Показана принципова можливість використання препаратів фіторегуляторів «Циркон», «Новосе», «Аоб-С 7» з метою інтенсифікації процесу солодоращения, поліпшення технологічних і біохімічних показників якості солоду як при обробці вегетуючих рослин, так і при додаванні в розчин для пророщування зерна. Солод, отриманий з ячменю, обробленого фіторегуляторів, характеризується більш високою активністю і термостабильностью амілаз, а також нейтральних і кислих протеїназ, забезпечують протеолиз запасних білків при проростанні.

Анотація наукової статті по агробіотехнології, автор наукової роботи - Шатілова Тетяна Іванівна, Белопухов Сергій Леонідович, Романова Олена Володимирівна, Витол Ірина Сергіївна, Карпиленко Геннадій Петрович


AMYLOLYTIC AND PROTEOLYTIC ENZYMES OF BARLEY MALT OBTAINED WITH THE USE OF PHYTOREGULATORS1RSAU-MAA named after K.A. Timiryazev

The principal possibility of using such phytoregulators as «Zircon», «Novosil» and «AOB-C 7» has been shown. They can be applied either during plant growth period or along with the solution used for grain germination in order to intensify the process of malting as well as to improve product quality and biochemical parameters of malt. Malt produced from barley treated with phytoregulators is characterized by higher activity and thermal stability of amylases and of neutral and acidic proteinases, providing proteolysis of storage proteins during germination.


Область наук:
  • Агробіотехнології
  • Рік видавництва діє до: 2013
    Журнал: Вісті Тімірязевськой сільськогосподарської академії

    Наукова стаття на тему 'Аміло-літичні і протеолітичні ферменти ячмінного солоду, отриманого з застосуванням препаратів фіторегуляторів'

    Текст наукової роботи на тему «Аміло-літичні і протеолітичні ферменти ячмінного солоду, отриманого з застосуванням препаратів фіторегуляторів»

    ?УДК: 631.45: 633.16: 577.152.34

    Амілолітична І ПРОТЕОЛМТІЧЕСКІЕ ФЕРМЕНТИ ячмінного солоду, ОТРИМАНОГО З ВИКОРИСТАННЯМ ПРЕПАРАТІВ фіторегуляторів

    Т.І. ШАТІЛОВА1, С.Л. БЕЛОПУХОВ1, Е.В. РОМАНОВА1, І.С. ВІТОЛ2, Г.П. КАРПІЛЕНКО2

    (1 РГАУ-МСХА імені К.А. Тімірязєва, 2 Московський державний університет харчових виробництв)

    Показана принципова можливість використання препаратів фіторегуляторів «Циркон», «Новосе», «Аоб-С7» з метою інтенсифікації процесу солодоращения, поліпшення технологічних і біохімічних показників якості солоду як при обробці вегетуючих рослин, так і при додаванні в розчин для пророщування зерна. Солод, отриманий з ячменю, обробленого фіторегуляторів, характеризується більш високою активністю і термостабильностью амілаз, а також нейтральних і кислих протеїназ, що забезпечують протеолиз запасних білків при проростанні.

    Ключові слова: ячмінний солод, показники якості солоду, фіторегуляторів, амілази, нейтральні та кислі протеїнази.

    Регулює процес проростання в виробництві солоду для пивоварної промисловості є одним із важливих завдань. У нативному зерні регуляція ростових процесів здійснюється декількома групами сполук різної хімічної природи, що діють взаємопов'язано в метаболістіческіх ланцюгах. Роль фітогормонів у цих процесах найбільш вивчена. Роль інших з'єднань, в тому числі фенольной і терпенових природи вивчена явно недостатньо. Фізіологічна активність переважної більшості фіторегуляторів обумовлена ​​їх здатністю впливати на будь-який компонент фітогормональної системи, надавати індукують або інгібують ефекти на різні ферментні системи, змінювати інтенсивність метаболічних процесів [1, 2, 3, 6, 8, 9, 10, 14, 15].

    Метою роботи було вивчення впливу препаратів регуляторного дії - фіторегуляторів - на активність ферментів амилолитического і протеолі-тичного дії і технологічні показники якості солоду і отриманого з нього сусла.

    методи досліджень

    Дослідження проводилися на зразках пивоварного ячменю сорту Михайлівський, вирощеного на добре окультурені грунті із застосуванням рекомендованих доз добрив, в умовах Нечорнозем'я.

    У роботі використовували препарати-фіторегуляторів «Циркон», «Новосе» і «Аоб-С7».

