Полная исследовательская публикация ____________________________________ Скворцов Е.В. и Фомина В.А.

Размещено на http://www.allbest.ru/

38 _________________ http://chem.kstu.ru _____________ ©-- Chemistry and Computational Simulation. Butlerov Communications. 2004. Vol.5. No.1. 36.

Полная исследовательская публикация _____________ Тематический раздел: Химия возобновляемых растительных ресурсов.

Регистрационный код публикации: nc2 Подраздел: Химия природных соединений.

36 _____ Ул. К. Маркса, 68. 420015 Казань. Татарстан. Россия. _______ ©-- Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. 2004. Т.5. №1.

УДК 577.1.047.1.

Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ БЕЛКОВ РЖИ

Скворцов Евгений Владимирович

Фомина Вероника Альфредовна

В последние годы происходит увеличение валовых сборов ржи в РФ. В целом по России в 2001 и 2002 г.г. получен высокий урожай ржи - 6.65 и 7.10 млн. тонн соответственно, что на треть больше, чем в 1996-2000 г.г. Увеличение валового сбора ржи в указанные годы произошло за счет увеличения урожайности. Это самые высокие показатели за последние годы. В 2002 году произошло заметное снижение цен на зерновые, средняя цена реализации составила 78% от цены 2001 г. 1. Республика Татарстан географически расположена в зоне благоприятной для выращивания ржи. Татарстан занимает одно из ведущих мест в России по ее валовому производству. В настоящее время отработаны технологии сева и уборки ржи, подобраны агротехнические мероприятия, гарантирующие получение высоких урожаев.

Рожь богата крахмалом, а также содержит достаточно крупную, в сравнении с пшеницей фракцию пентозанов 2. В связи с высоким содержанием пентозанов, вызывающих повышение вязкости содержимого пищеварительного тракта животных рожь не может применяться в кормах в качестве основы пищевых рационов, она применяется только в качестве добавок. Нормирование добавок ржи в корма производится в соответствии с ГОСТ 3-5 (табл. 1).

Табл. 1. Норма ввода ржи в комбикорма (%).

Белок ржи существенно более сбалансирован по аминокислотному составу в сравнении с пшеницей и другими злаковыми. Белок ржи отличается большим содержанием лизина и триптофана, являющимися лимитирующими в белках пшеницы (табл. 2).

Табл. 2. Содержание незаменимых аминокислот в зерне важнейших злаковых культур в граммах на 100 г белка [6].

Табл. 3. Соотношение белковых фракций в нормальном зерне ржи, в %АСВ [7].

Благодаря большому обьему производства ржи в нашей стране и хорошей сбалансированности ее белка по незаменимым аминокислотам, а также невозможностью ее использования в качестве полнорационного корма, можно ставить вопрос о целесообразности использования концентратов белка ржи животноводстве и при приготовлении пищевых продуктов, как это широко практикуется с белком сои в США. Характерной особенностью белкового комплекса ржи является большое содержание водо- и солерастворимых фракций белков и низкое содержание спирторастворимых фракций (табл. 3). Поэтому белок ржи имеет высокие коэффициенты переваримости.

Нами проведены исследования направленные на изучение возможности получения концентратов ржаного белка, выяснение биохимических свойств фракций ржаного белка.

Результаты и дискуссия

Результаты исследования влияния концентрации щелочи на степень извлечения белка из ржи приведены в виде графиков на рис. 1.

Рис. 2. Зависимость рН экстракта от концентрации NaOH.

Степень растворения ржаного белка в большей степени зависит от того какой показатель рН имеет раствор после экстракции. Значение рН экстракта меняется в зависимости от исходной концентрации NaOH (рис. 2).

Проведенные исследования показали, что увеличение концентрации NaOH c 0.01М до 0.1М в экстрагенте приводит к увеличению растворения белка всего на 1.2%. Исходя из этого в технологическом плане предпочтительнее использование экстрагента более низкой концентрации NaOH, так как это вызывает снижение расхода щелочи на единицу экстрагированного белка (рис. 3)

Проведены исследования осаждения экстрагированного белка в изоэлектрической точке, подкислением экстракта. При корректировке рН экстракта в кислую сторону растворенный белок теряет агрегативную устойчивость, что вызывает его осаждение. Причем минимум растворимости большинства белков приходится на диапазон рН 4.5-4.7. Одна часть белка осаждается, другая остается в растворе.

Рис. 3. Зависимость количества извлекаемого белка единицей NaOH от концентрации экстрагента.

Зависимость количества осаждаемого из раствора белка от рН выражается в виде кривой осаждения (рис. 4).

Сопоставляя данные рис. 1 и 3 видно, что путем осаждения в изоэлектрической точке рН 4.5 можно в сухом виде получить белок с выходом 3.3% от веса исходного сырья ржи. Однако реальный выход при гидромодуле 1:10 составляет около 2.5%, т.к. часть экстракта при отделении супернатанта после центрифугирования остается в осадке.

Применение Са2+ увеличивало осаждение белка, реальный выход белка достигал 3%. При применении Са2+ в качестве осадителя, корректировку рН нельзя осуществлять серной кислотой, т.к. это вызывает осаждение из раствора вместе с белком Са2+ в виде сульфата, а также нивелирования его осаждающего действия.

При исследовании процесса тепловой денатурации белка было установлено, нагревание экстракта белка до 100o С при рН 4.5 и ниже приводит к гидролизу белка с уменьшением его осаждаемости. При нагревании раствора ржаного белка при рН 2 осаждение белка в изоэлектрической точке прекращается, что говорит о глубоком гидролизе растворенного белка. Это свидетельствует о легкой гидролизуемости ржаных белков, что несомненно положительно влияет на переваримость ржаных белковых концентратов, но затрудняет их получение. Установлено, что повышение температуры раствора в изоэлектрической точке не увеличивает степень осаждения белка, а также не увеличивает осаждаемость белка при применении в качестве осадителя Са2+.

Результаты исследования влияния концентрации ацетона в растворе на степень осаждения белка приведены на рис. 5. Как видно из результатов при использовании ацетона также не удается увеличить степень осаждения белка из раствора. Максимальная степень осаждения достигалась при содержании в растворе около 66% ацетона, она составила 50%. При дальнейшем увеличении содержания ацетона степень, осаждения белка начинает уменьшаться, что видимо вызвано растворимостью части белков в концентрированных растворах ацетона.