвержены деструкции эндогенными ферментами пищеварительного тракта человека. Перспективным методом для увеличения эффективности процесса извлечения белков из растительного сырья и повышения их усвояемости является применение ферментных препаратов. Нами изучена динамика ферментативного гидролиза некрахмальных полисахаридов (НПС) рапсового жмыха с использованием коммерческих ферментных препаратов и влияние ферментативной предобработки жмыха рапса на изменение содержания белков в экстракте в ходе водной экстракции в щелочной среде. Рапсовый жмых измельчали до размера частиц не более 100 мкм, затем обезжиривали н-гексаном. Для деструкции НПС рапсового жмыха использовали коммерческие ферментные препараты: Cellulase 5000, «ЦеллоЛюкс F», Rovabio Max AP. Наибольшая эффективность гидролиза отмечена при использовании Rovabio Max AP. Для подбора рациональных параметров ферментативного гидролиза составлена математическая модель процесса c использованием трехфакторного трехуровневого плана Бокса–Бенкена. В качестве варьируемых факторов были выбраны дозировка ферментного препарата (50, 70 и 90 ед. ЦлС/г сырья), длительность гидролиза (6, 8 и 10 ч) и концентрация субстрата (10, 12 и 14%). Полученные данные обрабатывали с помощью дисперсионного анализа ANOVA. Математическая модель адекватно описывала процесс ферментативного гидролиза и была использована для оптимизации процесса с применением программного обеспечения Design-Expert Version 13.0. Для достижения степени гидролиза НПС жмыха рапса 50% оптимальная дозировка ферментного препарата составила 65,48 ед. ЦлС/г сырья, концентрация субстрата – 10,82% при длительности ферментативного гидролиза 7,07 ч. Ферментативная предобработка сырья позволила увеличить содержание белков рапса в экстракте на 10,42% в сравнении с процессом экстракции белков в аналогичных условиях без предварительной ферментативной обработки.
Ключевые слова: жмых рапса, ферментативный гидролиз, целлюлазы, редуцирующие вещества, оптимизация, ма- тематическая модель
EN
Study of the dynamics of enzymatic hydrolysis of non-starch polysaccharides of rapeseed cake
Number: 4 (401), 2025Pages: 119-124
Section: Food Engineering, Processes, Equipment & Automation of Food Production
Authors(s): Degtyarev I.A., Fomenko I.A., Detinkin I.A.
Annotation:
Rapeseed cake is a promising source of protein with a balanced amino acid composition, but it has low digestibility. The main polysaccharides of rapeseed are cellulose and hemicellulose, which cannot be destroyed by endogenous enzymes of the human digestive tract. A promising method for increasing the eff ciency of the process of extracting proteins from plant materials and increasing their digestibility is the use of enzyme preparations. We studied the dynamics of enzymatic hydrolysis of non- starch polysaccharides (NSP) of rapeseed cake using commercial enzyme preparations and the effect of enzymatic pretreatment of rapeseed cake on changes in the protein content in the extract during aqueous extraction in an alkaline medium. Rapeseed cake was ground to a particle size of no more than 100 μm, then degreased with n-hexane. Commercial enzyme preparations were used to degrade the NPS of rapeseed cake: Cellulase 5000, «CelloLux F», Rovabio Max AP. The highest hydrolysis eff ciency was noted when using Rovabio Max AP. To select rational parameters of enzymatic hydrolysis, a mathematical model of the process was compiled using a three-factor three-level Box-Behnken plan. The dosage of the enzyme preparation (50, 70 and 90 units of ClS/g of raw material), duration of hydrolysis (6, 8 and 10 h) and substrate concentration (10, 12 and 14%) were selected as variable factors. The obtained data were processed using variance analysis ANOVA. The mathematical model adequately described the enzymatic hydrolysis process and was used to optimize the process using Design-Expert Version 13.0 software. To achieve a degree of hydrolysis of rapeseed cake NPS of 50%, the optimal dosage of the enzyme preparation was 65,48 units of ClS/g of raw material, the substrate concentration was 10,82% with a duration of enzymatic hydrolysis of 7,07 h. Enzymatic pre-treatment of the raw material made it possible to increase the content of rapeseed proteins in the extract by 10,42% in comparison with the process of protein extraction under similar conditions without preliminary enzymatic treatment.
Keywords: rapeseed cake, enzymatic hydrolysis, cellulases, reducing substances, optimization, mathematical model
DOI: 10.26297/0579-3009.2025.4.16