    «Циркон» - діюча речовина - суміш гідроксикоричних кислот, одержуваних з рослинної сировини - ехінацеї пурпурової. Володіє ростстімулі-рующим і рострегулюючою ефектами, проявляє антибактеріальну, противірусну і фунгіпротекторное дію.

    «Новосе» - діюча речовина - суміш тритерпенових кислот. Являє собою екстракт з ялиці сибірської, стимулює ріст рослин і є індуктором імунітету, має антибіотичнимвластивістю ефектом до комплексу грибних, бактеріальних і вірусних хвороб, підвищує захисні функції рослинного організму при впливі несприятливих умов середовища (посухи, морозу і т.п.) Препарат призначений для передпосівної обробки насіння або обприскування в період вегетації. [7, 9].

    «Аоб-С7» - алкілоксібензол, що відноситься до групи фенольних ліпідів і інакше званий алкілрезорціном. Аоб мають антиоксидантну дію, підвищують стійкість до несприятливих впливів (стрес, механічні пошкодження, температура) [8].

    У першій серії експериментів вивчали вплив препаратів «Аоб-С7» і «Но-восіл» на активність протеаз солоду, отриманого з зерна ячменю, обробленого в процесі вегетації рослин.

    Обробку вегетуючих рослин ячменю проводили препаратами «Аоб-С7» і «Новосе» в 3 кратною повторності, з нормою витрати 100 мл / га. Препарати використовували спільно з обробкою полів гербіцидами у фазі кущіння культури. На досвідчених і контрольних ділянках застосовувалася однакова технологія обробітку.

    Для отримання лабораторного солоду проводили пророщування зерна ячменю при температурі 12-14 ° С з попереднім замочуванням, чергується з тривалими повітряними паузами (4 год - вода, 8 ч - повітря), до вологості 42-45% [4]. Тривалість пророщування склала 5 діб. Сушіння зерна здійснювали за такою схемою: першу вологу видаляли теплим повітрям (близько 50 ° С); підв'ялювання солоду проводили при кімнатній температурі протягом 36 год. На наступному етапі солод піддавали сушці в повітряному термостаті з поступовим підняттям температури протягом 10 год до 80 ° С і витримували при цій температурі протягом 3 год.

    Активність протеаз визначали модифікованим методом Ансона по накопиченню продуктів, не загрожених ТХУ [11]. Як субстрат при визначенні активності нейтральної протеази (оптимум рН 6,1) використовували бичачий сироватковий альбумін, кислої протеази (оптимум рН 3,8) - ліофілізований гемоглобін з додаванням в инкубационную суміш цистеїну, кінцева концентрація якого становила 0,5%. Активність ферментів виражали по початкової швидкості реакції в одиницях шкали приладу як різницю оптичної щільності між нульовою і двадцятихвилинній пробою (Д ^ 280). Питому активність протеаз висловлювали як відношення активності ферменту до кількості білка в ферментному препараті в мг. Зміст водорозчинного білка визначали за методом Лоурі [12].

    У другій серії експериментів вивчали дію препаратів фіторегуляторів, доданих в останній розчин для замочування при пророщування, на активність амілаз солоду. Раніше було показано, що додавання в останню замкову воду препаратів «Новосе» і «Циркон» в концентрації 0,05 мг / мл дозволяє інтенсифікувати процес солодоращения [11]. Визначення активності амілаз проводили фотоколориметричним методом. Метод заснований на визначенні ско-

    рости ферментативної реакції гідролізу крохмалю, яку встановлюють за кількістю прогідролізованного крохмалю в процесі колориметрической реакції з йодом [5].

    На заключному етапі був проведений аналіз якісних показників лабораторного солоду (органолептична оцінка, вологість, екстрактівность, тривалість оцукрювання) і сусла (активна кислотність, кольоровість, в'язкість), отриманого із застосуванням препаратів регуляторного дії. При цьому використовували методи, прийняті в пивоварної галузі, відповідно до чинних норм [5].

    Результати та їх обговорення

    Динаміка зміни активності нейтральних протеаз ячменю, вирощеного на добре окультурені грунті з рекомендованими дозами добрив в ланцюзі непророслими зерно - підв'ялений солод - лабораторний солод, представлена ​​на малюнку 1.

    -ф-Контроль -? - Аоб -Д-Новосе

    Мал. 1. Динаміка зміни активності нейтральних протеаз ячменю при отриманні лабораторного солоду

    Як видно з малюнка 1, в зразках лабораторного солоду, отриманого з зерна ячменю, обробленого препаратами регуляторного дії, активність нейтральних протеаз знижується на 30% проти 45% у контролі.

