Введение к работе
Актуальность темі. Сегодня биотохнологда стремительно выдви-гается на переший край научно-технического прогресса. Этому способствуют два обстоятельства. С одной с jj.r.mu, бурное развитие современной молекулярной биологии и генетики, опирающееся на достижения химии и физики, позволило использовать потенциал нивых организмов в интересах хозяйственной деятельности человека. С другой стороны, ни наблюдаем острую практическую потребность з нових технологиях, призванных ликвидировать нехватку продовольствия, энергии, іяшеральїшх ресурсов, улучшить состошше здравоохранения и охраны окружающей среды. Вготехнология уже вносит немалую лепту и, вероятно, в будущем сыграет важную роль в рсш,з-нип этих глобальных проблем человечества.
Особое место в развитии биотехнологии отводится шненернсП энзшологил. Важным направлением инженерной энзшологил является создание технологии заменителей традициоішого сахара. Ег.егодный дефицит сахара з СССР, noitpuaaei.iici закупками за руоехом, составляет 4 млн.т. Одно из путей ликвидации этого дефицита модет быть производство фруктозы и высокофруктозшес сиропов из гагулин-содер~ацего сіфья. Фруктоза в 1,7 раза превышает по сладости сахарозу, что позволит снизить ее расход при производстве пиаевых продуктов, уменьшт тем самым их калорійнесть; сна r/енеа карио-гбнна, мог.ет использоваться для детского и диетического питания. Для усвоения фруктозы организмом не требуется инсулин, ПОЭТСг.7 этот продукт может быть использован больными сахар:шм днабетсм.
В настоящее время в качестве заменителя сахара за рубегем широко применяются глюкозе—фруктозные сиропы (Г*С) :тз кукурузного крахмала. Для производства ГК необходимо пріи.-знекно трех tewnu-
тов: гидролиз крахмала до глюкозы последовательно ot-амилазой и глюкоамилазой и изомеризация глюкозы во фруктозу глюкозоизомера-зой с получением ТОО, содержащего 42 % фруктозы. Кз инулинсодер-аащах растений (топинамбура, толинсолнечника, цикория) возможно получение высокофруктозных сиропов. При этом достаточно одного фермента инулазы. Содарваниз фруктозы в таких сиропах 80-92 %. Приведенные данные говорят о перспективности для народного хозяйства организации производства препарата инулазы, применение которого позволит создать технологии получения и использовашш фруктозы и фруктозних сиропов из нетрадицношюго сырья.
Цель и задачи работы. Целью работы было найти активный продуцент фермента инулазы и получить препарат для гидролиза ннулин-содеркащего сырья с получением высокофруктозных сиропов для пищевой промышленности.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решить следующие задачи:
отбор активного продуцента инулазы среди микромицетов;
исследование условий биосинтеза инулазы отобранным продуцентом при глубинном и твердофазном культивировании;
. - разработка метода выделения и очистки препарата инулазы;
изучение некоторых физико-химических свойств подученного препарата;
применение препарата инулазы в хлебопекарной и безалкогольной промышленности.
Настоящая работа выполнялась в соответствии с тематикой научных исследовании кафедры биохимии и микробиологии Воронекского технологического института по проблеме "Изыскание оптимальных условий микробного синтеза ферментов и исследование их физико-химических свойств", входящей в координационный план АН СССР.
Научная новизна. Показано, что из 37 исследованных микроми-цетов самым перспективным в отношоїши биосинтеза инулазы является dsp-tsgcftus awamozl BKMF -808, который впервые предлагается нами в качество продуцента целевого фермента. Подобраны оптимальные условия культивирования и состав пит. і'йльноі! среды в условиях глубинного и твердофазного культивирования. Разработаны способы получения технического препарата фермента к предложена схема его очистки. Получена высокоочинзнная инулаза из в', awa/nozl KuEF -600. Исследовал процесс кислотой и термической инактивации, идентифицированы некоторые функциональные группы каталитического центра, предложен гипотетический механизм разрыва
д-2,1-фруктозидной связи з молекуле инулина инулазоп. Показана возмолюсть успешного пспользозаїшя получеішого ферментного препарата в технолопш кваса и хлебобулочных изделий.
Пракптаотсач петюоть. Производственные испытания по поверхностно:^ выраашашпо микроорганизма на Московском опытном заводо ЕШП1 ПИЕЗПСІІ биотехнологии о целю получения сниртоосанденкого прзпзрата инулазы дали пологлтэлышз результаты.
Проведены лаборатории исследовашш применения препарата инулазы в технологии кваса. Разработаны рекомендации производству.
Препарат ту лазы rfs/zesfi/SuS awamozi ЕКі.ф -808 апробирован при получении из топинамбура высокошруктсзного сиропа с использованием его для вылочки хлебобулочных изделий на хлебозаводе її 6 г.Воронека. Ориентировочный годовой экономический эффект от внедрения разработанного способа производства хлебобулочных изделий на хлебозаводе мощностью 40 т/сутки составит около 62000 руб.
Апробация работы. Диссертация рассмотрена на расширенном заседании кафедры мшсрсбпологлл и биохимии Еорокс.г'.ского технологи-
ческого института и рекомендована к защите. Основные результаты диссертационной работы доложены на отчетных научных конференциях Воронежского технологического инотитута (1987-1990 гг.), Второй Всесоюзной научно-производственной конференции "Топинамбур и то-шшсолнечник - проблемы возделывания и использования" (г.Иркутск, 1990 г.). Полученный наг.га препарат инулазы экспонировался на ВДНХ ССОР и был удостоен серебряной медали.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов опытов и их обсуждения, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложений. Диссертационная работа излокена на 144 страницах машинописного текста, содержит 34 таблицы, 28 рисунков и 5 приложении. Список литературы включает 165 наименований.
Во введении обоснованы актуальнооть темы и направление исследований.
В обзоре литературы дана характеристика продуцентов инулаз, .найденных в СССР и за рубежом. Приводятся данные об особенностях биосинтеза, выделения и очистки препаратов инулаз, физико-химиче-оких свойствах ферментов, по применению препаратов инулаз.
В результате анализа литературных данных установлено, что в настоящее время в нашей стране не используется ферментативный способ гидролиза инулинсодернащего сырья из-за отсутствия высог.оспе-цифячных ферментов; обоснованы цели и задачи исследований,
3 экспериментальной части представлены материалы исследований, обоснован выбор исследуемых показателзй и факторов, обобщены
и обсукдекы результаты экспериментальных данных.