    Це побічно підтверджує дані про те, що використовувані препарати регуляторних речовин є індукторами імунітету рослин і сприяють посиленню стійкості до впливу зовнішніх факторів, зокрема, високої температури, підвищуючи термостабільність ферментів.

    Такі зміни можна віднести до позитивних, оскільки нейтральні про- теази з оптимумом pH дії 6,1 відіграють важливу роль не тільки в процесі со-лодоращенія, але і в процесі затирання, забезпечуючи необхідну ступінь «білкового розчинення».

    Аналіз активності кислих протеїназ лабораторного солоду, отриманого після відсушки при 80 ° С протягом 3 год, показує значне зниження активності кислих протеїназ в порівнянні з активністю в підв'яленої солоді. По суті справи, величина активності кислих протеїназ в лабораторному солоді практично повертається до величини активності цих ферментів в непророслими зерні: відзначається перевищення активності в середньому на 5% для необробленого зерна і на 10-15% для солоду, отриманого з зерна, обробленого препаратами регуляторних речовин . Так, на малюнку 2 представлена ​​динаміка зміни активності кислих протеаз ячменю, вирощеного на добре окультурені грунті з рекомендованими дозами добрив в ланцюзі непророслими зерно - підв'ялений солод - лабораторний солод.

    Ф

    Ф

    Про

    про

    ГС

    до

    гс

    х

    .0

    5

    >?

    -|-Контроль

    Аоб

    Новосе

    Мал. 2. Динаміка зміни активності кислих протеаз ячменю при отриманні лабораторного солоду

    Характер зміни активності кислих протеїназ говорить про те, що їм належить провідна роль у розщепленні запасних білків в процесі солодоращения. Нейтральні протеїнази, що зберігають велику частину своєї активності після сушки солоду, поряд з термостабільними пептидазами, грають важливу роль у перетворенні білкових з'єднань в процесі затирання, забезпечують накопичення низькомолекулярних азотистих сполук, що є джерелом азотистого живлення дріжджів і продуктів гідролізу білків середня молекулярна маса яких, відповідають за піноутворення.

    Обробка препаратами регуляторних речовин у всіх випадках підвищує активність нейтральних і кислих протеїназ, що є позитивним моментом, оскільки сприяє кращому «білкового розчиненню» при солоду-рощення і затирання солоду, в результаті чого підвищується вихід екстрактивних речовин.

    Проводилось також дослідження впливу фіторегуляторів на активність амілаз підв'яленого і готового лабораторного солоду, отриманого з ячменю, при пророщування якого в останню замкову воду вносили препарати регуляторного дії «Циркон» і «Новосе» з кінцевою концентрацією 0,05 мг / л.

    Дані, представлені в таблиці 1, дозволяють констатувати, що в солоді після подвяливания питома активність амілаз зростає в 2,5-3 рази.

    Таблиця 1

    Зміна амилолитического комплексу під дією фіторегуляторів

    активність амілаз

    Варіант непророслими зерно Солод після подвяливания Лабораторний солод після відсушки при 80 ° С протягом 3 год

    УА *% УА% УА%

    Контроль 3,20 ± 0,20 100 9,54 ± 0,59 298 6,40 ± 0,39 200

    Циркон 7,84 ± 0,55 100 21,11 ± 1,35 269 20,38 ± 1,52 260

    Новосе 9,23 ± 0,64 100 25,09 ± 0,17 271 24,92 ± 1,43 270

    * Питома активність, од. / Мг білка.

    У готовому лабораторному солоді після відсушки активність амілаз в дослідних зразках знижується на 1-9%, в той час як у контролі - на 98%.

    Це підтверджує здатність досліджуваних препаратів посилювати стійкість до впливу зовнішніх факторів, в тому числі і високої температури, підвищуючи термостабільність ферментів.

    Аналіз якісних показників лабораторного солоду і сусла, отриманого з застосуванням препаратів регуляторного дії (обробка вегетуючих рослин препаратами «Аоб-С7», «Новосе» і додавання препаратів «Циркон» і «Новосе» в останню замкову воду при солодоращении), показав, що всі зразки солоду, отриманого з ячменю, вирощеного із застосуванням регуляторів метаболізму, за органолептичними показниками відповідають вимогам: мають жовтий колір і типовий солодовий запах.

    Інші показники якості лабораторного солоду представлені в таблиці 2.

    обробка препаратами регуляторних речовин збільшує екстрактівность солоду на 1,0-2,0%.

    час, що характеризує тривалість оцукрювання, залишається досить високим, хоча і скорочується при використанні препаратів регуляторних речовин.

    Показники якості лабораторного солоду, отриманого з застосуванням фіторегуляторів

    Варіант Вологість,% Екстрактівность,% Тривалість оцукрювання, хв

    Контроль * 6,8 ± 0,2 76,1 ± 0,3 30

    Контроль ** 7,4 ± 0,3 76,0 ± 0,4 30

    Циркон 6,8 ± 0,2 78,2 ± 0,3 25

    Новосе 6,8 ± 0,2 77,4 ± 0,2 20

    Аоб-С7 7,4 ± 0,3 78,1 ± 0,4 25

    Новосе 7,4 ± 0,3 77,0 ± 0,3 25

    Примітка: * додавання в розчин для замочування при пророщування; ** обробка вегетуючих рослин.

    Сусло, отримане з усіх досліджуваних зразків, - прозоре. Активна кислотність сусла коливається в межах від 5,70 до 5,85. Кольоровість лабораторного сусла, що визначається за допомогою фотоелектроколориметра, змінюється в межах від

    0,17 до 0, 36 мл 0,1 н йоду на 100 см3 Н20, що в цілому вкладається в показники кольоровості для світлого солоду. Причому застосування регуляторів метаболізму збільшує цей показник, що, очевидно, пов'язано із загальним підвищенням екстрактивності. Обробка препаратами регуляторних речовин знижує час фільтрації більш ніж в півтора рази, що, очевидно, пов'язано з кращою ступенем розчинення солоду. Ці дані корелюють з показниками відносної в'язкості (контроль - 1,6264 мПас; досвід - 1,3298 мПас) і побічно свідчать про досить високий вміст Р-глюкана в сукупності з високомолекулярними білками в зразках солоду, отриманого з ячменю, який не пройшов обробку регуляторними препаратами.

    висновки

    1. Показана принципова можливість використання препаратів регуляторного дії з метою поліпшення показників якості солоду як при обробці вегетуючих рослин, так і при додаванні в замкову воду в процесі солоду-рощення.

    2. Характер зміни активності нейтральних і кислих протеїназ при отриманні лабораторного солоду свідчить про те, що вони забезпечують протеолиз запасних білків при проростанні; їх активність в підв'яленої солоді зростає приблизно в 2 і 3 рази (без застосування і з застосуванням регуляторних препаратів відповідно).

    3. Обробка препаратами регуляторних речовин підвищує термостабільність досліджуваних протеїназ. Більшою мірою свою активність після сушки

    солоду зберігають нейтральні протеїнази, що свідчить про те, що в процесі затирання саме їм належить провідна роль у перетворенні білкових з'єднань.

    4. Застосування фіторегуляторів «Циркон» і «Новосе» при додаванні в останню замкову воду при пророщування дозволяє підвищити термостабільність амілаз солоду і отримати лабораторний солод з більш високою (на 30-70%) амило-літичної активністю, ніж у необроблених зразках.

    5. Використання препаратів фіторегуляторів покращує якісні показники лабораторного солоду і отриманого з нього сусла: екстрактівность, тривалість оцукрювання, кольоровість, час фільтрації.

    бібліографічний список

    1. ВітолІ.С., КарпіленкоГ.П. Білково-протеїназного комплекс ячменю, вирощеного на різному агрофоне із застосуванням препаратів регуляторного дії // Прикладна біохімія та мікробіологія. 2007. Т. 43. № 3. С. 1-10.

    2. Карпиленко Г.П., Витол І.С. Шляхи вирішення проблем створення вітчизняної сировинної бази пивоварного виробництва / Праці МГУПП. Вип. 1. М .: ІК МГУПП,

    2009. С. 118-135.

    3. Кулаева О.Н., Прокопцева О.С. Новітні досягнення у вивченні механізму дії фітогормонів // Біохімія. 2004. № 3. С. 293-310.

    4. Кунце І., Міт Г. Технологія солоду та пива (пер. З нім.). СПб .: Професія, 2001. 912 с.

    5. Мальцев П.М., Велика Є.І. Хіміко-технологічний контроль виробництва солоду і пива. / М .: Харчова промисловість. 1976. 446 с.

    6. Прусакова Л.Д., Мальована М.М., Белопухов С.Л., Вакуленко В.В. Регулятори росту рослин з антистресовими і іммунопротекторнимі властивостями // Агрохімія. 2005. № 11. С. 76-86.

    7. Сучасні технології та перспективи використання екологічно безпечних засобів захисту рослин і регуляторів росту / під ред. В.Г. Сичова. М .: ЦИНАО. 2001. 156 с.

    8. Степаненко І.Ю., Смирнова О.О., Шаненко Е.Ф., Ель-Регістан Г.І. Вплив Алкі-локсібензолов на процеси солодоращения // Прикладна біохімія та мікробіологія. 2004. № 1. С. 83-88.

    9. Шаповалов А.А., Зубкова Н.Ф. Вітчизняні регулятори росту рослин // Агрохімія. 2003. № 11. С. 33-47.

    10. Шатілова Т.І., ВітолІ.С., КарпіленкоГ.П., СемкоВ.Т. Вплив фіторегуляторів на якість пивоварного ячменю, вирощеного на різному агрофоне // Доповіді ТСХА.

    2010. Вип. 282. С. 688-692.

    11. Шатілова Т.І., Герчіу Я.П., Бобков А.А., Тюлєнєва Е.А, Попова С.А., Витол І.С, Карпиленко Г.П. Препарати фіторегуляторів у виробництві і формуванні якості зернових культур // Известия ТСХА. 2007. Вип. 3. С. 72-79.

    12. Anson M.L. The estimation of pepsin, trypsin, papain and catepsin with hemoglobin // J. Gen. Physiol. 1938. Vol. 22. P. 79-82.

    13. Lowry O.H., Rosebrougt N.J., Farr A.L., Randall R.J. Protein measurement with Folin phenol reagent // J. Biol. Chem. 1951. Vol. 193. P. 265.

    14. Шатілова Т.І., Витол І.С., Герчіу Я.П., Белопухов С.Л., Семко В.Т. Дія препаратів - фіторегуляторів на формування якості зернових культур // Досягнення науки і техніки АПК. 2010. № 12. С. 47-48.

    15. Шатілова Т.І., Витол І.С., Карпиленко Г.П., Белопухов С.Л., Семко В.Т. Характеристика ферментного препарату фітазою мікробного походження // Бутлеровскіе повідомлення. 2010. Т.20. № 6. С. 70-73.

    AMYLOLYTIC AND PROTEOLYTIC ENZYMES OF BARLEY MALT OBTAINED WITH THE USE OF PHYTOREGULATORS

    T.I. SHATILOVA1, S.L. BELOPUKHOV1, YE.V. ROMANOVA1,

    I.S. VITOL2, G.P. KARPILENKO2

    (1 RSAU-MAA named after K.A. Timiryazev;

    2 Moscow State University of Food Industry)

    The principal possibility of using such phytoregulators as «Zircon», «Novosil» and «AOB-C7» has been shown. They can be applied either during plant growth period or along with the solution usedfor grain germination in order to intensify the process of malting as well as to improve product quality and biochemical parameters of malt. Malt producedfrom barley treated with phytoregulators is characterized by higher activity and thermal stability of amylases and of neutral and acidic proteinases, providing proteolysis of storage proteins during germination.

    Key words: barley malt, malt quality, phytoregulators, amylase, neutral and acidic proteinases.

    Шатілова Тетяна Іванівна - к. Б. н, доцент кафедри «Агрономічна, біологічна хімія і радіологія» ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА імені К.А. Тімірязєва, автор понад 70 наукових та навчально-методичних робіт. Спеціаліст в області агрохімії і біохімії рослин.

    Белопухов Сергій Леонідович - д. С.-г. н., професор, завідувач кафедри фізичної та органічної хімії ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА імені К.А. Тімірязєва, автор понад 350 наукових і навчально-методичних робіт. Спеціаліст в галузі фізико-хімічної біології. E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Романова Олена Володимирівна - співробітник ННКЦ «Агроекологія пестицидів і агрохімікатів» РГАУ-МСХА імені К.А. Тімірязєва.

    Вітол Ірина Сергіївна - к. Б. н., доцент кафедри «Органічна, харчова і біохімія» ФБГОУ ВПО «Московський державний університет харчових виробництв», автор понад 50 наукових та навчально-методичних робіт. Спеціаліст в області біохімії рослин і ензимології. E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    Карпиленко Геннадій Петрович - д. Т. Н., Професор кафедри «Органічна, харчова і біохімія» фБГОУ ВПО «Московський державний університет харчових виробництв», автор понад 160 наукових і навчально-методичних робіт. Спеціаліст в області біохімії рослин, біохімії зерна, ензимології, харчових технологій.


    Ключові слова: ячмінного солоду / ПОКАЗНИКИ ЯКОСТІ СОЛОДУ / фіторегуляторів / АМІЛАЗИ / НЕЙТРАЛЬНІ І КИСЛІ Протеиназа / BARLEY MALT / MALT QUALITY / PHYTOREGULATORS / AMYLASE / NEUTRAL AND ACIDIC PROTEINASES

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити